JP2915350B2 - 超音波振動接合チップ実装装置 - Google Patents
超音波振動接合チップ実装装置Info
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- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
- H01L21/607—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation involving the application of mechanical vibrations, e.g. ultrasonic vibrations
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
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- H05K13/046—Surface mounting
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は超音波振動により
ベアッチップのような半導体素子等のチップ（軽薄短小
品）を配線基板等の基板に位置決め接合して実装する装
置に関する。
ベアッチップのような半導体素子等のチップ（軽薄短小
品）を配線基板等の基板に位置決め接合して実装する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＵＳＰ５４２７３０１号に示されている
ように、パッケージされていないベアチップタイプの半
導体素子をバーインテスト等のテスト用の配線基板に実
装したり、又はバーインテストで良品となったベアチッ
プタイプの半導体素子をリードフレムに代わるパッケー
ジ用の配線基板に実装する場合、超音波振動接合を利用
して配線基板に実装することが知られている。
ように、パッケージされていないベアチップタイプの半
導体素子をバーインテスト等のテスト用の配線基板に実
装したり、又はバーインテストで良品となったベアチッ
プタイプの半導体素子をリードフレムに代わるパッケー
ジ用の配線基板に実装する場合、超音波振動接合を利用
して配線基板に実装することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような超音波振動
接合チップ実装装置は、摘まみ取り機構と超音波振動接
合機構とを、チップ供給機構のパレットテーブルと予備
位置決め機構のプリアライメントテーブルと実装機構の
マウントテーブルとの設置位置関係と関連付けられた離
隔配置になっていないために、実装対象のチップをパレ
ットテーブルよりプリアライメントテーブルを仲介させ
てマウントテーブルの被実装対象である基板の実装位置
に搭載する際の、摘まみ取り機構と超音波振動接合機構
との動きと位置制御とが複雑になることが否めなかっ
た。
接合チップ実装装置は、摘まみ取り機構と超音波振動接
合機構とを、チップ供給機構のパレットテーブルと予備
位置決め機構のプリアライメントテーブルと実装機構の
マウントテーブルとの設置位置関係と関連付けられた離
隔配置になっていないために、実装対象のチップをパレ
ットテーブルよりプリアライメントテーブルを仲介させ
てマウントテーブルの被実装対象である基板の実装位置
に搭載する際の、摘まみ取り機構と超音波振動接合機構
との動きと位置制御とが複雑になることが否めなかっ
た。
【０００４】そこで、この発明は摘まみ取り機構と超音
波振動接合機構とを前進限度位置と後退限度位置との２
位置に位置制御して、実装対象のチップをパレットテー
ブルよりプリアライメントテーブルを仲介させてマウン
トテーブルの被実装対象である基板の実装位置に搭載し
て超音波振動で接合実装することができる超音波振動接
合チップ実装装置を提供しようとするものである。
波振動接合機構とを前進限度位置と後退限度位置との２
位置に位置制御して、実装対象のチップをパレットテー
ブルよりプリアライメントテーブルを仲介させてマウン
トテーブルの被実装対象である基板の実装位置に搭載し
て超音波振動で接合実装することができる超音波振動接
合チップ実装装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、実装機構と超音波振動接合機構と計測機構とを備え
たものであって、実装機構は搭載された被実装対象であ
る基板のチップ実装位置が所定の搭載位置となるように
位置制御可能なマウントテーブルを備え、超音波振動接
合機構は、実装機構のマウントテーブルに対して昇降駆
動可能なホルダーと、ホルダーに両持ち支持に取り付け
られた共振器と共振器の一端に結合された振動子と、振
動子から伝達された超音波振動に共振する共振器の最大
振動振幅点における外側に突設された接合作用部と、接
合作用部に開口された吸引通路とを備え、計測機構は、
超音波振動接合機構の接合作用部に吸引通路の吸引作用
により吸着された実装対象であるチップと実装機構のマ
ウントテーブルに搭載された基板との隙間に側方より非
接触に進入する２視野光学系レンズと、２視野光学系レ
ンズを通してその上下に離隔配置されたチップと基板と
を撮像してチップと基板の実装位置とを整合するための
出力を実装機構に出力するためのＣＣＤカメラとを備え
た、ことを特徴としている。請求項１の構成によれば、
ホルダーに両持ち支持に取り付けられた共振器がチップ
を吸引吸着して予備位置決め機構より実装機構上の基板
に搭載すると共にチップを基板に超音波振動で接合でき
る。 請求項２の発明にあっては、チップ供給機構と予備位置
決め機構と実装機構とチップ搬送機構と摘まみ取り機構
と超音波振動接合機構と計測機構とを備えたものであっ
て、チップ供給機構は搭載された多数のチップの内の実
装対象であるチップが所定の摘ままれ位置となるように
位置制御可能なパレットテーブルを備え、予備位置決め
機構は実装対象であるチップを大まかに位置決め制御す
るプリアライメントテーブルを備え、実装機構は搭載さ
れた被実装対象である基板のチップ実装位置が所定の搭
載位置となるように位置制御可能なマウントテーブルを
備え、チップ搬送機構はチップ供給機構と予備位置決め
機構とより上方で左右の前進限度位置と後退限度位置と
の２位置に往復移動するように位置制御可能な可動テー
ブルを備え、摘まみ取り機構はパレットテーブルより実
装対象であるチップをピックアップしたりピックアップ
したチップをプリアライメントテーブルに搭 載する昇降
可能なピックアップアームを備え、超音波振動接合機構
は、実装機構のマウントテーブルに対して昇降駆動可能
なホルダーと、ホルダーに両持ち支持に取り付けられた
共振器と、共振器の一端に結合された振動子と、振動子
から伝達された超音波振動に共振する共振器の最大振動
振幅点における外側に突設された接合作用部と、接合作
用部に開口された吸引通路とを備え、計測機構は、超音
波振動接合機構の接合作用部に吸引通路の吸引作用によ
り吸着された実装対象であるチップと実装機構のマウン
トテーブルに搭載された基板との隙間に側方より非接触
に進入する２視野光学系レンズと、２視野光学系レンズ
を通してその上下に離隔配置されたチップと基板とを撮
像してチップと基板の実装位置とを整合するための出力
を実装機構に出力するためのＣＣＤカメラとを備え、摘
まみ取り機構のピックアップアームと超音波振動接合機
構のホルダーとがチップ搬送機構の可動テーブルに所定
間隔を以て並列配置され、チップ供給機構と予備位置決
め機構と実装機構とが上記所定間隔と同一の所定間隔を
以て並列配置された、ことを特徴ととしている。 請求項
２の構成によれば、チップ搬送機構の可動テーブルの後
退限度位置への停止で、摘まみ取り機構のピックアップ
アームが予備位置決め機構のプリアライメントテーブル
の予備位置決め位置と対向し、ホルダーに両持ち支持に
取り付けられた共振器の接合作用部が実装機構のマウン
トテーブルの実装位置と真上で対向し、又、チップ搬送
機構の可動テーブルの前進限度位置への停止で、摘まみ
取り機構のピックアップアームがチップ供給機構のパレ
ットテーブルの摘ままれ位置と対向し、ホルダーに両持
ち支持に取り付けられた共振器の接合作用部が予備位置
決め機構のプリアライメントテーブルの予備位置決め位
置と対向することができ、更に、ホルダーに両持ち支持
に取り付けられた共振器がチップを吸引吸着して予備位
置決め機構より実装機構上の基板に搭載すると共にチッ
プを基板に超音波振動で接合できる。
は、実装機構と超音波振動接合機構と計測機構とを備え
たものであって、実装機構は搭載された被実装対象であ
る基板のチップ実装位置が所定の搭載位置となるように
位置制御可能なマウントテーブルを備え、超音波振動接
合機構は、実装機構のマウントテーブルに対して昇降駆
動可能なホルダーと、ホルダーに両持ち支持に取り付け
られた共振器と共振器の一端に結合された振動子と、振
動子から伝達された超音波振動に共振する共振器の最大
振動振幅点における外側に突設された接合作用部と、接
合作用部に開口された吸引通路とを備え、計測機構は、
超音波振動接合機構の接合作用部に吸引通路の吸引作用
により吸着された実装対象であるチップと実装機構のマ
ウントテーブルに搭載された基板との隙間に側方より非
接触に進入する２視野光学系レンズと、２視野光学系レ
ンズを通してその上下に離隔配置されたチップと基板と
を撮像してチップと基板の実装位置とを整合するための
出力を実装機構に出力するためのＣＣＤカメラとを備え
た、ことを特徴としている。請求項１の構成によれば、
ホルダーに両持ち支持に取り付けられた共振器がチップ
を吸引吸着して予備位置決め機構より実装機構上の基板
に搭載すると共にチップを基板に超音波振動で接合でき
る。 請求項２の発明にあっては、チップ供給機構と予備位置
決め機構と実装機構とチップ搬送機構と摘まみ取り機構
と超音波振動接合機構と計測機構とを備えたものであっ
て、チップ供給機構は搭載された多数のチップの内の実
装対象であるチップが所定の摘ままれ位置となるように
位置制御可能なパレットテーブルを備え、予備位置決め
機構は実装対象であるチップを大まかに位置決め制御す
るプリアライメントテーブルを備え、実装機構は搭載さ
れた被実装対象である基板のチップ実装位置が所定の搭
載位置となるように位置制御可能なマウントテーブルを
備え、チップ搬送機構はチップ供給機構と予備位置決め
機構とより上方で左右の前進限度位置と後退限度位置と
の２位置に往復移動するように位置制御可能な可動テー
ブルを備え、摘まみ取り機構はパレットテーブルより実
装対象であるチップをピックアップしたりピックアップ
したチップをプリアライメントテーブルに搭 載する昇降
可能なピックアップアームを備え、超音波振動接合機構
は、実装機構のマウントテーブルに対して昇降駆動可能
なホルダーと、ホルダーに両持ち支持に取り付けられた
共振器と、共振器の一端に結合された振動子と、振動子
から伝達された超音波振動に共振する共振器の最大振動
振幅点における外側に突設された接合作用部と、接合作
用部に開口された吸引通路とを備え、計測機構は、超音
波振動接合機構の接合作用部に吸引通路の吸引作用によ
り吸着された実装対象であるチップと実装機構のマウン
トテーブルに搭載された基板との隙間に側方より非接触
に進入する２視野光学系レンズと、２視野光学系レンズ
を通してその上下に離隔配置されたチップと基板とを撮
像してチップと基板の実装位置とを整合するための出力
を実装機構に出力するためのＣＣＤカメラとを備え、摘
まみ取り機構のピックアップアームと超音波振動接合機
構のホルダーとがチップ搬送機構の可動テーブルに所定
間隔を以て並列配置され、チップ供給機構と予備位置決
め機構と実装機構とが上記所定間隔と同一の所定間隔を
以て並列配置された、ことを特徴ととしている。 請求項
２の構成によれば、チップ搬送機構の可動テーブルの後
退限度位置への停止で、摘まみ取り機構のピックアップ
アームが予備位置決め機構のプリアライメントテーブル
の予備位置決め位置と対向し、ホルダーに両持ち支持に
取り付けられた共振器の接合作用部が実装機構のマウン
トテーブルの実装位置と真上で対向し、又、チップ搬送
機構の可動テーブルの前進限度位置への停止で、摘まみ
取り機構のピックアップアームがチップ供給機構のパレ
ットテーブルの摘ままれ位置と対向し、ホルダーに両持
ち支持に取り付けられた共振器の接合作用部が予備位置
決め機構のプリアライメントテーブルの予備位置決め位
置と対向することができ、更に、ホルダーに両持ち支持
に取り付けられた共振器がチップを吸引吸着して予備位
置決め機構より実装機構上の基板に搭載すると共にチッ
プを基板に超音波振動で接合できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１〜７は一実施形態を示してい
る。図１において、超音波振動接合チップ実装装置の設
置基準１上にチップ供給機構２、予備位置決め機構３、
実装機構４を並列配置に設置してある。
る。図１において、超音波振動接合チップ実装装置の設
置基準１上にチップ供給機構２、予備位置決め機構３、
実装機構４を並列配置に設置してある。
【０００７】チップ供給機構２は設置基準１に設けられ
たＸＹ駆動部２ａと、ＸＹ駆動部２ａに連結されたパレ
ットテーブル２ｂとを備え、ＸＹ駆動部２ａがパレット
テーブル２ｂを設置基準１と並行な平面の縦横であるＸ
方向及びＹ方向に移動して、パレットテーブル２ｂ上に
搭載されたパレット２ｃに収納された多数のチップ１０
の内の実装対象である例えば１個のチップ１０が所定の
摘ままれ位置となるように、パレットテーブル２ｂを位
置制御する。
たＸＹ駆動部２ａと、ＸＹ駆動部２ａに連結されたパレ
ットテーブル２ｂとを備え、ＸＹ駆動部２ａがパレット
テーブル２ｂを設置基準１と並行な平面の縦横であるＸ
方向及びＹ方向に移動して、パレットテーブル２ｂ上に
搭載されたパレット２ｃに収納された多数のチップ１０
の内の実装対象である例えば１個のチップ１０が所定の
摘ままれ位置となるように、パレットテーブル２ｂを位
置制御する。
【０００８】予備位置決め機構３は上面に実装対象であ
るチップ１０を大まかに位置決めするための図外の凹凸
を有するプリアライメントテーブル３ａを備えている。
るチップ１０を大まかに位置決めするための図外の凹凸
を有するプリアライメントテーブル３ａを備えている。
【０００９】実装機構４は設置基準１に設けられたＸＹ
θ駆動部４ａと、ＸＹθ駆動部４ａに連結されたマウン
トテーブル４ｂとを備え、後述する計測機構８からの出
力によりＸＹθ駆動部４ａがマウントテーブル４ｂを設
置基準１と並行な平面の縦横であるＸ方向とＹ方向及び
設置基準１との仰角であるθ方向とに移動して、マウン
トテーブル４ｂ上に搭載された被実装対象である基板１
１のチップ実装位置が所定の搭載位置となるように、マ
ウントテーブル４ｂを位置制御する。
θ駆動部４ａと、ＸＹθ駆動部４ａに連結されたマウン
トテーブル４ｂとを備え、後述する計測機構８からの出
力によりＸＹθ駆動部４ａがマウントテーブル４ｂを設
置基準１と並行な平面の縦横であるＸ方向とＹ方向及び
設置基準１との仰角であるθ方向とに移動して、マウン
トテーブル４ｂ上に搭載された被実装対象である基板１
１のチップ実装位置が所定の搭載位置となるように、マ
ウントテーブル４ｂを位置制御する。
【００１０】又、設置基準１上にはチップ搬送機構５を
架設してある。チップ搬送機構５は設置基準１より立設
された複数の支柱５ａ，５ｂによりチップ供給機構２と
予備位置決め機構３と実装機構４との上に跨がって設け
られた横架レール５ｃと、横架レール５ｃに往復移動可
能に組付けられた可動テーブル５ｄとを備え、図外のモ
ーター等のようなアクチュエータが可動テーブル５ｄを
左右の前進限度位置と後退限度位置との２位置に往復移
動するように、可動テーブル５ｄを位置制御する。可動
テーブル５ｄには摘まみ取り機構６と超音波振動接合機
構７とが所定間隔を以て並列配置に設置されている。
架設してある。チップ搬送機構５は設置基準１より立設
された複数の支柱５ａ，５ｂによりチップ供給機構２と
予備位置決め機構３と実装機構４との上に跨がって設け
られた横架レール５ｃと、横架レール５ｃに往復移動可
能に組付けられた可動テーブル５ｄとを備え、図外のモ
ーター等のようなアクチュエータが可動テーブル５ｄを
左右の前進限度位置と後退限度位置との２位置に往復移
動するように、可動テーブル５ｄを位置制御する。可動
テーブル５ｄには摘まみ取り機構６と超音波振動接合機
構７とが所定間隔を以て並列配置に設置されている。
【００１１】この所定間隔は、図１、図４、図６、図７
に示すように可動テーブル５ｄが右の後退限度位置に停
止すると、摘まみ取り機構６のピックアップアーム６ｂ
の先端がプリアライメントテーブル３ａの予備位置決め
位置と真上で対向し、超音波振動接合機構７の共振器７
ｉの接合作用部７ｐがマウントテーブル４ｂの実装位置
と真上で対向する一方、図３、図５に示すように可動テ
ーブル５ｄが左の前進限度位置に停止すると、摘まみ取
り機構６のピックアップアーム６ｂの先端がパレットテ
ーブル２ｂの摘ままれ位置と真上で対向し、超音波振動
接合機構７の接合作用部７ｐがプリアライメントテーブ
ル３ａの予備位置決め位置と真上で対向する、寸法であ
る。
に示すように可動テーブル５ｄが右の後退限度位置に停
止すると、摘まみ取り機構６のピックアップアーム６ｂ
の先端がプリアライメントテーブル３ａの予備位置決め
位置と真上で対向し、超音波振動接合機構７の共振器７
ｉの接合作用部７ｐがマウントテーブル４ｂの実装位置
と真上で対向する一方、図３、図５に示すように可動テ
ーブル５ｄが左の前進限度位置に停止すると、摘まみ取
り機構６のピックアップアーム６ｂの先端がパレットテ
ーブル２ｂの摘ままれ位置と真上で対向し、超音波振動
接合機構７の接合作用部７ｐがプリアライメントテーブ
ル３ａの予備位置決め位置と真上で対向する、寸法であ
る。
【００１２】摘まみ取り機構６は可動テーブル５ｄに設
置された機構基部６ａと機構基部６ａより下方に延設さ
れたピックアップアーム６ｂとを備え、機構基部６ａに
組み込まれた図外のアクチュエーターがピックアップア
ーム６ｂを図１に示す上昇限度位置と図３〜４に示す下
降限度位置とに昇降する。このピックアップアーム６ｂ
の下降限度位置は、ピックアップアーム６ｂの先端がパ
レットテーブル２ｂの上のチップ１０を吸引吸着した
り、又、ピックアップアーム６ｂに吸引吸着されたチッ
プ１０をプリアライメントテーブル３ａの上に搭載する
ことが可能な態様に位置制御された位置である。上記ア
クチュエーターはモーター又はエアーシリンダーを使用
することが実用的であるが、モーターの場合にはボルト
・ナット機構とガイド機構とを介してピックアップアー
ム６ｂを回転しないように昇降し、又、エアーシリンダ
ーの場合はチップ１０に衝撃を与えないような緩衝機構
を付設することが望ましい。
置された機構基部６ａと機構基部６ａより下方に延設さ
れたピックアップアーム６ｂとを備え、機構基部６ａに
組み込まれた図外のアクチュエーターがピックアップア
ーム６ｂを図１に示す上昇限度位置と図３〜４に示す下
降限度位置とに昇降する。このピックアップアーム６ｂ
の下降限度位置は、ピックアップアーム６ｂの先端がパ
レットテーブル２ｂの上のチップ１０を吸引吸着した
り、又、ピックアップアーム６ｂに吸引吸着されたチッ
プ１０をプリアライメントテーブル３ａの上に搭載する
ことが可能な態様に位置制御された位置である。上記ア
クチュエーターはモーター又はエアーシリンダーを使用
することが実用的であるが、モーターの場合にはボルト
・ナット機構とガイド機構とを介してピックアップアー
ム６ｂを回転しないように昇降し、又、エアーシリンダ
ーの場合はチップ１０に衝撃を与えないような緩衝機構
を付設することが望ましい。
【００１３】この実施形態のピックアップアーム６ｂは
ノズル機能を備えている。即ち、ピックアップアーム６
ｂはパイプに形成されていて、ピックアップアーム６ｂ
の後端には図外の真空ポンプのような吸引発生源が図外
のバルブを介して接続されている。この図外のバルブが
大気開放側から吸引側に切り替わることで、ピックアッ
プアーム６ｂが吸引発生源からの吸引動作でその先端の
開口より外気を吸引することによりチップ１０を吸引吸
着し、逆に、バルブが吸引側から大気開放側に切り替わ
ることで、ピックアップアーム６ｂの内部が大気に満た
されチップ１０の吸引吸着を解放する。
ノズル機能を備えている。即ち、ピックアップアーム６
ｂはパイプに形成されていて、ピックアップアーム６ｂ
の後端には図外の真空ポンプのような吸引発生源が図外
のバルブを介して接続されている。この図外のバルブが
大気開放側から吸引側に切り替わることで、ピックアッ
プアーム６ｂが吸引発生源からの吸引動作でその先端の
開口より外気を吸引することによりチップ１０を吸引吸
着し、逆に、バルブが吸引側から大気開放側に切り替わ
ることで、ピックアップアーム６ｂの内部が大気に満た
されチップ１０の吸引吸着を解放する。
【００１４】超音波振動接合機構７は可動テーブル５ｄ
に設置された固定ベース７ａと、固定ベース７ａに取り
付けられたサーボモーターのようなモーター７ｂと、モ
ーター７ｂの出力軸に連結されたボルト・ナット機構７
ｃと、ボルト・ナット機構７ｃのナットが形成されたリ
フトベース７ｄと、リフトベース７ｄに取り付けられた
エアーシリンダー７ｅと、エアーシリンダー７ｅのピス
トンロッドに連結されたホルダー７ｆと、ホルダー７ｆ
に装着された共振器７ｉとを備えている。モーター７ｂ
が正転すると、ボルト・ナット機構７ｃのねじ棒が正転
し、当該ねじ棒にねじ嵌合したナットによりリフトベー
ス７ｄが下降する一方、モーター７ｂが逆転すると、ボ
ルト・ナット機構７ｃのねじ棒が逆転し、リフトベース
７ｄがナットを介して上昇する。リフトベース７ｄは、
固定ベース７ａより下方に立設された左右のガイドポー
ル７ｇに摺接係合して回り止めされて昇降する。各ガイ
ドポール７ｇの内部に昇降可能に収納されたガイドシャ
フト７ｈの下端はホルダー７ｆに結合されており、リフ
トベース７ｄの昇降とエアーシリンダー７ｅの伸縮とに
より昇降して、ホルダー７ｆを設置基準１と平行に保持
している。
に設置された固定ベース７ａと、固定ベース７ａに取り
付けられたサーボモーターのようなモーター７ｂと、モ
ーター７ｂの出力軸に連結されたボルト・ナット機構７
ｃと、ボルト・ナット機構７ｃのナットが形成されたリ
フトベース７ｄと、リフトベース７ｄに取り付けられた
エアーシリンダー７ｅと、エアーシリンダー７ｅのピス
トンロッドに連結されたホルダー７ｆと、ホルダー７ｆ
に装着された共振器７ｉとを備えている。モーター７ｂ
が正転すると、ボルト・ナット機構７ｃのねじ棒が正転
し、当該ねじ棒にねじ嵌合したナットによりリフトベー
ス７ｄが下降する一方、モーター７ｂが逆転すると、ボ
ルト・ナット機構７ｃのねじ棒が逆転し、リフトベース
７ｄがナットを介して上昇する。リフトベース７ｄは、
固定ベース７ａより下方に立設された左右のガイドポー
ル７ｇに摺接係合して回り止めされて昇降する。各ガイ
ドポール７ｇの内部に昇降可能に収納されたガイドシャ
フト７ｈの下端はホルダー７ｆに結合されており、リフ
トベース７ｄの昇降とエアーシリンダー７ｅの伸縮とに
より昇降して、ホルダー７ｆを設置基準１と平行に保持
している。
【００１５】共振器７ｉはホーン７ｊとその両側に同軸
に結合された２つのブースター７ｋ，７ｍとを備え、各
ブースター７ｋ，７ｍをホルダー７ｆの左右より下方に
延設されたアーム部に支持することで、両持ち支持に取
り付けられている。一方のブースター７ｋには、図外の
超音波発生器より電力を供給されて所定周波数の縦波の
超音波振動を発生して出力する電気エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する圧電素子又は磁歪素子等のようなエ
ネルギー変換器である振動子７ｎが図外の無頭ねじとね
じ孔とにより同軸に結合されている。
に結合された２つのブースター７ｋ，７ｍとを備え、各
ブースター７ｋ，７ｍをホルダー７ｆの左右より下方に
延設されたアーム部に支持することで、両持ち支持に取
り付けられている。一方のブースター７ｋには、図外の
超音波発生器より電力を供給されて所定周波数の縦波の
超音波振動を発生して出力する電気エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する圧電素子又は磁歪素子等のようなエ
ネルギー変換器である振動子７ｎが図外の無頭ねじとね
じ孔とにより同軸に結合されている。
【００１６】この実施形態のホーン７ｊは、図２にも示
すように、振動子７ｎからの超音波振動に共振する共振
周波数の１波長の長さを有し、中央の最大振動振幅点ｆ
３で外側に突出する接合作用部７ｐを備えている。接合
作用部７ｐはチップ１０よりも大きな平面積に形成され
た先端面を有していると共にノズル機能を併有してい
る。
すように、振動子７ｎからの超音波振動に共振する共振
周波数の１波長の長さを有し、中央の最大振動振幅点ｆ
３で外側に突出する接合作用部７ｐを備えている。接合
作用部７ｐはチップ１０よりも大きな平面積に形成され
た先端面を有していると共にノズル機能を併有してい
る。
【００１７】即ち、ホーン７ｊはホースに接続される通
路７ｑを備えている。通路７ｑは、接合作用部７ｐの先
端面の中央より接合作用部７ｐの内部を経由してホーン
７ｊの中心まで空けられた縦孔７ｑ−１と、最大振動振
幅点ｆ５である一方の端面の中央より縦孔７ｑ−１に連
なるように空けられた横孔７ｑ−２と、最小振動振幅点
ｆ４でホーン７ｊの外周面より横孔７ｑ−２に連なるよ
うに空けられた縦孔７ｑ−３とにより形成されている。
横孔７ｑ−２が開口するホーン７ｊの端面には無頭ねじ
７ｒを装着してある。無頭ねじ７ｒは横孔７ｑ−２の開
口を密封すると共にブースター７ｍを同軸に嵌合するも
のである。縦孔７ｑ−３の開口部にはホース口７ｓが立
設され、ホーン７ｊより突出するホース口７ｓにホース
７ｔの一端が外嵌装着され、ホース７ｔの内部空洞がホ
ース口７ｓの内部貫通孔を介して通路７ｑに接続されて
いる。ホース７ｔの他端が図外の真空ポンプのような吸
引発生源に図外のバルブを介して接続されている。
路７ｑを備えている。通路７ｑは、接合作用部７ｐの先
端面の中央より接合作用部７ｐの内部を経由してホーン
７ｊの中心まで空けられた縦孔７ｑ−１と、最大振動振
幅点ｆ５である一方の端面の中央より縦孔７ｑ−１に連
なるように空けられた横孔７ｑ−２と、最小振動振幅点
ｆ４でホーン７ｊの外周面より横孔７ｑ−２に連なるよ
うに空けられた縦孔７ｑ−３とにより形成されている。
横孔７ｑ−２が開口するホーン７ｊの端面には無頭ねじ
７ｒを装着してある。無頭ねじ７ｒは横孔７ｑ−２の開
口を密封すると共にブースター７ｍを同軸に嵌合するも
のである。縦孔７ｑ−３の開口部にはホース口７ｓが立
設され、ホーン７ｊより突出するホース口７ｓにホース
７ｔの一端が外嵌装着され、ホース７ｔの内部空洞がホ
ース口７ｓの内部貫通孔を介して通路７ｑに接続されて
いる。ホース７ｔの他端が図外の真空ポンプのような吸
引発生源に図外のバルブを介して接続されている。
【００１８】この図外のバルブが大気開放側から吸引側
に切り替わることで、接合作用部７ｐが吸引発生源から
の吸引動作でその先端の開口より外気を吸引することに
よりチップ１０を吸引吸着し、逆に、バルブが吸引側か
ら大気開放側に切り替わることで、通路７ｑが大気に満
たされチップ１０の吸引吸着を解放する。ホーン７ｊの
最大振動振幅点ｆ１である他方の端面にはブースター７
ｋを同軸に結合するための無頭ねじ７ｕを装着してあ
る。これらの無頭ねじ７ｒ，７ｕはホーン７ｊに形成さ
れたねじ孔に締結されている。
に切り替わることで、接合作用部７ｐが吸引発生源から
の吸引動作でその先端の開口より外気を吸引することに
よりチップ１０を吸引吸着し、逆に、バルブが吸引側か
ら大気開放側に切り替わることで、通路７ｑが大気に満
たされチップ１０の吸引吸着を解放する。ホーン７ｊの
最大振動振幅点ｆ１である他方の端面にはブースター７
ｋを同軸に結合するための無頭ねじ７ｕを装着してあ
る。これらの無頭ねじ７ｒ，７ｕはホーン７ｊに形成さ
れたねじ孔に締結されている。
【００１９】再び、図１に戻り説明すると、プリアライ
メントテーブル３ａの反対側で、マウントテーブル４ｂ
よりも上方側方にはチップ１０と基板１１とを整合する
ための計測機構８を備えている。計測機構８は２視野光
学系レンズ８ａと、２視野光学系レンズ８ａを通してそ
の上下に離隔配置された計測対象であるホーン７ｊに吸
着されたチップ８とマウントテーブル４ｂ上の基板１１
とを撮像して電気信号に変換出力するＣＣＤカメラ８ｂ
と、２視野光学系レンズ８ａを計測位置に移動するアク
チュエーター８ｃとを備えている。
メントテーブル３ａの反対側で、マウントテーブル４ｂ
よりも上方側方にはチップ１０と基板１１とを整合する
ための計測機構８を備えている。計測機構８は２視野光
学系レンズ８ａと、２視野光学系レンズ８ａを通してそ
の上下に離隔配置された計測対象であるホーン７ｊに吸
着されたチップ８とマウントテーブル４ｂ上の基板１１
とを撮像して電気信号に変換出力するＣＣＤカメラ８ｂ
と、２視野光学系レンズ８ａを計測位置に移動するアク
チュエーター８ｃとを備えている。
【００２０】この実施形態の動作を図３〜図７を用いて
説明すると、第１工程では、チップ搬送機構５の可動テ
ーブル５ｄが図１に示す後退限度位置から左に移動して
図３に示す前進限度位置に停止すると、ピックアップア
ーム６ｂが下降してパレットテーブル２ｂの上より実装
対象であるチップ１０−１を吸引にて受け取った後に上
昇する。
説明すると、第１工程では、チップ搬送機構５の可動テ
ーブル５ｄが図１に示す後退限度位置から左に移動して
図３に示す前進限度位置に停止すると、ピックアップア
ーム６ｂが下降してパレットテーブル２ｂの上より実装
対象であるチップ１０−１を吸引にて受け取った後に上
昇する。
【００２１】第２工程では、可動テーブル５ｄが図３に
示す前進限度位置から右に移動して図４に示す後退限度
位置に停止すると、ピックアップアーム６ｂが下降して
チップ１０−１を大気開放にてプリアライメントテーブ
ル３ａの上に置いた後に上昇する。このチップ１０−１
がプリアライメントテーブル３ａの上に置かれれる際に
プリアライメントテーブル３ａの凹凸等により大まかに
位置決め搭載される。
示す前進限度位置から右に移動して図４に示す後退限度
位置に停止すると、ピックアップアーム６ｂが下降して
チップ１０−１を大気開放にてプリアライメントテーブ
ル３ａの上に置いた後に上昇する。このチップ１０−１
がプリアライメントテーブル３ａの上に置かれれる際に
プリアライメントテーブル３ａの凹凸等により大まかに
位置決め搭載される。
【００２２】第３工程では、可動テーブル３ａが再び左
に移動して図５に示す前進限度位置に停止すると、超音
波振動接合機構７のホーン７ｊが下降してプリアライメ
ントテーブル３ａ上のチップ１０−１を吸引にて保持し
た後に上昇する。このチップ１０−１の保持と並行し、
ピックアップアーム６ｂが下降してパレットテーブル２
ｂの上より次の実装対象であるチップ１０−２を吸引に
て保持した後に上昇する（工程１と同じ動作である）。
に移動して図５に示す前進限度位置に停止すると、超音
波振動接合機構７のホーン７ｊが下降してプリアライメ
ントテーブル３ａ上のチップ１０−１を吸引にて保持し
た後に上昇する。このチップ１０−１の保持と並行し、
ピックアップアーム６ｂが下降してパレットテーブル２
ｂの上より次の実装対象であるチップ１０−２を吸引に
て保持した後に上昇する（工程１と同じ動作である）。
【００２３】第４工程では、可動テーブル５ｄが再び右
に移動して図６に示す後退限度位置に停止すると、２視
野光学系カメラ８ａが仮想線示から実線示のように超音
波振動接合機構７の接合作用部７ｐに吸着されたチップ
１０−１とプリアライメントテーブル３ａに搭載された
基板１１との間の空間に進入し、当該チップ１０−１と
基板１１との位置ずれを測り、その測定結果により、マ
ウントテーブル４ｂがＸＹ及びθ駆動して基板１１のチ
ップ実装位置がチップ１０−１と正確に整合し得るよう
に、チップ１０−１を基準に、基板１１を位置補正す
る。この位置補正による基板１１の実装位置がチップ１
０−１と上下で平行に対向する位置合わせが完了した
ら、２視野光学系カメラ８ａが実線示から仮想線示のよ
うに元の位置に戻る。
に移動して図６に示す後退限度位置に停止すると、２視
野光学系カメラ８ａが仮想線示から実線示のように超音
波振動接合機構７の接合作用部７ｐに吸着されたチップ
１０−１とプリアライメントテーブル３ａに搭載された
基板１１との間の空間に進入し、当該チップ１０−１と
基板１１との位置ずれを測り、その測定結果により、マ
ウントテーブル４ｂがＸＹ及びθ駆動して基板１１のチ
ップ実装位置がチップ１０−１と正確に整合し得るよう
に、チップ１０−１を基準に、基板１１を位置補正す
る。この位置補正による基板１１の実装位置がチップ１
０−１と上下で平行に対向する位置合わせが完了した
ら、２視野光学系カメラ８ａが実線示から仮想線示のよ
うに元の位置に戻る。
【００２４】第５工程では図７に示すように、超音波振
動接合機構７の共振器７ｉが下降してチップ１０−１を
基板１１に押し付けて加圧しながら振動子７ｎが超音波
振動を発振する。この超音波振動に共振器７ｉが共振
し、その共振による超音波振動がチップ１０−１と基板
１１の接合部分に作用し、チップ１０−１が基板１１の
実装位置に接合する。このチップ１０−１を基板１１に
押し付ける加圧方式は超音波振動接合機構７のエアーシ
リンダー７ｅによる下降と、モーター７ｂによるボルト
ナット機構７ｃの下降とで行う。その加圧力制御はエア
ーシリンダー７ｅの出力により行う。このチップ１０−
１の接合実装と並行し、ピックアップアーム６ｂが下降
して次の実装対象であるチップ１０−２をプリアライメ
ントテーブル３ａの上に位置決め搭載した後に上昇する
（工程２と同じ動作である）。
動接合機構７の共振器７ｉが下降してチップ１０−１を
基板１１に押し付けて加圧しながら振動子７ｎが超音波
振動を発振する。この超音波振動に共振器７ｉが共振
し、その共振による超音波振動がチップ１０−１と基板
１１の接合部分に作用し、チップ１０−１が基板１１の
実装位置に接合する。このチップ１０−１を基板１１に
押し付ける加圧方式は超音波振動接合機構７のエアーシ
リンダー７ｅによる下降と、モーター７ｂによるボルト
ナット機構７ｃの下降とで行う。その加圧力制御はエア
ーシリンダー７ｅの出力により行う。このチップ１０−
１の接合実装と並行し、ピックアップアーム６ｂが下降
して次の実装対象であるチップ１０−２をプリアライメ
ントテーブル３ａの上に位置決め搭載した後に上昇する
（工程２と同じ動作である）。
【００２５】この後、図５に示す工程３から図７に示す
工程５までを１サイクルとして繰り返し行うことで、パ
レットテーブル２ｂの上より実装対象のチップ１０を１
個づつプリアライメントテーブル３ａでの大まかに位置
決めを介してマウントテーブル４ｂの上のその都度変わ
る基板１１の実装位置に順次正確に位置決め搭載して接
合実装する。
工程５までを１サイクルとして繰り返し行うことで、パ
レットテーブル２ｂの上より実装対象のチップ１０を１
個づつプリアライメントテーブル３ａでの大まかに位置
決めを介してマウントテーブル４ｂの上のその都度変わ
る基板１１の実装位置に順次正確に位置決め搭載して接
合実装する。
【００２６】この実施形態の構造によれば、摘まみ取り
機構６と超音波振動接合機構７とが所定間隔を以てチッ
プ搬送機構５の可動テーブル５ｄに組み込まれているの
で、可動テーブル５ｄの後退限度位置への停止で、ピッ
クアップアーム６ｂがプリアライメントテーブル３ａの
予備位置決め位置と対向し、接合作用部７ｐがマウント
テーブル４ｂの実装位置と真上で対向し、可動テーブル
５ｄの前進限度位置への停止で、ピックアップアーム６
ｂがパレットテーブル２ｂの摘ままれ位置と対向し、接
合作用部７ｐがプリアライメントテーブル３ａの予備位
置決め位置と対向することができる。
機構６と超音波振動接合機構７とが所定間隔を以てチッ
プ搬送機構５の可動テーブル５ｄに組み込まれているの
で、可動テーブル５ｄの後退限度位置への停止で、ピッ
クアップアーム６ｂがプリアライメントテーブル３ａの
予備位置決め位置と対向し、接合作用部７ｐがマウント
テーブル４ｂの実装位置と真上で対向し、可動テーブル
５ｄの前進限度位置への停止で、ピックアップアーム６
ｂがパレットテーブル２ｂの摘ままれ位置と対向し、接
合作用部７ｐがプリアライメントテーブル３ａの予備位
置決め位置と対向することができる。
【００２７】要するに、摘まみ取り機構６のピックアッ
プアーム６ｂと超音波振動接合機構７のノズル機能を併
有した接合作用部７ｐとが所定間隔を以て前進限度位置
と後退限度位置とに移動停止することを繰り返し、ピッ
クアップアーム６ｂがチップ１０をパレットテーブル２
ｂよりプリアライメントテーブル３ａに搭載し、接合作
用部７ｐがチップ１０をプリアライメントテーブル３ａ
からマウントテーブル４ｂの基板１１の当該チップ１０
に対応する所定の実装位置に搭載して超音波振動で接合
実装することができる。
プアーム６ｂと超音波振動接合機構７のノズル機能を併
有した接合作用部７ｐとが所定間隔を以て前進限度位置
と後退限度位置とに移動停止することを繰り返し、ピッ
クアップアーム６ｂがチップ１０をパレットテーブル２
ｂよりプリアライメントテーブル３ａに搭載し、接合作
用部７ｐがチップ１０をプリアライメントテーブル３ａ
からマウントテーブル４ｂの基板１１の当該チップ１０
に対応する所定の実装位置に搭載して超音波振動で接合
実装することができる。
【図１】 一実施形態を示す側面図。
【図２】 同実施形態のホーンを一部を破断して示す側
面図。
面図。
【図３】 同実施形態の第１工程を示す側面図。
【図４】 同実施形態の第２工程を示す側面図。
【図５】 同実施形態の第３工程を示す側面図。
【図６】 同実施形態の第４工程を示す側面図。
【図７】 同実施形態の第５工程を示す側面図。
２ チップ供給機構 ３ 予備位置決め機構 ４ 実装機構 ５ チップ搬送機構 ６ 摘まみ取り機構 ７ 超音波振動接合機構 ８ 計測機構
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−215039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 20/00 - 20/26
Claims (2)
- 【請求項１】 実装機構と超音波振動接合機構と計測機
構とを備えたものであって、 実装機構は搭載された被実装対象である基板のチップ実
装位置が所定の搭載位置となるように位置制御可能なマ
ウントテーブルを備え、 超音波振動接合機構は、実装機構のマウントテーブルに
対して昇降駆動可能なホルダーと、ホルダーに両持ち支
持に取り付けられた共振器と、共振器の一端に結合され
た振動子と、振動子から伝達された超音波振動に共振す
る共振器の最大振動振幅点における外側に突設された接
合作用部と、接合作用部に開口された吸引通路とを備
え、 計測機構は、超音波振動接合機構の接合作用部に吸引通
路の吸引作用により吸着された実装対象であるチップと
実装機構のマウントテーブルに搭載された基板との隙間
に側方より非接触に進入する２視野光学系レンズと、２
視野光学系レンズを通してその上下に離隔配置されたチ
ップと基板とを撮像してチップと基板の実装位置とを整
合するための出力を実装機構に出力するためのＣＣＤカ
メラとを 備えた、 ことを特徴とする超音波振動接合チップ実装装置。 - 【請求項２】 チップ供給機構と予備位置決め機構と実
装機構とチップ搬送機構と摘まみ取り機構と超音波振動
接合機構と計測機構とを備えたものであって、 チップ供給機構は搭載された多数のチップの内の実装対
象であるチップが所定の摘ままれ位置となるように位置
制御可能なパレットテーブルを備え、 予備位置決め機構は実装対象であるチップを大まかに位
置決め制御するプリアライメントテーブルを備え、 実装機構は搭載された被実装対象である基板のチップ実
装位置が所定の搭載位置となるように位置制御可能なマ
ウントテーブルを備え、 チップ搬送機構はチップ供給機構と予備位置決め機構と
より上方で左右の前進限度位置と後退限度位置との２位
置に往復移動するように位置制御可能な可動テーブルを
備え、 摘まみ取り機構はパレットテーブルより実装対象である
チップをピックアップしたりピックアップしたチップを
プリアライメントテーブルに搭載する昇降可能なピック
アップアームを備え、 超音波振動接合機構は、実装機構のマウントテーブルに
対して昇降駆動可能なホルダーと、ホルダーに両持ち支
持に取り付けられた共振器と、共振器の一端に結合され
た振動子と、振動子から伝達された超音波振動に共振す
る共振器の最大振動振幅点における外側に突設された接
合作用部と、接合作用部に開口された吸引通路とを備
え、 計測機構は、超音波振動接合機構の接合作用部に吸引通
路の吸引作用により吸着された実装対象であるチップと
実装機構のマウントテーブルに搭載された基板との隙間
に側方より非接触に進入する２視野光学系レンズと、２
視野光学系レンズを通してその上下に離隔配置されたチ
ップと基板とを撮像してチップと基板の実装位置とを整
合するための出力を実装機構に出力するためのＣＣＤカ
メラとを備え、 摘まみ取り機構のピックアップアームと超音波振動接合
機構のホルダーとがチップ搬送機構の可動テーブルに所
定間隔を以て並列配置され、 チップ供給機構と予備位置決め機構と実装機構とが上記
所定間隔と同一の所定間隔を以て並列配置された、 ことを特徴とする超音波振動接合チップ実装装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8176676A JP2915350B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 超音波振動接合チップ実装装置 |
| US08/845,372 US5884831A (en) | 1996-07-05 | 1997-04-24 | Ultrasonic vibration bonding chip mounter |
| TW087210922U TW378788U (en) | 1996-07-05 | 1997-04-25 | Ultrasonic vibration bonding chip mounter |
| CA002205763A CA2205763C (en) | 1996-07-05 | 1997-05-21 | Ultrasonic vibration bonding chip mounter |
| EP97110764A EP0822741B1 (en) | 1996-07-05 | 1997-07-01 | Ultrasonic vibration bonding chip mounter |
| DE69724716T DE69724716T2 (de) | 1996-07-05 | 1997-07-01 | Chipbestückungsvorrichtung mit Ultraschallschwingungsschweissung |
| KR1019970031112A KR100246978B1 (ko) | 1996-07-05 | 1997-07-04 | 초음파 진동 결합 칩 실장장치 |
| CN97114536A CN1089488C (zh) | 1996-07-05 | 1997-07-07 | 超声波振动连结芯片安装器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8176676A JP2915350B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 超音波振動接合チップ実装装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022308A JPH1022308A (ja) | 1998-01-23 |
| JP2915350B2 true JP2915350B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=16017782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8176676A Expired - Fee Related JP2915350B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 超音波振動接合チップ実装装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5884831A (ja) |
| EP (1) | EP0822741B1 (ja) |
| JP (1) | JP2915350B2 (ja) |
| KR (1) | KR100246978B1 (ja) |
| CN (1) | CN1089488C (ja) |
| CA (1) | CA2205763C (ja) |
| DE (1) | DE69724716T2 (ja) |
| TW (1) | TW378788U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6497354B2 (en) | 2000-07-06 | 2002-12-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bonding apparatus and bonding tool for component |
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| US6230393B1 (en) * | 1997-07-07 | 2001-05-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and device for mounting electronic component |
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| US6240176B1 (en) * | 1998-06-18 | 2001-05-29 | Sony Electronics, Inc. | Method to alert a phone operator by magnetic means of an incoming call |
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| JP3290632B2 (ja) | 1999-01-06 | 2002-06-10 | 株式会社アルテクス | 超音波振動接合装置 |
| CN101404262A (zh) * | 1999-05-28 | 2009-04-08 | 富士通株式会社 | 半导体零件和制造集成电路芯片的方法 |
| JP3447982B2 (ja) * | 1999-06-16 | 2003-09-16 | 株式会社アルテクス | 超音波振動接合装置 |
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| JP3491634B2 (ja) * | 2002-09-30 | 2004-01-26 | 松下電器産業株式会社 | 電子部品のボンディングツール |
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| JP4260721B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2009-04-30 | 富士通株式会社 | 電子部品の基板実装方法、及び基板実装装置 |
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