JP4193614B2

JP4193614B2 - Bonding equipment

Info

Publication number: JP4193614B2
Application number: JP2003189961A
Authority: JP
Inventors: 義高藤田; 康嗣正木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: JP2005026435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、簡単な機構で半導体チップ等の高精細電子部品を所定の搭載位置に正確にボンディングできる簡易ボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ等の半導体チップを例えば液晶表示パネルの回路基板や或いは直接ガラス基板の端子部に実装する際には、専用のボンディング装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述のような高度な搭載精度が要求されるボンディング装置では、半導体チップを吸着保持するボンディングヘッドが、ボールネジとこれに連結されたサーボモータ等からなる駆動機構をＮＣ制御することにより駆動制御され、半導体チップの吸着位置や回路基板の搭載位置に正確に位置決めされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４００６号公報（２頁〜３頁、図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、サーボモータ等の精密電動機をＮＣ制御する駆動制御機構は、ハード及びソフトの両面で極めて高価となるだけでなく、機構が精細化するために故障発生率が比較的に高く、且つ調整・操作方法も複雑で機種変更の際の調整等に手間がかかるという問題があった。
【０００６】
この発明は、機構が簡単で低価格であるだけでなく故障発生率も低く、且つ調整・操作方法が簡単で作業性に優れ、電子部品を所定位置に常に安定して高い精度で搭載できるボンディング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のボンディング装置は、電子部品を着脱自在に保持するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドを複数の作業位置を経て移動させるヘッド移動手段と、前記ボンディングヘッドの移動を阻止し前記ボンディングヘッドを前記作業位置に停止させるストッパ機構とを有するボンディング装置であって、前記ストッパ機構は、前記ボンディングヘッドに追従して移動する突き当て部と、該突き当て部に当接させる先端面の位置が調節可能な複数のストッパ部材と、前記突き当て部と前記複数のストッパ部材のうちの選択された一つだけが当接できる配置に前記突き当て部と選択された前記ストッパ部材を相対移動させる相対移動手段とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
このボンディング装置によれば、ボンディングヘッドに追従移動する突き当て部に先端面を当接させてボンディングヘッドを所定位置に停止させるストッパ部材を複数個設け、これらストッパ部材の各先端面の位置を個々に調節可能としたから、簡単な機構で複数の作業位置にボンディングヘッドを停止させることが可能となる。これにより、機構が簡単で低価格であるだけでなく故障発生率も低く、且つ調整・操作方法が簡単で作業性に優れ、電子部品を所定位置に常に安定して正確に搭載できるボンディング装置を提供することができる。
【０００９】
本発明のボンディング装置は、請求項２に記載のように、前記複数のストッパ部材が前記複数の作業位置それぞれに対応させて設けられていることが好ましく、これにより、ストッパ機構におけるストッパ部材とその突き当て部の相対移動動作が簡単になると共に、多種類の製品のボンディングに柔軟に対応することができる。
【００１０】
そして、この場合、請求項３に記載のように、前記ヘッド移動手段により前記ボンディングヘッドを所定の直線経路に沿って往復移動させ、前記複数の作業位置をそれぞれ前記ボンディングヘッドが移動する直線経路において互いに異なる位置に設定することが好ましく、これにより、ボンディングヘッドと各ストッパ部材の各移動経路がそれぞれ最短化されてそれぞれの駆動制御が簡素化され、より故障が少なく電子部品を常に所定位置に正確且つ安定して搭載できるボンディング装置を安価に得ることができる。
【００１１】
また、本発明のボンディング装置は、請求項４に記載のように、前記電子部品が液晶表示素子を駆動するドライバ半導体チップであり、該ドライバ半導体チップを前記液晶表示素子におけるガラス基板上の所定位置に直接搭載する場合に好適に適用でき、その結果、半導体ドライバチップを液晶表示素子に容易且つ正確にＣＯＧ(Chip On Glass)搭載することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態としての液晶表示素子用ドライバチップのＣＯＧボンディング装置について、図１及び図２(ａ)〜(ｄ)に基づき説明する。なお、図１は本実施形態のＣＯＧボンディング装置を示す分解斜視図で、水平方向をｘ−ｙ平面方向、天地(上下垂直)方向をｚ方向で表している。また、図２(ａ)〜(ｄ)はその動作を(ａ)〜(ｄ)の各作業位置毎に分けて示す段階別説明図である。
【００１３】
図１において、ボンディングヘッド１が、可動ブロック２の下面に装着されている。ボンディングヘッド１には、図示しない真空吸着式保持機構とパルスヒータ等の加熱装置が設けられており、先端吸着面１ａにはその吸引穴(不図示)が複数個開口されている。従って、液晶表示パネルＬpに搭載すべきＬＳＩドライバチップＣdは、その先端吸着面１ａに真空吸着されてボンディングヘッド１に保持される。
【００１４】
また、可動ブロック２の上面には、連結ブロック３が立設されている。連結ブロック３には、長円孔３ａがその長径方向をｚ方向に沿わせた配置で穿設されている。
【００１５】
そして、上記可動ブロック２は、ベースブロック４の一方の主面に、ｚ方向へ自在に往復移動可能に設置されている。ベースブロック４のｙ方向中央部には、略長方形に開口された連結穴４ａが貫通形成されている。この連結穴４ａの両側にガイドレール５がそれぞれ配設されている。これらガイドレール５、５には、可動ブロック２が摺動自在に噛合装着されている。従って、可動ブロック２と一体に連結ブロック３も上下移動するが、連結ブロック３の長円孔３ａとベースブロック４の連結穴４ａは常にｘ方向に連通可能に重なっている。
【００１６】
可動ブロック２には、これをｚ方向に押圧する加圧シリンダ６のピストンロッド６ａ先端が当接されている。本例の加圧シリンダは圧縮性流体の空気を加圧媒体とするエアシリンダであり、そのピストンロッド６ａがｚ方向に沿って進退する配置で設けられている。この場合、加圧シリンダ６の非作動時つまり可動ブロック２を押圧しない時には、ピストンロッド６ａは自由状態で、その自重により可動ブロック２上面の所定位置に当接している。
【００１７】
ベースブロック４のボンディングヘッド１が設けられている側とは反対側(以下、裏側という)には、ヘッド移動機構Ｄとストッパ機構Ｓが設けられている。
【００１８】
ヘッド移動機構Ｄでは、略Ｌ字型の昇降ブロック７が昇降ガイドレール８に摺動自在に噛合装着されている。昇降ガイドレール８はｚ方向に延在させて設置されており、昇降ブロック７をｚ方向に沿って昇降移動させる。
【００１９】
この昇降ブロック７の昇降ガイドレール８に沿ったスライダー部７ａに対して直角に張り出させた支持部７ｂの先端面７ｂ1には、係合連結ピン９が立設されている。係合連結ピン９は、ｘ方向に沿って延出させ、その先端部をベースブロック４の連通穴４ａを通して連結ブロック３の長円孔３ａに遊動可能に挿通してある。従って、連結ブロック３、可動ブロック２及びボンディングヘッド１からなるヘッドユニットは、係合連結ピン９により、長円孔３ａの長径方向つまりｚ方向へ一体に遊動可能に係合支持された構成となっている。
【００２０】
また、昇降ブロック７の支持部７ｂ上面には、ヘッド昇降用エアシリンダ１０が連結されている。ヘッド昇降用エアシリンダ１０は、そのピントンロッド１０ａがｚ方向に沿って進退移動可能に配設され、ピストンロッド１０ａの先端部は支持部７ｂ上面の所定位置に固定設置されている。
【００２１】
これにより、ヘッド昇降用エアシリンダ１０を駆動してそのピストンロッド１０ａを進退移動させれば、昇降ブロック７及びこれに係合連結ピン９を介して係合連結されたボンディングヘッド１をｚ方向に沿って昇降移動させることができる。
【００２２】
昇降ブロック７の支持部７ｂの下面は後述するストッパ部材の突き当て部となる。この支持部７ｂの下方には、ストッパ機構Ｓにおけるストッパブロック１１の支持プレート部１１ａを延在させてある。ストッパブロック１１は、ストッパ部材を支持するためのＬ字形の支持プレート部１１ａとこの支持プレート部１１ａを水平に支持するスライダ部１１ｂからなる。スライダ部１１ｂは、ｙ方向に延在する水平ガイドレール１２に、摺動自在に噛合装着されている。このスライダ部１１ｂには、ストッパ移動用エアシリンダ１３が、そのピストンロッド１３ａ先端部を固定設置して連結されている。
【００２３】
そして、ストッパブロック１１の支持プレート部１１ａには、３本の昇降ストッパ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが等間隔に植設されている。３本の昇降ストッパ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ、ボンディングヘッド１のボンディングに係わる各作業位置に対応させて設けられており、本例では、昇降ストッパ１４ａはドライバチップＣdの吸着位置の位置決め用ストッパに、昇降ストッパ１４ｂはドライバチップＣdの吸着状態をカメラ撮像する撮像位置の位置決め用ストッパに、昇降ストッパ１４ｃはドライバチップＣdを液晶表示パネルＬpに搭載するボンディング位置の位置決め用ストッパに、それぞれ割り当てて設けられている。これら昇降ストッパ１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、マイクロメータ方式に構成されている。
【００２４】
すなわち、昇降ストッパ１４ａを例に説明すると、図３に示すように、通常のマイクロメータと同様に、微動調整ノブ１４ａ1と粗動調整ノブ１４ａ2を適宜回転させることにより突き当てロッド１４ａ3の先端面１４ａ4の位置を正確に調整することができる。この場合、昇降ストッパ１４ａは、進退移動する突き当てロッド１４ａ3に外挿された固定フランジ１４ａ5を、支持プレート部１１ａに予め穿設されている設置穴１１ａ1に、嵌入させて設置されている。これにより、微動調整ノブ１４ａ1と粗動調整ノブ１４ａ2の回転操作に応じて、突き当てロッド１４ａ3が支持プレート部１１ａ表面から進退する。この場合、突き当てロッド先端面１４ａ4の位置を適正位置に固定するには、内蔵された突き当てロッド１４ａ3の進退移動をロックするロック機構(不図示)によりロッド進退移動をロックすればよい。
【００２５】
なお、突き当てロッド先端面１４ａ4を適正位置でより確実に固定するには、図４に示すように固定ブロック１５を支持プレート部１１ａ表面に設置すればよい。この固定ブロック１５には、昇降ストッパ１４ａの突き当てロッド１４ａ3が自在に往復移動可能に挿通される程度に大きい直径の貫通孔１５ａが穿設されると共に、この貫通孔１５ａを横断し貫通孔１５ａに近い側の端面１５ｂで開口するスリット１５ｃが形成されている。そして、貫通孔１５ａと端面１５ｂ間には、スリット１５ｃを横断するボルト穴１５ｄが穿設されている。このボルト穴１５ｄは、スリット１５ｃを挟んで締め付けボルト１６を挿入する側の部分１５ｄ1が素穴に形成され、反挿入側部分１５ｄ2が締め付けボルト１６と螺合可能なネジ穴に形成されている。なお、固定ブロック１５のスリット開口側とは反対側の端部には、固定ボルト１７がそれぞれ挿入される一対の固定ボルト穴１５ｅ、１５ｆが穿設されている。
【００２６】
一方、ストッパブロック１１の支持プレート部１１ａには、貫通孔１５ａと固定ボルト穴１５ｅ、１５ｆに対応させて、ストッパ設置孔１１ａ1と固定ネジ穴１１ａ2、１１ａ3が穿設されている。
【００２７】
昇降ストッパ１４ａは、まず、図３の場合と同様に固定フランジ１４ａ3をストッパ設置孔１１ａ1に嵌入することにより固定設置される。この状態では突き当てロッド１４ａ3が貫通孔１５ａを通って固定ブロック１５表面に突出している。次いで、微動調整ノブ１４ａ1と粗動調整ノブ１４ａ2を操作して突き当てロッド先端面１４ａ4を設定高さにセットしてロッドの進退をロックした後、締め付けボルト１６を充分に螺入させて貫通孔１５ａの径を狭め、固定ブロック１５により突き当てロッド１４ａ3を固定保持する。これにより、突き当てロッド１４ａ3は、進退ロック機構(不図示)と固定ブロック１５とで、その進退移動を二重にロックされることになり、突き当てロッド先端面１４ａ4が適正位置でより確実に固定保持される。
【００２８】
次に、本ボンディング装置によるボンディング作業動作について、図２(ａ)〜(ｄ)に基づき説明する。
【００２９】
まず、(ａ)に示す休止中のボンディングヘッド１がホームポジションに位置したボンディング作業開始前の初期状態において、吸着位置決め用昇降ストッパ１４ａ、撮像位置決め用昇降ストッパ１４ｂ、及びボンディング位置決め用昇降ストッパ１４ｃを、それぞれ、初期設定する。例えば、吸着位置決め用昇降ストッパ１４ａに対しては、ボンディングヘッド１の先端吸着面１ａをドライバチップＣdを吸着するための適正位置に停止させることができる突き当てロッド１４ａ3の進出量はドライバチップＣd或いは液晶表示パネルＬpの機種毎に予め決められているから、微動調整ノブ１４ａ1と粗動調整ノブ１４ａ2を適宜回転させて目盛り１４ａ6をその進出量に合せた後、図示しないロック機構で突き当てロッド１４ａ3の進退移動をロックする。撮像位置決め用昇降ストッパ１４ｂ、ボンディング位置決め用昇降ストッパ１４ｃについても、同様に初期設定する。
【００３０】
次に、(ｂ)に示すように、ＬＳＩドライバチップＣdの搬送装置Ｔcをボンディングヘッド１の下方に進出させてＬＳＩドライバチップＣdをボンディングヘッド１の直下に搬送し停止させる。また、ストッパ移動用エアシリンダ１３を作動させて吸着位置決め用昇降ストッパ１４ａをその突き当て部となる昇降ブロック７の支持部７ｂ下面の直下に位置させる。
【００３１】
この状態下において、昇降エアシリンダ１０を作動させ昇降ブロック７とこれに係合連結ピン９等を介して連結されたボンディングヘッド１をｚ方向に沿って一体に下降させる。そして、昇降ブロック７の支持部７ｂ下面が吸着位置決め用昇降ストッパ１４ａの突き当てロッド先端面１４ａ4に当接し、その下降が停止される。なお、このときの昇降ブロック７を下降させる推進力は圧縮性流体である空気に基づく力であるから、突き当て部の支持部７ｂ下面が突き当てロッド先端面１４ａ4に当接する際の衝撃は小さく、昇降ブロック７の下降が円滑に停止される。昇降ブロック７の下降が停止すると、ボンディングヘッド１はその吸着先端面１ａがＬＳＩドライバチップＣdの上面に略接した状態で停止する。
【００３２】
次に、図示しない真空吸着機構を作動させ、吸着先端面１ａにＬＳＩドライバチップＣdを真空吸着させる。この後、昇降エアシリンダ１０を作動させてＬＳＩドライバチップＣdを吸着したボンディングヘッド１を(ａ)の初期待機位置に戻すと共に、搬送装置Ｔcをボンディングヘッド１の下方から退避させる。
次いで、ストッパ移動用エアシリンダ１３を作動させて撮像位置決め用昇降ストッパ１４ｂを支持部７ｂ下面の直下に位置させる。なお、(ｃ)に示すように、ボンディングヘッド１が昇降するｚ軸方向の下方でドライバチップＣdの搬送装置Ｔc等が進退する領域より更に下方には、カメラユニットＵcが設置されている。
【００３３】
この状態下で、昇降エアシリンダ１０を作動させ昇降ブロック７と共にボンディングヘッド１をｚ軸方向に沿って下降させる。下降する昇降ブロック７はその支持部７ｂ下面が撮像位置決め用昇降ストッパ１４ｂの突き当てロッド先端面１４ｂ4に当接して停止し、同時にボンディングヘッド１の下降も停止される。この停止位置においては、ボンディングヘッド先端面１ａに吸着されたドライバチップＣdがカメラユニットＵcにおける撮像レンズＬの焦点に位置している。従って、この状態でカメラユニットＵcのシャッタを作動させれば、ドライバチップＣdの吸着保持状態が明瞭に撮像され、ドライバチップＣdのｘ−ｙ平面方向での吸着位置情報が得られる。
【００３４】
この後、再度、ボンディングヘッド１を(ａ)に示される初期位置に戻し、ストッパ移動用エアシリンダ１３を作動させてボンディング位置決め用昇降ストッパ１４ｃを支持部７ｂ下面の直下に位置させる。また、(ｄ)に示すように、液晶表示パネルＬpの搬送装置ＴLをボンディングヘッド１の直下域に進出させ、ボンディング対象の液晶表示パネルＬpを搬入する。このとき、上述のカメラユニットＵcにより得られたドライバチップＣdのｘ−ｙ平面位置情報に基づいて搬送装置ＴLが制御され、液晶表示パネルＬpの搬送がそのドライバチップＣdが搭載されるべきエリアが吸着したドライバチップＣdの真下となる位置で停止される。
【００３５】
以上の状態下において、昇降エアシリンダ１０を作動させ昇降ブロック７とこれに連結されたボンディングヘッド１等をｚ軸方向に沿って下降させる。このときも、昇降ブロック７はその支持部７ｂ下面がボンディング位置決め用昇降ストッパ１４ｃの突き当てロッド先端面１４ｃ4に当接して停止するが、この停止状態においては、ボンディングヘッド１に吸着されたドライバチップＣdは液晶表示パネルＬpにおける搭載エリアのガラス基板上に載置されただけで端子同士の導通接合は行われていない。従って、このときのドライバチップＣdのｚ軸方向における位置は、ボンディング位置(導通接合完了位置)よりも若干高い位置であり、その為、ボンディングヘッド１はその高さ分だけ押し戻される。この際、係合連結ピン９が連結ブロック３の長円孔３ａとはｚ軸方向に遊動可能に挿通されているから、ボンディングヘッド１は可動ブロック２及び連結ブロック３と共にその押し戻し分だけ上昇する。
【００３６】
次に、押圧エアシリンダ６を作動させ、０．１〜４０ｋｇｆ程度の出力で可動ブロック２と共に連結ブロック３とボンディングヘッド１を押圧下降させる。そして、連結ブロック３の長円孔３ａの上端が係合連結ピン９に当接してボンディングヘッド１等の下降が停止される。この下降停止位置がドライバチップＣdのボンディング位置である。また、この押圧時には、ボンディングヘッド１に内蔵されているパルスヒータ(不図示)をオンして接合部を加熱する。これにより、接合部材が半田ボールの場合はその半田ボールが溶融し、端子同士が導通接合される。
【００３７】
このように、ボンディング作業時におけるボンディングヘッド１の下降動作を昇降エアシリンダ１０と押圧エアシリンダ６による二段階動作とすることにより、ドライバチップＣdをボンディングヘッド１の吸着先端面１ａに水平に吸着した状態のまま液晶表示パネルＬpにおける搭載位置のガラス基板上へより確実に端子同士を導通接合させてＣＯＧボンディングすることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。
【００３９】
例えば、上記実施形態においては、ストッパ部材を各作業位置にそれぞれ対応させて設けたが、これに限らず、複数の作業位置のｚ方向位置が同じ場合は、そのｚ方向位置が同じ作業位置については１個のストッパ部材で対応する構成とすることができる。
【００４０】
また、ボンディングヘッドは、上記実施形態のように天地方向のｚ軸方向にのみ移動させるのではなく、水平方向のｘ−ｙ平面方向にも移動できる構成としてもよく、或いは、ボンディング装置全体をｘ−ｙ平面方向に移動する構成とすることもできる。
【００４１】
更に、上記実施形態ではストッパ部材をボンディングヘッドに追従移動する突き当て部つまり昇降ブロックに当接可能な位置に移動させたが、逆に、突き当て部の方をストッパ部材に当接可能な位置に移動させる構成としてもよい。
【００４２】
加えて、本発明は、液晶表示パネルにドライバチップをＣＯＧ搭載する場合だけでなく、半導体チップやその他の電子部品を回路基板の所定位置に搭載する通常のボンディング装置に広く適用できる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明のボンディング装置によれば、ボンディングヘッドに追従移動する突き当て部に先端面を当接させてボンディングヘッドを所定位置に停止させるストッパ部材を複数個設け、これらストッパ部材の各先端面の位置を個々に調節可能としたから、簡単な機構で複数の作業位置にボンディングヘッドを停止させることが可能となる。これにより、機構が簡単で低価格であるだけでなく故障発生率も低く、且つ調整・操作方法が簡単で作業性に優れ、電子部品を所定位置に常に安定して正確に搭載できるボンディング装置を提供することができる。
【００４４】
本ボンディング装置においては、請求項２に記載のように、前記複数のストッパ部材を前記複数の作業位置それぞれに対応させて設けることにより、ストッパ機構におけるストッパ部材とその突き当て部の相対移動動作が簡単になると共に、多種類の製品のボンディングに柔軟に対応することができる。
【００４５】
そして、請求項２に記載のボンディング装置においては、請求項３に記載のように、前記ヘッド移動手段により前記ボンディングヘッドを所定の直線経路に沿って往復移動させ、前記複数の作業位置をそれぞれ前記ボンディングヘッドが移動する直線経路において互いに異なる位置に設定することにより、ボンディングヘッドと各ストッパ部材の各移動経路がそれぞれ最短化されてそれぞれの駆動制御が簡素化され、より故障が少なく電子部品を常に所定位置に正確且つ安定して搭載できるボンディング装置を安価に得ることができる。
【００４６】
また、本発明のボンディング装置によれば、請求項４に記載のように、前記電子部品が液晶表示素子を駆動するドライバ半導体チップであり、該ドライバ半導体チップを前記液晶表示素子におけるガラス基板上の所定位置に直接搭載する場合に適用することにより、半導体ドライバチップを液晶表示素子に容易且つ正確にＣＯＧ搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態としての液晶表示パネル用ボンディング装置を示す分解斜視図である。
【図２】上記実施形態による作業動作を４段階に分けて示す段階別動作説明図で、(ａ)は初期段階、(ｂ)は吸着段階、(ｃ)はカメラ撮像段階、(ｄ)はボンディング段階、各作業状態を示している。
【図３】上記実施形態において使用される昇降ストッパを示す斜視図である。
【図４】上記実施形態において昇降ストッパのロック部材として固定ブロックを用いた変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ボンディングヘッド
２…可動ブロック
３…連結ブロック
６…加圧シリンダ
７…昇降ブロック
９…係合連結ピン
１０…昇降エアシリンダ
１３…ストッパ移動用エアシリンダ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…昇降ストッパ
Ｃd…ドライバチップ
Ｌp…液晶表示パネル
Ｄ…ヘッド移動機構
Ｓ…ストッパ機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a simple bonding apparatus capable of accurately bonding a high-definition electronic component such as a semiconductor chip to a predetermined mounting position with a simple mechanism.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a semiconductor chip such as an LSI is mounted, for example, on a circuit board of a liquid crystal display panel or directly on a terminal portion of a glass substrate, a dedicated bonding apparatus has been used (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In a bonding apparatus that requires high mounting accuracy as described above, a bonding head that sucks and holds a semiconductor chip is driven and controlled by NC control of a drive mechanism that includes a ball screw and a servo motor connected thereto, The semiconductor chip is accurately positioned at the semiconductor chip suction position and the circuit board mounting position.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-24006 (pages 2 to 3, FIG. 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a drive control mechanism that NC-controls a precision motor such as a servo motor is not only extremely expensive in terms of both hardware and software, but also has a relatively high failure rate due to the refinement of the mechanism, and can be adjusted and adjusted. The operation method is also complicated, and there is a problem that it takes time to make adjustments when changing the model.
[0006]
This invention not only has a simple and low-cost mechanism, but also has a low failure rate, a simple adjustment and operation method, excellent workability, and bonding that allows electronic components to be mounted stably and accurately at a predetermined position. An object is to provide an apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The bonding apparatus according to the present invention includes a bonding head that detachably holds an electronic component, a head moving unit that moves the bonding head through a plurality of work positions, and prevents the bonding head from moving to move the bonding head to the work. A stopper device having a stopper mechanism that stops at a position, wherein the stopper mechanism is capable of adjusting a position of an abutting portion that moves following the bonding head and a tip surface that abuts against the abutting portion. A plurality of stopper members, and a relative movement means for relatively moving the abutting portion and the selected stopper member in an arrangement in which only a selected one of the abutting portion and the plurality of stopper members can abut. It is characterized by comprising.
[0008]
According to this bonding apparatus, a plurality of stopper members for stopping the bonding head at a predetermined position by bringing the tip surface into contact with the abutting portion that moves following the bonding head are provided, and the positions of the tip surfaces of these stopper members are individually set. Therefore, the bonding head can be stopped at a plurality of work positions with a simple mechanism. This makes it possible not only to have a simple and low-cost mechanism, but also to have a low failure rate, a simple adjustment and operation method, excellent workability, and a stable and accurate mounting of electronic components at predetermined positions. Can be provided.
[0009]
In the bonding apparatus of the present invention, as described in claim 2, it is preferable that the plurality of stopper members are provided corresponding to the plurality of work positions, respectively. The relative movement operation of the abutting portion is simplified, and it is possible to flexibly cope with bonding of various types of products.
[0010]
In this case, as described in claim 3, the head moving means causes the bonding head to reciprocate along a predetermined linear path, and the plurality of work positions are moved along the linear path on which the bonding head moves. It is preferable to set the positions different from each other. As a result, each movement path of the bonding head and each stopper member is minimized, each drive control is simplified, and there is less failure. In addition, a bonding apparatus that can be stably mounted can be obtained at low cost.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a bonding apparatus according to claim 4, wherein the electronic component is a driver semiconductor chip that drives a liquid crystal display element, and the driver semiconductor chip is placed at a predetermined position on the glass substrate in the liquid crystal display element. The semiconductor driver chip can be mounted on the liquid crystal display element easily and accurately by COG (Chip On Glass).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A COG bonding apparatus for a liquid crystal display element driver chip according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2A to 2D. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the COG bonding apparatus of the present embodiment, in which the horizontal direction is expressed in the xy plane direction and the vertical (vertical and vertical) direction is expressed in the z direction. 2 (a) to 2 (d) are step-by-step explanatory diagrams showing the operation separately for each work position (a) to (d).
[0013]
In FIG. 1, the bonding head 1 is mounted on the lower surface of the movable block 2. The bonding head 1 is provided with a heating device such as a vacuum suction type holding mechanism (not shown) and a pulse heater, and a plurality of suction holes (not shown) are opened on the tip suction surface 1a. Accordingly, the LSI driver chip Cd to be mounted on the liquid crystal display panel Lp is vacuum-sucked to the tip suction surface 1a and held by the bonding head 1.
[0014]
A connecting block 3 is erected on the upper surface of the movable block 2. The connecting block 3 is formed with an oblong hole 3a in an arrangement in which the major axis direction is along the z direction.
[0015]
The movable block 2 is installed on one main surface of the base block 4 so as to freely reciprocate in the z direction. A connecting hole 4a that is opened in a substantially rectangular shape is formed through the central portion of the base block 4 in the y direction. Guide rails 5 are disposed on both sides of the connecting hole 4a. A movable block 2 is slidably engaged with the guide rails 5 and 5. Accordingly, the connecting block 3 moves up and down integrally with the movable block 2, but the oval hole 3a of the connecting block 3 and the connecting hole 4a of the base block 4 always overlap each other so as to be able to communicate in the x direction.
[0016]
The tip of the piston rod 6a of the pressure cylinder 6 that presses the movable block 2 in the z direction is in contact with the movable block 2. The pressurizing cylinder of this example is an air cylinder that uses air of a compressive fluid as a pressurizing medium, and the piston rod 6a is provided so as to advance and retract along the z direction. In this case, when the pressure cylinder 6 is not operated, that is, when the movable block 2 is not pressed, the piston rod 6a is in a free state and abuts against a predetermined position on the upper surface of the movable block 2 by its own weight.
[0017]
A head moving mechanism D and a stopper mechanism S are provided on the side of the base block 4 opposite to the side on which the bonding head 1 is provided (hereinafter referred to as the back side).
[0018]
In the head moving mechanism D, a substantially L-shaped lifting block 7 is slidably engaged with the lifting guide rail 8. The elevating guide rail 8 is installed extending in the z direction, and moves the elevating block 7 up and down along the z direction.
[0019]
An engagement connecting pin 9 is erected on the tip end surface 7b1 of the support portion 7b protruding perpendicularly to the slider portion 7a along the elevating guide rail 8 of the elevating block 7. The engagement connecting pin 9 extends along the x direction, and its tip is movably inserted into the oblong hole 3 a of the connecting block 3 through the communication hole 4 a of the base block 4. Therefore, the head unit including the connecting block 3, the movable block 2, and the bonding head 1 is configured to be engaged and supported by the engaging connecting pin 9 so as to be integrally movable in the major axis direction of the oblong hole 3a, that is, the z direction. ing.
[0020]
A head lifting air cylinder 10 is connected to the upper surface of the support portion 7 b of the lifting block 7. The head elevating air cylinder 10 is disposed such that its pinton rod 10a can move forward and backward along the z direction, and the tip of the piston rod 10a is fixedly installed at a predetermined position on the upper surface of the support portion 7b.
[0021]
As a result, when the head lifting air cylinder 10 is driven and the piston rod 10a is moved forward and backward, the lifting block 7 and the bonding head 1 engaged and connected thereto via the engagement connecting pin 9 are moved in the z direction. It can be moved up and down along.
[0022]
The lower surface of the support portion 7b of the elevating block 7 serves as an abutting portion for a stopper member described later. A support plate portion 11a of the stopper block 11 in the stopper mechanism S is extended below the support portion 7b. The stopper block 11 includes an L-shaped support plate portion 11a for supporting the stopper member and a slider portion 11b for horizontally supporting the support plate portion 11a. The slider portion 11b is slidably engaged with a horizontal guide rail 12 extending in the y direction. A stopper moving air cylinder 13 is connected to the slider portion 11b with a piston rod 13a tip fixedly installed.
[0023]
Three elevating stoppers 14a, 14b, and 14c are implanted at equal intervals on the support plate portion 11a of the stopper block 11. The three elevating stoppers 14a, 14b, and 14c are provided corresponding to the respective work positions related to the bonding of the bonding head 1. In this example, the elevating stopper 14a is used for positioning the suction position of the driver chip Cd. The elevating stopper 14b is assigned to the stopper for positioning the imaging position where the driver chip Cd is picked up by the camera, and the elevating stopper 14c is assigned to the positioning position stopper for mounting the driver chip Cd on the liquid crystal display panel Lp. Is provided. These elevating stoppers 14a, 14b, and 14c are configured in a micrometer system.
[0024]
That is, the lift stopper 14a will be described as an example. As shown in FIG. 3, the tip end surface 14a4 of the abutting rod 14a3 is rotated by appropriately rotating the fine adjustment knob 14a1 and the coarse adjustment knob 14a2, as in a normal micrometer. Can be accurately adjusted. In this case, the elevating stopper 14a is installed by fitting a fixing flange 14a5, which is externally inserted into the abutting rod 14a3, which moves forward and backward, into an installation hole 11a1 previously drilled in the support plate portion 11a. Accordingly, the abutting rod 14a3 advances and retreats from the surface of the support plate portion 11a in accordance with the rotation operation of the fine adjustment knob 14a1 and the coarse adjustment knob 14a2. In this case, in order to fix the position of the abutting rod tip surface 14a4 at an appropriate position, the rod advancing / retreating movement may be locked by a lock mechanism (not shown) that locks the advancing / retreating movement of the built-in abutting rod 14a3.
[0025]
In order to more securely fix the abutting rod tip surface 14a4 at an appropriate position, the fixing block 15 may be installed on the surface of the support plate portion 11a as shown in FIG. The fixed block 15 is provided with a through hole 15a having a diameter large enough to allow the abutting rod 14a3 of the elevating stopper 14a to be freely reciprocated and traverse the through hole 15a. A slit 15c opening at the end face 15b on the side close to the surface is formed. And between the through-hole 15a and the end surface 15b, the bolt hole 15d which crosses the slit 15c is drilled. In the bolt hole 15d, a portion 15d1 on the side where the fastening bolt 16 is inserted across the slit 15c is formed as a raw hole, and an anti-insertion side portion 15d2 is formed in a screw hole which can be screwed with the fastening bolt 16. A pair of fixing bolt holes 15e and 15f into which the fixing bolts 17 are respectively inserted are formed at the end of the fixing block 15 opposite to the slit opening side.
[0026]
On the other hand, the stopper plate 11 is provided with a stopper installation hole 11a1 and fixing screw holes 11a2, 11a3 corresponding to the through holes 15a and the fixing bolt holes 15e, 15f.
[0027]
The elevating stopper 14a is first fixedly installed by fitting the fixing flange 14a3 into the stopper installation hole 11a1 as in the case of FIG. In this state, the abutting rod 14a3 projects to the surface of the fixed block 15 through the through hole 15a. Next, the fine adjustment knob 14a1 and the coarse adjustment knob 14a2 are operated to set the abutting rod tip surface 14a4 to a set height to lock the forward and backward movement of the rod. The diameter of 15a is narrowed, and the abutting rod 14a3 is fixedly held by the fixing block 15. As a result, the abutting rod 14a3 is double-locked by the advancing / retreating lock mechanism (not shown) and the fixed block 15, and the abutting rod tip surface 14a4 is more reliably located at the proper position. It is held fixed.
[0028]
Next, the bonding work operation by this bonding apparatus will be described with reference to FIGS.
[0029]
First, in the initial state before the start of the bonding operation when the inactive bonding head 1 shown in (a) is in the home position, the suction positioning lifting stopper 14a, the imaging positioning lifting stopper 14b, and the bonding positioning lifting stopper 14c are set. , Respectively. For example, with respect to the suction positioning raising / lowering stopper 14a, the advancing amount of the abutting rod 14a3 that can stop the tip suction surface 1a of the bonding head 1 at an appropriate position for sucking the driver chip Cd is the driver chip Cd or Since the liquid crystal display panel Lp is predetermined for each model, the fine adjustment knob 14a1 and the coarse adjustment knob 14a2 are appropriately rotated so that the scale 14a6 is adjusted to the amount of advancement, and then the abutting rod 14a3 with a lock mechanism (not shown). Lock forward and backward movement. The imaging positioning lift stopper 14b and the bonding positioning lift stopper 14c are similarly initialized.
[0030]
Next, as shown in (b), the LSI driver chip Cd transport device Tc is advanced below the bonding head 1 to transport the LSI driver chip Cd directly below the bonding head 1 and stop it. Further, the stopper moving air cylinder 13 is operated so that the suction positioning lifting stopper 14a is positioned directly below the lower surface of the supporting portion 7b of the lifting block 7 as the abutting portion.
[0031]
Under this condition, the elevating air cylinder 10 is operated, and the elevating block 7 and the bonding head 1 connected to the elevating block 7 via the engagement connecting pin 9 and the like are integrally lowered along the z direction. The lower surface of the support portion 7b of the lifting block 7 comes into contact with the abutting rod tip surface 14a4 of the suction positioning lifting stopper 14a, and the lowering is stopped. Note that the propulsive force for lowering the elevating block 7 at this time is a force based on air, which is a compressive fluid, so that the impact when the lower surface of the support portion 7b of the abutting portion contacts the abutting rod tip surface 14a4 is small. The descent of the elevating block 7 is smoothly stopped. When the descending of the elevating block 7 stops, the bonding head 1 stops in a state where the suction tip surface 1a is substantially in contact with the upper surface of the LSI driver chip Cd.
[0032]
Next, a vacuum suction mechanism (not shown) is operated, and the LSI driver chip Cd is vacuum-sucked to the suction tip surface 1a. Thereafter, the elevating air cylinder 10 is operated to return the bonding head 1 that has attracted the LSI driver chip Cd to the initial standby position of FIG. 5A, and the transfer device Tc is retracted from below the bonding head 1.
Next, the stopper moving air cylinder 13 is actuated to position the imaging positioning lift stopper 14b directly below the lower surface of the support portion 7b. As shown in (c), a camera unit Uc is installed below the region in which the conveying device Tc and the like of the driver chip Cd advance and retreat below the z-axis direction in which the bonding head 1 moves up and down.
[0033]
Under this condition, the elevating air cylinder 10 is operated to lower the bonding head 1 together with the elevating block 7 along the z-axis direction. The descending lifting block 7 stops when the lower surface of the support portion 7b abuts against the abutting rod tip surface 14b4 of the imaging positioning lifting stopper 14b, and at the same time, the lowering of the bonding head 1 is also stopped. At this stop position, the driver chip Cd attracted to the bonding head front end surface 1a is located at the focal point of the imaging lens L in the camera unit Uc. Therefore, if the shutter of the camera unit Uc is operated in this state, the suction holding state of the driver chip Cd is clearly imaged and the suction position information of the driver chip Cd in the xy plane direction can be obtained.
[0034]
Thereafter, the bonding head 1 is again returned to the initial position shown in FIG. 4A, the stopper moving air cylinder 13 is operated, and the bonding positioning elevating stopper 14c is positioned directly below the lower surface of the support portion 7b. Further, as shown in (d), the transport device TL of the liquid crystal display panel Lp is advanced to the area immediately below the bonding head 1 to carry in the liquid crystal display panel Lp to be bonded. At this time, the transport device TL is controlled based on the xy plane position information of the driver chip Cd obtained by the camera unit Uc, and the area where the driver chip Cd is to be mounted for transporting the liquid crystal display panel Lp. It stops at a position directly below the sucked driver chip Cd.
[0035]
Under the above conditions, the elevating air cylinder 10 is actuated to lower the elevating block 7 and the bonding head 1 and the like connected thereto, along the z-axis direction. Also at this time, the lifting block 7 stops when the lower surface of the support portion 7b abuts against the abutting rod tip surface 14c4 of the bonding positioning lifting stopper 14c. In this stopped state, the driver chip adsorbed to the bonding head 1 is stopped. Cd is merely placed on the glass substrate in the mounting area of the liquid crystal display panel Lp, and the conductive connection between the terminals is not performed. Accordingly, the position of the driver chip Cd in the z-axis direction at this time is a position slightly higher than the bonding position (conducting bonding completion position), and therefore the bonding head 1 is pushed back by that height. At this time, since the engagement connecting pin 9 is inserted into the oblong hole 3a of the connecting block 3 so as to be freely movable in the z-axis direction, the bonding head 1 rises together with the movable block 2 and the connecting block 3 by the amount pushed back. .
[0036]
Next, the pressing air cylinder 6 is operated, and the connecting block 3 and the bonding head 1 are pressed down together with the movable block 2 with an output of about 0.1 to 40 kgf. Then, the upper end of the oblong hole 3a of the connecting block 3 comes into contact with the engaging connecting pin 9, and the descent of the bonding head 1 and the like is stopped. This lowering stop position is the bonding position of the driver chip Cd. At the time of pressing, a pulse heater (not shown) built in the bonding head 1 is turned on to heat the joint. Thereby, when the joining member is a solder ball, the solder ball is melted, and the terminals are conductively joined.
[0037]
As described above, the lowering operation of the bonding head 1 during the bonding operation is a two-step operation by the elevating air cylinder 10 and the pressing air cylinder 6, so that the driver chip Cd is adsorbed horizontally to the adsorption front end surface 1 a of the bonding head 1. In this state, the terminals can be more securely connected to each other on the glass substrate at the mounting position in the liquid crystal display panel Lp, and COG bonding can be performed.
[0038]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the technical scope of the present invention.
[0039]
For example, in the above-described embodiment, the stopper member is provided so as to correspond to each work position. However, the present invention is not limited to this, and when a plurality of work positions have the same z-direction position, the z-position position is the same. Can be configured with a single stopper member.
[0040]
In addition, the bonding head may be configured to move not only in the vertical z-axis direction as in the above embodiment but also in the horizontal xy plane direction, or the entire bonding apparatus may be It can also be set as the structure which moves to -y plane direction.
[0041]
Further, in the above embodiment, the stopper member is moved to a position where the stopper member can follow the bonding head, that is, the position where the stopper member can be brought into contact with the elevating block. It is good also as a structure moved to.
[0042]
In addition, the present invention can be widely applied not only to the case where the driver chip is mounted on the liquid crystal display panel by COG but also to an ordinary bonding apparatus in which a semiconductor chip and other electronic components are mounted at predetermined positions on the circuit board.
[0043]
【The invention's effect】
According to the bonding apparatus of the present invention, there are provided a plurality of stopper members that bring the tip surface into contact with the abutting portion that moves following the bonding head to stop the bonding head at a predetermined position, and the positions of the tip surfaces of these stopper members. Can be adjusted individually, so that the bonding head can be stopped at a plurality of working positions with a simple mechanism. This makes it possible not only to have a simple and low-cost mechanism, but also to have a low failure rate, a simple adjustment and operation method, excellent workability, and a stable and accurate mounting of electronic components at predetermined positions. Can be provided.
[0044]
In this bonding apparatus, as described in claim 2, by providing the plurality of stopper members corresponding to each of the plurality of work positions, the relative movement operation of the stopper member and its abutting portion in the stopper mechanism can be performed. In addition to being simple, it can flexibly handle bonding of various types of products.
[0045]
In the bonding apparatus according to claim 2, as described in claim 3, the bonding head is reciprocated along a predetermined linear path by the head moving unit, and the plurality of work positions are respectively set to the work positions. By setting different positions in the linear path along which the bonding head moves, each movement path of the bonding head and each stopper member is minimized, and each drive control is simplified. A bonding apparatus that can be mounted accurately and stably at a predetermined position can be obtained at low cost.
[0046]
According to the bonding apparatus of the present invention, as described in claim 4, the electronic component is a driver semiconductor chip that drives a liquid crystal display element, and the driver semiconductor chip is mounted on a glass substrate in the liquid crystal display element. By applying to the case where it is directly mounted at a predetermined position, the semiconductor driver chip can be easily and accurately mounted on the liquid crystal display element by COG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a liquid crystal display panel bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are operation explanatory diagrams according to the above-described embodiment, which are divided into four stages. FIG. 2A is an initial stage, FIG. 2B is an adsorption stage, FIG. 2C is a camera imaging stage, and FIG. The bonding stage and each work state are shown.
FIG. 3 is a perspective view showing a lift stopper used in the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing a modified example in which a fixed block is used as a locking member of the lifting stopper in the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Bonding head 2 ... Movable block 3 ... Connection block 6 ... Pressure cylinder 7 ... Elevating block 9 ... Engagement connection pin 10 ... Elevating air cylinder 13 ... Air cylinder 14a, 14b, 14c for stopper movement ... Elevating stopper Cd ... Driver Chip Lp ... Liquid crystal display panel D ... Head moving mechanism S ... Stopper mechanism

Claims

A bonding head for detachably holding electronic components;
Head moving means for moving the bonding head through a plurality of work positions;
A bonding device having a stopper mechanism that prevents movement of the bonding head and stops the bonding head at the working position;
The stopper mechanism includes an abutting portion that moves following the bonding head, a plurality of stopper members that are adjustable in position of a tip surface that abuts against the abutting portion, the abutting portion, and the plurality of stoppers. A bonding apparatus comprising: a relative moving means for relatively moving the abutting portion and the selected stopper member in an arrangement in which only a selected one of the members can abut.

The bonding apparatus according to claim 1, wherein the plurality of stopper members are provided corresponding to the plurality of work positions.

The head moving means reciprocates the bonding head along a predetermined linear path, and the plurality of work positions are set at different positions in the linear path along which the bonding head moves. Item 3. A bonding apparatus according to Item 2.

3. The bonding according to claim 1, wherein the electronic component is a driver semiconductor chip that drives a liquid crystal display element, and the driver semiconductor chip is directly mounted at a predetermined position on a glass substrate in the liquid crystal display element. apparatus.