JP2817198B2

JP2817198B2 - デバイスのボンディングヘッド及びボンディング方法

Info

Publication number: JP2817198B2
Application number: JP1128214A
Authority: JP
Inventors: 渡秀瀬; 晋太郎川口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH02306691A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はデバイスのボンディングヘッド及びボンディ
ング方法に関し、殊にデバイスを基板に搭載するノズル
と、デバイスのアウターリードを基板に熱圧着する熱圧
着ツールとを一体的に組み付けたボンディングヘッドの
構造と、このボンディングヘッドによるデバイスのボン
ディング方法に関する。

（従来の技術）フィルムキャリヤから打ち抜かれたデバイスは、エッ
チングなどにより形成された極細の薄膜状アウターリー
ドを多数本有している。したがってデバイスを基板にボ
ンディングするにあたっては、アウターリードを基板の
回路パターンに正確に接合させる必要があり、僅かでも
位置ずれがあると、接合不良となる。

従来、デバイスを基板にボンディングするにあたって
は、ノズルによりデバイスを吸着して、基板に印刷され
た回路パターン上に移送し、アウターリードをパターン
に接合させて基板に搭載した後、ノズルを上方に退去さ
せ、次いで熱圧着ツールをアウターリードに圧接して、
基板に熱圧着するようになっていた。

（発明が解決しようとする課題）上述のようにアウターリードは極細の薄膜状であるの
でふらつきやすいものである。したがってアウターリー
ドを基板の回路パターンに正確に接合させてボンディン
グするには、ノズルによりデバイスを基板に押え付けた
状態で、熱圧着ツールをアウターリードに圧接すること
が望ましい。

しかしながら上記従来手段は、ノズルを装備するヘッ
ドと、熱圧着ツールを装備するヘッドは、別個のヘッド
であり、このため、ノズルによりデバイスを基板に押え
付けた状態で、熱圧着ツールをアウターリードに接近さ
せると、両ヘッドがぶつかってしまう。このため従来手
段は、上述のように、ノズルによりデバイスを基板に搭
載したならば、このノズルを熱圧着ツールのヘッドの障
害にならないように上方へ退去させたうえで、熱圧着ツ
ールをアウターリードに接近させて圧接するようになっ
ていた。このため、デバイスの位置決めが不安定であ
り、外部アウターリードをパターンに正確に接合させに
くい問題があった。

したがって本発明は、小型コンパクトで、かつアウタ
ーリードの位置ずれを防止して、これを基板のパターン
に正確に接合させてボンディングすることができるボン
ディングヘッドを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）このために本発明は、デバイスを吸着して基板に搭載
するノズルを有するノズル装置と、デバイスのアウター
リードを基板に熱圧着する熱圧着装置とを一体的に組み
付けて、ボンディングヘッドを構成している。そしてこ
の熱圧着装置を、駆動装置に駆動されて昇降する昇降部
と、この昇降部に水平軸を中心に回転自在に装着され
て、この昇降部が下降する際に、上記ノズルの斜上方位
置から、このノズルの下端部へ向って回動する熱圧着ツ
ールとから構成したものである。

（作用）上記構成において、まず、デバイスを吸着するノズル
を下降させて、デバイスを基板に搭載する。またこれと
ともに、ノズルと一体的に組み付けられた熱圧着ツール
が駆動装置に駆動されて下降しながら、ノズルの斜上方
位置からこのノズルの下端部へ向って回動して、ノズル
により基板上に押え付けられたデバイスのアウターリー
ドに圧接し、このアウターリードを基板に熱圧着する。

（実施例）次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。

第１図はボンディングヘッドの側面図であって、この
ボンディングヘッドは、デバイスＰを吸着して基板に移
送搭載するノズル装置Ａと、デバイスのアウターリード
を基板に熱圧着する熱圧着装置Ｂを、一体的に組み付け
て構成されている。

（ｉ）ノズル装置Ａについて１は支持フレーム、２は支持フレーム１に垂設された
管状のカバーケースであり、このカバーケース２内に、
ノズルシャフト３が昇降自在に挿入されている。このノ
ズルシャフト３の下方にはデバイスを吸着するノズル４
が装着されている。５は吸引パイプである。

ノズルシャフト３の上端部には、送りナット６が装着
されている。７はこの送りナット６に螺合する送りねじ
であって、この送りねじ７がモータM1に駆動されて回転
することにより、ノズルシャフト３とノズル４は昇降す
る。８は送りナット６の昇降ガイドである。

11はノズル４の上部側方に設けられたノズル４の回転
角度微調整装置であって、デバイスＰのθ方向（回転方
向）の精密な位置補正を行うためのものであり、次に第
１図と第４図を併せて参照しながら、その詳細を説明す
る。

12は上記カバーケース２の側方に取り付けられたフレ
ーム、M2はその上に配設されたパルスモータであり、フ
レーム12の下部にはこのモータM2により駆動されて回転
するカム13が取り付けられている。14はカムフォロアで
あって、フレーム12に取り付けられた支点部15は回動自
在に軸着されたレバー16の先端部に装着されている。17
はカムフォロア14をカム13に圧着するための付勢用コイ
ルばねである。

18は上記ノズル４と同軸的に取り付けられたカプリン
グであって、このカプリング18に回転部材19の一端部が
連結されている。また回転部材19の他端部にはローラ20
が装着されている。このローラ20は、カムフォロア14に
垂設されたシャフト21に当接している。このローラ20
は、上記モータM1の駆動によるノズルシャフト３の昇降
にともない。シャフト21に沿って昇降する。22はカプリ
ング18と、ノズル４の直上に装着されたカプリング23
に、傾斜して張設されたコイルばねであり、そのばね力
により、ローラ20はシャフト21に圧接されている。本装
置11は上記のような構成より成り、次にその動作を説明
する。

ノズル４に吸着されたデバイスＰを基板に搭載するに
あたり、デバイスＰをカメラ（図外）により観察して、
そのθ方向の位置ずれ△θを検出する。位置ずれが検出
されたならば、これを補正すべくモータM2を駆動し、カ
ム13を回転させる。すると、カムフォロア14は支点部15
を中心にN1方向に回動する。すると、これに連動して回
転部材19及びノズル４はN2方向に回転し、デバイスＰの
上記位置ずれ△θの補正が行われる。

このようにθ方向の補正を行えば、デバイスＰのアウ
ターリードＬを基板のパターンに正確に一致させて接合
することができる。

ここで、モータM2の回転角度とノズル４の回転角度の
比は、カム13の形状，寸法、支持部15を中心とするカム
フォロア14の回動半径、回転部材19の長さ等のパラメー
タである。したがってモータM2の回転角度に対して、ノ
ズル４の回転角度が極めて小さくなるようにパラメータ
を設定することにより、ノズル４を微小角度回転させ
て、デバイスＰの精密なθ補正を行うことができる。

なおパルスモータM2は、一般に、ワンパルスの回転角
度はかなり大きく、したがってモータM2により直接ノズ
ル４を回転させる手段によっては、精密なデバイスＰの
θ補正を行うことは困難であり、したがって上記回転角
度微調整装置11を設けることにより、デバイスＰの精密
なθ補正を行うことができる。

（ii）熱圧着装置Ｂについて第１図及び第２図において、30は上記フレーム１に挿
入された昇降シャフト、31はその上部に装着されたスト
ッパーである。昇降シャフト30の下部には、昇降板32が
取り付けられている。33,34はこの昇降板32の昇降を案
内するガイドレールとスライダであり、ガイドレール33
はカバーフレーム35の内面に設けられている。

36は昇降板32に装着された断面コの字形のブラケット
であって、その内部に回転子37が水平軸38を中心に回転
自在に軸着されている。39は回転子37を第１図において
時計方向に付勢するコイルばねである。

42は、回転子37の内部に昇降自在に装着された昇降子
であって、ばね材43により上方に付勢されている。44は
昇降子42の上部に一体的に設けられた当り部である。昇
降子42の下部には、ピン45を介して、装着子46が軸着さ
れており、この装着子46に熱圧着ツール47が装着されて
いる。上記昇降板32,ブラケット36,昇降子42は、ツール
47を昇降させる昇降部を構成している。48は熱圧着ツー
ル47に内装されたヒータであり、熱圧着ツール47を例え
ば300℃程度まで加熱する。

上記ブラケット36の側方には、カムフォロア50が上記
回転子37に軸着されており、またこのカムフォロア50の
下方には、カム51が配設されている。このカム51は板カ
ムであって、傾斜したカム面ａと、垂直なカム面ｂを有
している。また状回転子37は、傾斜した背面41を有して
おり、この背面41がブラケット36の内面に当接すること
により、回転子37や昇降子42は、角度α傾斜した姿勢を
保持している。上記熱圧着ツール47は、常時はノズル４
の斜上方にあり、ノズル４に相対する角部に、エッジ部
Ｋを有している。またエッジＫの下面Kaは、ノズル４の
反対方向に向って上記角度α傾斜した上り勾配面となっ
ている。

第１図において、53は上記昇降板32の上部に取り付け
られた取付具、54はこの取付具53に昇降自在に嵌入する
昇降体、55はその下端部に装着された突子、56は弾持用
コイルばねである。この昇降体54は、上記フレーム１上
に配設された駆動装置としてのシリンダ57のロッド58に
装着されており、シリンダ57が作動すると、この昇降体
54は昇降し、これにともない。上記昇降板32や熱圧着ツ
ール47も昇降する。

（iii）全体の動作について第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、熱圧着装置Ｂの動
作順を示すものであって、次にこの図を参照しながら、
全体の動作を説明する。

まず、同図（ａ）に示すように、デバイスＰを吸着し
たノズル４が、このデバイスＰを基板60に搭載する。そ
の際、上述したように、回転角度微調整装置11を駆動し
て、カメラ（図外）により観察されたデバイスＰのθ補
正を行うことにより、アウターリードＬを基板４の上面
に印刷されたパターンに正確に一致させて接合する。

またこれとともに、シリンダ57が作動することによ
り、昇降板32は下降する。するとカムフォロア50はカム
51の傾斜したカム面ａに当接し、昇降子42は水平軸38を
中心に回転して、傾斜姿勢から垂直な姿勢に移行すると
ともに、熱圧着ツール47はノズル４の斜上方からノズル
４の下端部へ向ってゆるやかに反時計方向N3に回動し、
デバイスＰのアウターリードＬに接近する。その状態
で、エッジＫの下面Kaは、アウターリードＬに面接触で
きるように、水平面になる。また昇降板32の下端部が
（イ）位置まで下降すると、ストッパー31はフレーム１
に当り、昇降板32のそれ以上の下降は阻止されるととも
に、突子55は昇降子42の上面に近接する。矢印Ｑは、ツ
ール47の軌跡を示している。同図（ｂ）は、このように
してツール47がデバイスＰのアウターリードＬの直上に
接近した状態を示している。

次にシリンダ57がなおも作動すると、突子55はコイル
ばね56のばね力に抗して下降し、昇降子42は押し下げら
れて、カムフォロア50は垂直なカム面ｂに沿って下降
し、ツール47の下面KaはアウターリードＬに圧接され
て、これを基板60に熱圧着する。このようにツール47に
より熱圧着する際には、デバイスＰはノズル４により基
板60に押え付けられたままであり、したがってノズル４
によりデバイスＰをしっかり位置決めした状態で、ツー
ル47によるアウターリードＬの熱圧着を行うことができ
る。

このようにしてデバイスＰの基板60へのボンディング
が終了したならば、ノズル４とツール47は上方へ退去
し、原位置に復帰する。このように本手段によれば、デ
バイスＰのθ補正と、ノズル４によるデバイスＰの基板
60への搭載と、ツール47によるアウターリードＬの熱圧
着を、一連の動作として作業性よく行うことができる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、種々の
設計変更が可能であって、例えばツール47は、上記カム
51やカムフォロア50によらず、モータにより回転させて
もよいものである。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、（ｉ）ノズルによりデバイスを基板に押え付けた状態
で、熱圧着ツールをアウターリードに圧接して熱圧着で
きるので、ボンディング時にデバイスが位置ずれするの
を防止しながら、アウターリードを基板のパターンに正
確に接合させて熱圧着することができ、（ii）また熱圧着ツールは、かなり高温に加熱されてい
るが、常時はノズルの下端部から離れたノズルの斜上方
位置にあり、アウターリードを熱圧着するときだけ、ノ
ズルの下端部に接近するので、ツールの高熱によりノズ
ルが熱変形したり、デバイスが熱破壊されるのを防止で
き、（iii）また回転角度微調整装置を設けることにより、
デバイスの精密なθ方向の位置補正を行って、精度よく
デバイスを基板にボンディングすることができ、（iv）またノズル装置と熱圧着装置を一体的に組み付け
てボンディングヘッドを構成しているので、全体を小型
コンパクトに構成できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図はボン
ディングヘッドの側面図、第２図は熱圧着装置の斜視
図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は作業順の側面図、
第４図はθ補正中のノズル装置の平面図である。Ａ……ノズル装置Ｂ……熱圧着装置Ｐ……デバイスＬ……アウターリード４……ノズル 11……回転角度微調整装置 13……カム 14……カムフォロア 19……回転部材 32,36,42……昇降部 47……熱圧着ツール 57……駆動装置Ｋ……エッジ部 Ka……エッジ部の下面 M2……モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−186991（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−246892（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−40794（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−54798（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−168098（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−48100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/32 H05K 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アウターリードを有するデバイスを吸着し
て基板に搭載するノズルを有するノズル装置と、デバイ
スのアウターリードを基板に熱圧着する熱圧着装置と
を、一体的に組み付けて成るデバイスのボンディングヘ
ッドであって、この熱圧着装置を、駆動装置に駆動され
て昇降する昇降部と、この昇降部に水平軸を中心に回転
自在に装着されて、この昇降部が下降する際に、上記ノ
ズルの斜上方位置から、このノズルの下端部へ向って回
動する熱圧着ツールとから構成したことを特徴とするデ
バイスのボンディングヘッド。
【請求項２】上記熱圧着ツールが、上記ノズルに相対す
るエッジ部を有し、このエッジ部の下面が、上記斜上方
位置において、このノズルの反対方向へ向って上り勾配
面となり、またアウターリードに圧接される下方位置に
おいて、水平面となることを特徴とする上記特許請求の
範囲第１項に記載のデバイスのボンディングヘッド。
【請求項３】上記ノズル装置に、モータに駆動されるカ
ムと、このカムに当接するカムフォロアと、このカムフ
ォロアの運動に連動して回転することにより、ノズルを
その軸心を中心に回転させる回転部材から成るノズルの
回転角度微調整装置を設けたことを特徴とする請求項１
に記載のデバイスのボンディングヘッド。
【請求項４】デバイスを吸着するノズルを下降させて、
このデバイスを基板に搭載するとともに、このノズルと
一体的に組み付けられた熱圧着ツールが駆動装置に駆動
されて下降しながら、ノズルの斜上方位置からこのノズ
ルの下端部へ向って回動して、このノズルにより基板上
に押え付けられたデバイスのアウターリードに圧接し、
このアウターリードを基板に熱圧着するようにしたこと
を特徴とするデバイスのボンディング方法。