JP2011249808A - ワイヤ上にチップデバイスを組み立てる装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各チップデバイス（１０）が２つの実質的に平行な側壁と一方の側壁にワイヤを受承する溝とを備える、ワイヤ（８ａ、８ｂ）にチップデバイスを組み付ける装置に関する。
【解決手段】装置は、２つの対向面（１６ａ、１６ｂ）を備える締め付け機器（１４）を含み、対向面の間の距離は、実質的に一定であり、チップデバイスの２つの側壁の間の距離に実質的に等しい。ワイヤ供給装置は、締め付け機器の対向面のうちの一方と接触したワイヤを連続的に供給するよう構成される。チップデバイス供給装置（２０、２８）は、対向面の間で、チップデバイスの溝がワイヤの方へ向けられた状態でチップデバイスを１台ずつ駆動するよう構成される。締め付け機器は、ワイヤに実質的に垂直である回転軸を有している２台の円筒状ローラ（１４ａ、１４ｂ）を備えることがあり、対向面（１６ａ、１６ｂ）がローラのそれぞれの面によって形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、さらなる処理により適した機器のストリングを形成するためワイヤに接した１ミリメートルより小さい可能性があるサイズを有している小型機器、特に、超小型電子チップを組み込むデバイスの組み付けに関する。

特許文献１は、ワイヤに接したこのようなチップデバイスを組み付ける様々な方法を開示する。各チップデバイスは、ワイヤの直径に適した溝が設けられる。開示された方法は、テープに接したチップデバイスを一時的に固定し、各チップデバイスの溝を通じてワイヤを個別に走らせるために従来型のワイヤボンド設備を使用する。ワイヤは、糊付け若しくは半田付けによって溝の中に固定されることがあり、又は、溝は、ワイヤが溝の中でクリップするように構成されることができる。

特許文献２は、ベルトに接した抵抗を一列に並べる装置を開示する。抵抗の２本のワイヤは、それぞれが２枚の接着テープの間に狭装される。

非特許文献１は、ワイヤに固定された溝を有している機器を開示する。

欧州特許出願第ＥＰ２０９９０６０号明細書 英国特許出願第ＧＢ２０１７０３８号明細書

Ｊｅａｎ Ｂｒｕｎ ｅｔ ａｌ．， "Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ ｗｉｒｅｄ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ ｃｈｉｐｓ ｉｎ ｓｍａｒｔ ｆａｂｒｉｃｓ"， ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＮＤ ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ， Ｊｕｎｅ １５， ２００９

特に、製造時間の短縮を可能にさせ、ワイヤにチップデバイスを組み付けるためさらに適した設備の必要性がある。

発明を解決するための手段

この必要性は、各チップデバイスが２つの実質的に平行な側壁と一方の側壁にワイヤを受承する溝とを備える、ワイヤにチップデバイスを組み付ける装置によって応えられる。装置は、２つの対向面を備える締め付け機器を含み、対向面の間の距離は、実質的に一定であり、チップデバイスの２つの側壁の間の距離に実質的に等しい。ワイヤ供給装置は、締め付け機器の対向面のうちの一方と接触したワイヤを連続的に供給するよう構成される。チップデバイス供給装置は、対向面の間で、チップデバイスの溝がワイヤの方へ向けられた状態でチップデバイスを１台ずつ駆動するよう構成される。

好ましい実施形態では、締め付け機器は、ワイヤに実質的に垂直である回転軸を有している２台の円筒状ローラを備えることがあり、対向面がローラのそれぞれの面によって形成されている。

好ましい実施形態では、チップデバイス供給装置は、互いに接触した一連のチップデバイスを締め付け機器まで導くよう構成された収容溝を備える。収容溝の中の最後のチップデバイスと最後から２番目のチップデバイスとの間にギャップを生み出す分離装置が締め付け機器の付近に配置される。フックは、フックが最後のチップデバイスを引っ掛けるギャップの中の第１の位置と、フックが最後のチップデバイスを解除する締め付け機器の対向面付近の第２の位置との間で交互に移動する。

２本の平行ワイヤの間にチップデバイスを組み付ける装置の実施形態の全体図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 チップデバイスを処理するステップで、装置の細部の側面図を概略的に示す図である。 装置の詳細な実施形態の全体的な斜視図を示す図である。 図３の拡大詳細図である。

図１は、チップデバイスのはしご形ストリング（ｓｔｒｉｎｇ）を形成するため２本の平行ワイヤ８ａ、８ｂの間にチップデバイスを組み付ける装置の実施形態の全体図を概略的に示す。

処理待ちの一連のチップデバイス１０は、装置の入力領域１２、例えば、チップデバイスの幅に適した溝に積み重ねて収容されている。一般に平行六面体の形をした各チップデバイス１０は、２つの反対側の実質的に平行な側壁を有し、各側壁は、ワイヤの直径に適した縦溝が設けられている。チップデバイスは、これらのチップデバイスの縦溝が整列されるように領域１２に積み重ねられている。

領域１２の底に設置された受動締め付け機器１４は、好ましい実施形態では、２つの円筒状ローラ１４ａ、１４ｂを備える。「受動締め付け機器」によって、ローラ１４ａ、１４ｂは、動作中に互いに実質的に一定距離にあること、即ち、交互の締め付け運動が実施されないことが分かる。ローラ１４ａ、１４ｂの軸は、ワイヤと実質的に垂直であり、これらのローラの間隔は、ローラの２つの対向面１６ａ、１６ｂがチップデバイスの幅（即ち、チップデバイスの側壁間の距離）と実質的に等しい距離であるような間隔である。

ローラ１４ａ、１４ｂは、締め付け機器の対向面１６ａ、１６ｂを画定するために好ましい実施形態である。実際には、この実施形態は、摩擦及び摩耗を低減することになる。ローラは、ボールベアリングで構成されることがある。あまり有利でない代替案では、対向面１６ａ、１６ｂは、固定要素で形成されることがある。

各ワイヤ８ａ、８ｂは、領域１２におけるチップデバイスのそれぞれの溝と一直線になって、それぞれの対向面１６ａ、１６ｂに沿って連続動作で供給される。各ワイヤ８ａ、８ｂは、例えば、図示されないリールから、その後それぞれ対向面１６ａ、１６ｂに沿って、補助ローラ１８ａ、１８ｂを介して供給され、そして、対向面によって画定された距離、従って、チップデバイス寸法で、もう一方のワイヤと平行に装置から出る。補助ローラ１８ａ、１８ｂは、ワイヤ８ａ、８ｂが領域１２の中に収容されたチップデバイス１０との干渉を回避する角度で確実に締め付け機器１４に入るようにする。

領域１２と締め付け機器１４との間に配置され、より詳細に後述されるチップデバイス供給装置２０は、収容領域１２から一度に１個のチップデバイス１０を取り出し、ローラ１４の間でこのチップデバイスを移動させる。チップデバイスがローラに接近するとき、チップデバイスの反対側の溝がワイヤ８ａ及び８ｂと係合を開始し、それによって、ワイヤ及びチップデバイスは互いに位置合わせを開始する。供給装置は、ローラ１４の間のギャップを通してチップデバイスを押し続け、それによって、チップデバイスがワイヤと共にギャップの中を進むとき、対向面１６ａ、１６ｂは、溝の全長に亘ってチップデバイスの溝の中へワイヤを押し進める。

このようにしてローラ１４から出る組み付けられたストリングは、例えば、図示されないが、ワイヤを組み付け装置から引き抜くために必要な牽引をさらに提供することがあるローラに収容される。

チップデバイスは、様々な方式でワイヤに固定されることがある。例えば、ワイヤは、地金でもよく、チップデバイスの溝は、金属領域を含む。ストリングは、その後、装置から出るとき、半田浴を通り抜けることがあり、それによって、溝の金属領域がワイヤに半田付けされる。

好ましい実施形態では、チップデバイスの溝はワイヤをクリップで留めるように構成される。引き続く動作は、この組み付けでは、その後に必要とされない。

公称値より幅が広いことがあるチップデバイスを壊すことを回避するため、ローラ１４ａ、１４ｂのうちの一方は、好ましくは、もう一方のローラへ向かってばね付勢される。ワイヤを溝に挿入するため十分であるが、公称値より広い幅を有しているチップデバイスを壊すために不十分であるばね力が選ばれる。この解決法は、ある範囲に亘る幅を有しているチップデバイスの処理をさらに可能にする。

図１は、チップデバイス供給装置２０の細部をさらに部分的に示す。供給装置は、３本の格納式ピン２２ａ〜２２ｃを備え、２本の連続したピンの間に単一のチップデバイス１０のための余裕を残す。これらのピンは、より詳細に後述され、領域１２に収容されたチップデバイスの積み重ねから一度に１個のチップデバイスを取り出すことを可能にするデバイス分離装置の一部を形成する。

分離機構部は、好ましくは、重力の助けを借りて動作し、即ち、この装置は、締め付け機器１４が領域１２より下に位置するように傾けられる。領域１２の中のチップデバイスは、その後、ピン２２ａ〜２２ｃに接して自然に積み重なり、ピンが引っ込められたとき自然に落下する傾向がある。重力効果を助けるため、特に、チップデバイスが非常に小さい（１ミリメートルより小さい）場合、振動が装置に加えられることがある。

振動を用いる代わりに、チップは、重力又は押し出し機構部のいずれかと組み合わせてエアクッションを用いて運ばれることもある。

さらに、チップは、機械的手段、例えば、押し出しロッドによって運ばれることがある。

分離機構部と組み合わせてチップデバイス供給装置２０を用いる代わりに、チップは、印刷回路板に表面実装デバイスを設置するため使用される従来型のピック・アンド・プレース機械を用いて、締め付け機器１４へ直接的に供給されることがある。

図２Ａ〜２Ｆは、チップデバイスを処理する複数のステップにおけるチップデバイス供給装置２０の側面図を概略的に示す。この装置は、水平方向に示されるが、前述されている通り、この装置は、収容領域１２を備える右側部分が左側部分より持ち上げられるように、むしろ傾けられる。

装置の要素は、ベースプレート２４の周りに組み付けられる。ローラ１４ｂは図２Ａだけに示され、図２Ｂ〜２Ｆでは、ローラは、ローラの軸によって表現される。チップデバイス１０は、好ましくは、案内溝の中でプレート２４の上を摺動する。案内溝の底だけが見え、溝の側壁は、明瞭さのため示されない。案内溝の側壁は、ワイヤ（ワイヤ８ｂが部分的に示される）が側方から入るローラ１４ａ及び１４ｂの領域において遮断される。図示されたチップデバイスの溝が見える。収容領域１２は、収容されたチップデバイス１０が装置によって発生された振動が原因となって溝から出ることを防止するプレート２６によって部分的に覆われる。フック２８は、後述されるように、積み重ね１２から新しいチップデバイスを交互に取り出し、このチップデバイスをローラ１４ａ、１４ｂの中に押し進めるために配置される。

図２Ａでは、ピン２２ａが引っ込められ、ピン２２ｂ及び２２ｃが上昇している。チップデバイス１０の積み重ねは、重力によってピン２２ｂに寄り掛かり、引っ込められたピン２２ａを覆う。単一のチップデバイス１０−１がピン２２ｃに寄り掛かる。チップデバイス１０−２がローラの溝の中に挿入されたワイヤ８ｂと共にローラ１４ａ、１４ｂから離れるとき、フック２８がローラの間から到達し、最初にチップデバイス１０−１の無い状態で上昇し、次に、チップデバイス１０−１とピン２２ｂによって保持された残りのチップデバイスとの間のギャップにおいてチップデバイスの後に降下する。

図２Ｂでは、ピン２２ｂが引っ込められ、ピン２２ａが上昇させられる。偶然にピン２２ａの上にあるチップデバイス１０がプレート２６に対抗して持ち上げられる。しかし、ピン２２ａは、この上昇した位置において、チップデバイスとプレート２６との間の隙間より大きく突起しないので、ピン２２ａの上でチップデバイス１０が依然として摺動できる。

図２Ｃでは、ピン２２ｂに寄り掛かった２つの最初のチップデバイスが、今度は、引っ込められたピン２２ｂの上で摺動し、結果としてフック２８に寄り掛かる。領域１２の中の残りのチップデバイスは、ピン２２ａによって抑えられる。

図２Ｄでは、ピン２２ｃが引っ込められ、ピン２２ｂが上昇させられる。偶然にピン２２ｂの上に位置しているチップデバイス１０−３が持ち上げられるが、依然として摺動することができる。

図２Ｅでは、ピン２２ａが引っ込められ、フック２８が左に向かって移動を開始し、引っ込められたピン２２ｃの上のチップデバイス１０−１をローラに向かって伴う。チップ１０−３は、ピン２２ｂの上を摺動し、重力によってフックの後に続く。チップデバイス１０−３の後側にあったチップデバイス１０−４は、ピン２２ｂに接して停止する。

実際には、図２Ｄにおいて、ピン２２ｃが引っ込められると直ぐに、チップデバイス１０−１は、重力によって左向きに摺動を開始する可能性がある。ローラに向かうチップデバイス１０−１の移動の最初の部分で、フック２８は能動的な役割を果たさないことがある。

図２Ｆでは、ピン２２ｃは、フック２８がピン２２ｃの上を移動するときにピン２２ｃが上昇させられる。チップデバイス１０−３は、このようにして、ピン２２ｃに接して停止する。フック２８は、このフックがチップデバイス１０−１をローラ間に位置決めする最終位置に示され、この場所で、ワイヤがチップデバイスの溝の中にクリップされ、チップデバイスがワイヤと共にさらに移動する。同時に、収容領域１２の中に格納されているさらなるチップデバイスは、ピン２２ａの上を摺動し、結果としてチップデバイス１０−４に寄り掛かる。

この最終段階では、フック２８は、ワイヤをチップデバイスの溝の中へ挿入し始めるために十分な圧力をチップデバイス１０−１に加える。重力だけでは、この目的のため十分ではないことがある。

このサイクルは、その後、図２Ａの場合のように、再び最初から始まる。最終的なストリングにおけるチップデバイスのピッチは、ワイヤ移動速度及びフック２８のサイクルタイムによって規定される。

図３は、装置の詳細な実施形態の全体的な斜視図を示す。前述の図の場合と同じ要素は、同じ符号によって指定される。

ワイヤ８ａ及び８ｂは、それぞれのリール３０ａ及び３０ｂから供給される。ワイヤは、漏斗形要素３２ａ、３２ｂを介して、リール３０ａ、３０ｂからの大きく変化する出口位置とは無関係に、ワイヤが実質的に一定の位置でローラ１８ａ、１８ｂに確実に到達するようにするこれらのワイヤのそれぞれの補助ローラへ導かれる。

フック２８は、後方運動及び前方運動をフックに伝達するため用いられる第１の軸２８−１と、後方及び前方へ移動するときにフックの上下運動を画定するカム（図示せず）に付随するように配置された第２の軸２８−２とを有している。

ローラ１４ａへ向かうローラ１４ｂのばね付勢を確実にするため、プレート２４は、ローラ１４ｂの付近で始まり、装置の出口領域へ向かってチップデバイス案内溝に沿って延在するスプリットを備える。このスプリットは、ローラ１４ｂから遠く離れ、プレート２４と一体である遠端部と、ローラ１４ｂに接近して、プレート２４の残りの部分から切り取られた自由端部とを有しているスプリンタ状要素２４−１を画定する。ローラ１４ｂは、この自由端部に搭載されている。よって、要素２４−１の幅及び長さがばね付勢力を画定する。

図３は、収容溝１２のためのチップデバイス補充品を格納しているホッパ３４をさらに示す。ホッパ３４は、各溝がワイヤ８ａ及び８ｂに組み付けられるための望ましい姿勢を有しているチップデバイスの積み重ねを格納している一連の平行した溝を備える。ホッパ３４は、ホッパの第１の溝が収容溝１２と一致するように、最初にベースプレート２４に装着される。ホッパの第１の溝が空になると直ぐに、ホッパは、１段ずつシフトされ、ホッパの次の溝を溝１２と一致させ、ホッパが空になるまで以下同様に続く。

各ホッパ３４は、表面実装デバイスを印刷回路板に設置するため使用される従来型のピック・アンド・プレース機械によって予め充填されることがある。

図４は、ローラ１４ａ、１４ｂの領域において、図３の中では非常に小型であったいくつかの形状をより明らかにする図３の拡大詳細図を示す。同図において認められるように、チップデバイスが移動する溝の側壁は、ローラに非常に接近した場所だけで遮断されている。このことは、組み付けプロセスのあらゆる時点で、確実にチップデバイスが側方に維持され、斜めにならないようにする。

ワイヤは、ローラへ供給される直前に溝の中を案内される。これらの溝は、ワイヤがチップデバイスの中の側方溝に対応する高さでローラに確実に到達するようにする。

２本のワイヤ間のチップデバイスの組み付けが好ましい実施形態として説明されているが、本開示の教示内容は、１本のワイヤへのチップデバイスの組み付けに同様に適用できる。このような事例では、装置は、１本のワイヤを使って簡単に使用することができる。ローラ１８ａ、１８ｂのうちの一方、及び、ローラ１４ａ、１４ｂのうちの一方が省かれることがある。

８ａ、８ｂ ワイヤ
１０、１０−１、１０−２、１０−３、１０−４ チップデバイス
１２ 入力領域
１４ 締め付け機器
１４ａ、１４ｂ 円筒状ローラ
１６ａ、１６ｂ 対向面
１８ａ、１８ｂ 補助ローラ
２０ チップデバイス供給装置
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 格納式ピン
２４ ベースプレート
２４−１ スプリンタ状要素
２６ プレート
２８ フック
２８−１ 第１の軸
２８−２ 第２の軸
３０ａ、３０ｂ リール
３２ａ、３２ｂ 漏斗形要素
３４ ホッパ

Claims (6)

1. ワイヤ（８ａ、８ｂ）に、各々が２つの実質的に平行な側壁と前記側壁の一方に前記ワイヤを受承する溝とを備えるチップデバイス（１０）を組み付ける装置であって、
   対向面の間の距離が実質的に一定であり、前記チップデバイスの前記２つの側壁の間の距離に実質的に等しい２つの対向面（１６ａ、１６ｂ）を備える締め付け機器（１４）と、
   前記締め付け機器の前記対向面のうちの一方と接触した前記ワイヤを連続的に供給するワイヤ供給装置と、
   前記対向面の間で、前記チップデバイスの溝が前記ワイヤの方へ向けられた状態で前記チップデバイスを１つずつ動かすチップデバイス供給装置（２０、２８）と、
   を備えることを特徴とする装置。
2. 前記締め付け機器は、前記ワイヤに実質的に垂直である回転軸を有している２台の円筒状ローラ（１４ａ、１４ｂ）を備え、前記対向面（１６ａ、１６ｂ）が前記ローラのそれぞれの面によって形成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記ローラのうちの一方（１４ｂ）は、もう一方のローラへ向けてばね付勢されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記チップデバイス供給装置は、
   互いに接触した一連のチップデバイスを前記締め付け機器まで導く収容溝（１２）と、
   前記締め付け機器の付近に配置され、前記収容溝の中の最後のチップデバイス（１０−１）と最後から２番目のチップデバイスとの間にギャップを生み出す分離装置（２２ａ〜２２ｃ）と、
   前記最後のチップデバイス（１０−１）を引っ掛ける前記ギャップの中の第１の位置と、前記締め付け機器の前記対向面の付近にあり、前記最後のチップデバイスを解除する第２の位置との間で交互に移動するフック（２８）と、
   を備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記分離装置は、前記締め付け機器の付近で案内溝に沿って配置された一連の格納式ピン（２２ａ〜２２ｃ）を備える、請求項４に記載の装置。
6. 各チップデバイスが前記チップデバイスの側壁の１つずつに溝を備え、前記装置が２台のワイヤ供給装置を備え、各ワイヤ供給装置が前記締め付け機器の前記対向面（１６ａ、１６ｂ）のうちの対応する面と接触した２本のワイヤ（８ａ、８ｂ）のうちの対応する１本を連続的に供給する請求項１から５のいずれか一項に記載の２本のワイヤの間にチップデバイスを組み付ける装置。

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