JP5085182B2 - 半導体素子の装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送路上を間欠送りされるリードフレーム或いは基板等のワークに半導体素子を装着する半導体素子の装着装置に関する。

この種の半導体素子の装着装置は、例えば特許文献１などに開示されているが、リードフレーム或いは基板等のワークに装着する半導体素子の酸化を防ぐため、トンネルシュート内をワークの搬送路とし、ワークにピンを係合してピンを往復移動し、ワークを搬送する。
特開２００１−２５７２１６号公報

しかしながら、このような従来の半導体素子の装着装置では、長さが異なるワーク毎に、半導体素子の装着装置を設置する必要があり、また、長さが異なるワークに１台の半導体素子の装着装置にて対応し、段取りする場合には、長さが異なるワークにそれぞれ対応し、かつ半導体素子の装着装置で搬送可能な専用の冶具を用いる必要があり、手間と時間がかかっていた。

そこで本発明は、長さが異なるワークに対して専用の冶具を用いることなく１台で対応できる半導体素子の装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、搬送路上を間欠送りされるリードフレームや基板等のワークに半導体素子を装着する半導体素子の装着装置において、前記ワークを間欠送りすると共に搬送装置を、前記ワークの搬送方向に沿って設けられるトランスファと、前記搬送路上の各ワークに複数箇所形成された係合箇所に係合して移動させるために前記トランスファに所定間隔毎に設けられる複数の係合部材と、前記トランスファを１ピッチずつ間欠的に往動させると共に、前記往動動作の終了後、上流の係合箇所に戻らせる復動動作を行う往復駆動源と、該往復駆動源による前記トランスファの往動動作が終了した後、前記トランスファを上昇させて前記ワークと前記係合部材との係合を解除すると共に前記所定位置にて前記トランスファを下降させる昇降駆動源とから構成し、前記係合部材の間隔を前記ワークの最大長より長くし、且つ、前記搬送路は搬送シュート内の密閉空間内に設けられ、前記搬送シュートの上面を覆う蓋には長穴を形成し、前記蓋の上をスライド自在に移動する長穴カバーによって前記長穴を覆うと共に、前記係合部材は前記長穴カバーを貫通して前記長穴から前記密閉空間内に差し込まれ、前記ワークの搬送の際には前記トランスファの往動動作によって前記係合部材が前記長穴を介して前記ワークに係合しながら前記密閉空間内を移動し、前記ワークを任意の位置に送ることを特徴とすることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記往復駆動源は、前記トランスファに取り付けられると共に、ナット部が形成された連結部材と、前記ナット部と係合するボールネジと、このボールネジを回転するモータとを備えたことを特徴とする。

本発明では、長さが異なるワークに対して専用の冶具を用いることなく１台で対応できる半導体素子の装着装置を提供できる。

以下、添付図面を参照して、本願発明に係る半導体素子の装着装置について説明する。

図１は、半導体素子の装着装置において、後述するワークの搬送装置を省略した平面図であり、図１、図２及び図３において、１は半導体素子の装着装置で、この装着装置１は外から供給されるリードフレーム、ヒートシンクやセラミック基板等のワーク３を搬送装置により間欠送りしながら、このワーク３上に所定作業を施した後、装着装置１から下流の装置に送られるものである。図７はリードフレームのワーク３を示している。

前記装着装置１は、上流から供給ステーションＩ、はんだ塗布ステーションＩＩ、装着ステーションＩＩＩ及び排出ステーションＩＶを有している。図２は装着ステーションＩＩＩにおける装着装置１の縦断側面図であり、図２に示すように、装置本体１Ａには搬送シュート３５内にワークの搬送空間である密閉空間４が形成されている。

以下、搬送シュート３５について、説明する。

搬送シュート３５は、上面が開口した搬送シュート本体（以下、シュート本体という。）３６と、この本体３６内に設けられ、上面にワーク３の搬送路６がくぼんで形成されたシュート３７と、シュート本体３６の上面開口を覆うシュート蓋３９と、このシュート蓋３９に形成された開口に設けられた透明なのぞき窓１４とを備えている。こののぞき窓１４を介して装置本体１Ａ内、例えばワイヤはんだの塗布状態やベアチップなどの半導体素子の装着状態などを作業者がのぞくことができる。

また、シュート蓋３９の側部には、後述する搬送ピンを通す長穴４２が搬送路６に沿って形成され、この長穴４２はシュート蓋３７の上面にスライド自在に載った長穴カバー４５によって塞がれている。そして、ピンカバー４５のほぼ中央には搬送ピンが貫通する貫通口４６が形成されている。

以下、前記搬送装置２について図２、図３及び図４に基づいて説明する。搬送装置２は、密閉空間４内外に設けられ、前記ワーク３の搬送方向に沿ってシュート本体の長手方向に搬送シュートに沿って設けられるトランスファ（竿）５と、搬送路６上の各ワーク３に係合して移動させるために該トランスファ５に支持部材７７を介して所定間隔毎に設けられる複数の搬送ピン（係合部材）７と、前記トランスファ５を所定長さの１ピッチずつ往復動させる往復駆動源４７と、トランスファ５を昇降させる昇降駆動源５１とを備えている。昇降駆動源５１は、往復駆動源４７によりトランスファ５を所定距離往動作により移動させた後、トランスファ５を上昇させてワーク３と搬送ピン７との係合を解除するとともに、往復駆動源４７によってトランスファ５が所定距離復動作した後、トランスファ５を下降させてワーク３に搬送ピン７を係合させる。

また、図４に示したように、各搬送ピン７の間隔L１は、搬送路６上を搬送される機種の異なるワークのうち、搬送路６に沿った辺が最も長いワーク３Ａの寸法Ｌ２より僅かに長い。このため、最も長いワーク３Ａを搬送するとき、トランスファ５が移動して下降したとき、隣り合う２本の搬送ピン７が同じワーク３Ａの上方から下降して何れか一方の搬送ピンがワーク３Ａに当たることを確実に回避することができる。

ここで、往復駆動源４７は、トランスファ５が一方の端部を貫通してトランスファ５に固定され、他方の端部にナット部５２が形成された連結部材５３と、ナット部５２を貫通する水平方向に配置されたボールネジ５４と、このボールネジを回転するモータ５５とから構成されている。なお、ボールネジ５４及びモータ５５は昇降自在に半導体素子の装着装置の本体に支持されている。

また、昇降駆動源５１は、搬送ピン７、トランスファ５、連結部材５３、ボールネジ５４及びモータ５５を同時に昇降させるものであり、モータ５５の側面に取り付けられたナット５６と、このナット５６を昇降自在に支持するレール５７と、ナット５６を貫通し例えば垂直方向（図４においては図面に垂直な方向）に配置されたボールネジ５８と、このボールネジ５８を回転するモータ６１と、トランスファ５がスライド自在に貫通するとともにトランスファ５を昇降自在に支持する複数の支持部材６２と、ボールネジ５４が貫通するとともにボールネジ５４を昇降自在に支持する複数の支持部材６３とを備えている。

８は前記密閉空間４内のワーク３の酸化を防止したり還元させるために窒素ガスや、窒素及び水素の混合ガスを前記密閉空間４内に供給する複数のガス供給パイプで、この各ガス供給パイプ８は図示しないガス供給源に各流量調節器を介して接続されている。

また、図１の装着ステーションＩＩＩにおける装着装置１の縦断側面図２に示すように、シュート蓋３９に開口１１を形成して、開口１１をシリンダー１２により開閉するシャッター１３を設けるが、この構成は供給ステーションＩ及びはんだ塗布ステーションＩＩにおいても同様な構成である。

先ず、供給ステーションＩでは、トレイ収納ユニット１５に収納されたトレイ１８上に整列されて収納されている前記ワーク３を供給装置の吸着ノズル１５Ａが図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動しながら取出して、前記シリンダー１２によりシャッター１３を移動させて開口を介して搬送路６上に順次供給し、この供給後シャッター１３を移動させて開口を閉塞する。そして、前述したように搬送装置２により搬送路６上のワーク３を順次１ピッチずつ間欠送りする。

次のはんだ塗布ステーションＩＩでは、前記シリンダー１２によりシャッター１３を移動させて開口を介して搬送路６上のワーク３上に図示しないはんだ塗布装置により接合材であるワイヤはんだを塗布し、この塗布後シャッター１３を移動させて開口を閉塞する。尚、このはんだ塗布装置は、平面方向及び上下方向に図示しない駆動源により移動可能な構成である。また、搬送路６には、ヒータが埋設された図示しないヒータブロックが設けられ、前記ワーク３を加熱し、前記ワイヤはんだを溶融しながら塗布する。

次の装着ステーションＩＩＩでは、装着装置の吸着ノズル１６が図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動しながら、半導体供給装置２０のＸＹテーブル２１上のシート２２に配置されたダイシングされたベアチップなどの半導体素子２３を吸着し、取出して、前記シリンダー１２によりシャッター１３を移動させて開口を介して搬送路６上の前記ワーク３上にワイヤはんだを介して装着し、装着後シャッター１３を移動させて開口を閉塞する。

また、吸着ノズル１６が下降してくるポイントの真下に半導体素子２３を下から突き上げる突き上げ針を有する突き上げ装置２４が設置されている。

次に、前記半導体供給装置２０について説明する。支持体２５４に固定されたＹ軸駆動モータ２５１が駆動すると、カップリング２５２を介してボールネジであるＹ軸２５が回転し、このＹ軸２５が嵌合するナット体２５３がY方向に移動する。また、前記ナット体２５３には支持体２６４が固定され、該支持体２６４に固定されたＸ軸駆動モータ２６１が駆動すると、カップリング２６２を介してボールネジであるＸ軸２６が回転し、このＸ軸２６が嵌合するナット体２６３がＸ方向に移動する。従って、Ｘ軸駆動モータ２６１及びＹ軸駆動モータ２５１が駆動すると、結果としてＸＹテーブル２１が平面におけるＸＹ方向に移動するので、シート取付台２２Ａも移動し、ウエハシート２２上の取出すべき半導体素子２３が不動（平面方向において）の突き上げ装置２４上方に移動することとなる。

そして、吸着ノズル１６により取出されて半導体素子２３は、ワーク３上に装着される。従って、次々にウエハシート２２上の半導体素子２３を取出すためにＸＹテーブル２１を移動させるが、ときにシート２２上の一部の半導体素子２３が、図５の２点鎖線で示すシートの移動範囲Ｓのように、前記装着装置１の搬送路６の下方に入り込むことがある。

装着ステーションＩＩＩの後工程の搬送路６上方には、半導体素子２３の装着が終わったワーク３の迅速なる冷却により酸化を防止するために、窒素ガス等の酸化防止ガスのエアーカーテンが形成される。このエアーカーテンは密閉空間４内に搬送方向と直交する方向の全域に亘って形成され、ワーク３の搬送路６上方からワーク３に酸化防止ガスを吹き付けるものである。例えば、搬送路６上方に配設されたパイプ３１に複数個の穴を開けて、ガス供給源（図示せず）に連通するガス供給バルブ４４を介して該パイプ３１の穴より酸化防止ガスを噴出させる。

前記エアーカーテンは、図１に示すように、装着ステーションＩＩＩと排出ステーションＩＶの中間で、出来れば装着ステーションＩＩＩに近い方が好ましい。このように酸化防止と早期冷却を兼ねた酸化防止ガスをワーク３及び装着された半導体素子２３に噴出するので、酸化を免れる。このように、エアーカーテンを設けた場合は、ヒータブロックはエアーカーテンの下流側には不要であり、またエアーカーテンより下流の搬送路６の上方には密閉空間４は形成しなくてもよく、エアーカーテンにより密閉空間４の上流への外気の侵入又は酸化防止ガスの漏れを防止する。

最後の排出ステーションＩＶでは、前記搬送路６上の前記半導体素子が装着されたワーク３が図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動する排出取出し装置により取出され、収納装置であるトレイ１８上に収納される。

以上のように、供給ステーションＩで供給された搬送路６上のワーク３を搬送装置２により順次１ピッチずつ間欠送りしながら、各作業、即ちワーク３上にワイヤはんだを塗布したり、ワーク３上に半導体素子２３を装着したり、ワーク３を搬送路６上から取出して収納したりする。

以下、本願発明に係る半導体素子の装着装置でのワークの搬送動作について、図６、さらに、図２、図４及び図７に基づいて説明する。

搬送対象であるワーク３には、図７に示したように所定の間隔に係合箇所である同形状の搬送ピン挿入穴（以下、挿入穴という。）７１、７２、７３、７４、７５及び７６が図７において上下対に形成されている。そして、図６の（ａ）に示したように、ワーク搬送時の途中での時点で、トランスファ５は、上昇した状態で矢印に示したように左方向に移動し、各搬送ピン７が各ワーク３の挿入穴７３の上方に位置する。即ち、ピン７はワーク３の搬送中、長穴４２内を１ピッチずつ間欠的に移動し長穴４２の右端に到達する前に挿入穴７６から外れ、左方に復動して挿入穴７３の上方に位置するものである。そして、図示しない制御装置からの信号に基づいて昇降駆動源５１のモータ６１が動作し、ボールネジ５８、モータ５５、ボールネジ５４及び連結部材５３を介してトランスファ５が下降し、各搬送ピン７は各ワーク３の中央より図６及び図７においては左側に位置した挿入穴７３を貫通する。なお、図６において、搬送ピン７が挿入される各ワーク３の上側の挿入穴７１、７３及び７６以外の各挿入穴は記載を省略する。

そして、この状態で、往復駆動源４７のモータ５５が上記制御装置からの信号に基づいて動作し、ボールネジ５４が回転し、連結装置５３が水平方向に、図６においてはワークの搬送方向である右方向に順次１ピッチずつ間欠送され、トランスファ５及び搬送ピン７も同様に右方向に間欠的に移動する。そして、間欠的に移動する毎に、上述したように、間欠送りされる毎に、各作業、即ちワーク３上にワイヤはんだを塗布したり、ワーク３上に半導体素子２３を装着したり、ワーク３を搬送路６上から取出して収納したりする。

そして、トランスファ５及び搬送ピン７が間欠的に右方向に移動し、最も右の端部まで移動する。このとき、搬送ピン７は予め設定されている例えば挿入穴７３と挿入穴７６との間の寸法分まず移動し、各ワーク３が図６の（ｂ）に示した位置まで移動して停止する。

次に、昇降駆動源５１が動作し、トランスファ５が上昇して搬送ピン７が各ワーク３から完全に抜けると、往復駆動源４７が動作してトランスファ５が図６において左方向に移動し、図６の（ｃ）に示した位置であり、各ワーク３の最も左に位置した挿入穴７１と搬送方向において同じ位置まで移動する。その後、昇降駆動源５１のモータ６１が動作し、トランスファ５が下降し、各搬送ピン７は各ワーク３の図６及び図７においては最も左側に位置した挿入穴７１を貫通する。即ち、ピン７はワーク３の搬送中、長穴４２内を１ピッチずつ間欠的に移動し長穴４２の右端に到達する前に挿入穴７３から抜け、復動して同じ長穴４２内に位置している挿入穴７１の位置に移動するものである。

その後、往復駆動源４７のモータ５５が動作し、ボールネジ５４が回転し、連結装置５３、トランスファ５及び搬送ピン７は搬送方向に１ピッチ毎に間欠的に移動し、図６の（ｂ）に示した位置と同様に最も右の端部まで移動する。このとき、搬送ピン７は予め設定されている移動量、例えば挿入穴７１と挿入穴７３との間の寸法分移動し、各ワーク３が図６の（ｄ）に示した位置まで移動して停止する。このとき、最も右に位置したワーク３が停止した位置が、下流の装置へ搬出する位置、或いは、ワーク収納ユニットに搬出する位置である。

また、上述したようにワーク３が移動するとき、上流のワーク収納ユニットから図６（ｄ）において、最も左に位置した新たなワーク３が矢印にて示したように搬送される。

次に、昇降駆動源５１が動作し、トランスファ５が再び上昇して搬送ピン７が各ワーク３から完全に抜けると、往復駆動源４７が動作してトランスファ５が図６において左方向に移動し、図６の（ｅ）に示した位置であり、最も左側に位置した新たなワーク３を含む上流に位置した各ワーク３の最も右側に位置した挿入穴７６と搬送方向において同じ位置まで移動する。その後、昇降駆動源５１のモータ６１が動作し、トランスファ５が下降し、各搬送ピン７は各ワーク３の挿入穴７６を貫通する。

また、最も右側のワークの搬出位置に位置しているワーク３に水平方向に移動自在なワーク搬出部材７９が係合し、矢印にて示したようにワーク搬出部材７９が搬出方向、すなわち、図６においては右方向に移動し、ワーク３が下流側の装置、或いは、ワーク収納ユニットに搬出される。

その後、往復駆動源４７のモータ５５が動作し、トランスファ５及び搬送ピン７は搬送方向に移動し、各ワーク３は図６の（ｆ）に示した位置、ずなわち、図６の（ａ）に示した位置と同様の位置まで移動する。

そして、ワーク３の移動が終了すると、昇降駆動源５１が動作し、トランスファ５が再び上昇し、往復駆動源４７が動作してトランスファ５が図６の（ａ）に示したように左方向に移動する。

その後、上述したように、図６の（ａ）から（ｆ）に至るワーク３の搬送が同様に繰り返され、順次、収納ユニット１５から供給されるワークが搬送シュート３５内で搬送される。

上述したように、各ワーク３の搬送時、１本の搬送ピン７は１枚のワーク３に対して複数回往復移動して搬送するので、往復移動の距離を、図６に示した最大移動距離Ｌ３以下に抑える、すなわち、極力短くすることができ、この結果、シュート蓋３９の側部に形成され、搬送ピン７が貫通する長穴４２の長手方向の寸法も短くすることができ、密閉空間４の密閉度を良好に保つことができる。

さらに、搬送ピン７の往復移動にボールネジ５の機構を使用したので、搬送ピン７の往復移動時の距離を容易に変更することができ、この結果、例えば、長手方向の寸法が異なり、各挿入穴の間隔が異なるリードフレームなどのワークに対しても、往復移動時のトランスファ５の移動距離を各挿入穴の間隔に応じて変更することで容易に対応することができる。即ち、種々のワークの挿入穴に応じた１ピッチ毎の搬送距離もワークの種類に応じて変更することができる。

なお、シュート３７でのワークの搬送方向と直交した方向の寸法が異なるワークに対しては、そのワークに対応したシュート３７を用いることで対応することができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

半導体素子の装着装置の平面図である。 装着ステーションＩＩＩの縦断面図である。 搬送シュートの一部の平面図である。 トランスファの移動及び昇降の機構を説明する平面図である。 半導体供給装置の機構を示す平面図である。 ワーク搬送時のトランスファの動作を説明するための概略平面図である。 ワークの平面図である。

符号の説明

１ 半導体素子の装着装置
２ 搬送装置
３ ワーク
４ 密閉空間
５ トランスファ（竿）
６ 搬送路
７ 搬送ピン（係合部材）
３９ 搬送シュート
４２ 長穴
４７ 往復駆動源
５１ 昇降駆動源
５４ ブールネジ

Claims (2)

1. 搬送路上を間欠送りされるリードフレームや基板等のワークに半導体素子を装着する半導体素子の装着装置において、前記ワークを間欠送りすると共に搬送装置を、前記ワークの搬送方向に沿って設けられるトランスファと、前記搬送路上の各ワークに複数箇所形成された係合箇所に係合して移動させるために前記トランスファに所定間隔毎に設けられる複数の係合部材と、前記トランスファを１ピッチずつ間欠的に往動させると共に、前記往動動作の終了後、上流の係合箇所に戻らせる復動動作を行う往復駆動源と、該往復駆動源による前記トランスファの往動動作が終了した後、前記トランスファを上昇させて前記ワークと前記係合部材との係合を解除すると共に前記所定位置にて前記トランスファを下降させる昇降駆動源とから構成し、前記係合部材の間隔を前記ワークの最大長より長くし、且つ、前記搬送路は搬送シュート内の密閉空間内に設けられ、前記搬送シュートの上面を覆う蓋には長穴を形成し、前記蓋の上をスライド自在に移動する長穴カバーによって前記長穴を覆うと共に、前記係合部材は前記長穴カバーを貫通して前記長穴から前記密閉空間内に差し込まれ、前記ワークの搬送の際には前記トランスファの往動動作によって前記係合部材が前記長穴を介して前記ワークに係合しながら前記密閉空間内を移動し、前記ワークを任意の位置に送ることを特徴とする半導体素子の装着装置。
2. 前記往復駆動源は、前記トランスファに取り付けられると共に、ナット部が形成された連結部材と、前記ナット部と係合するボールネジと、このボールネジを回転するモータとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の装着装置。