JP6433618B2 - Ultrasonic welding equipment for semiconductor substrates - Google Patents

Ultrasonic welding equipment for semiconductor substrates Download PDF

Info

Publication number
JP6433618B2
JP6433618B2 JP2018506061A JP2018506061A JP6433618B2 JP 6433618 B2 JP6433618 B2 JP 6433618B2 JP 2018506061 A JP2018506061 A JP 2018506061A JP 2018506061 A JP2018506061 A JP 2018506061A JP 6433618 B2 JP6433618 B2 JP 6433618B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ultrasonic welding
lead frame
coupled
ball screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018506061A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018512746A (en
Inventor
ユンファ チョイ
ユンファ チョイ
インスブ リー
インスブ リー
ジュンテ チョ
ジュンテ チョ
スンソン チョイ
スンソン チョイ
Original Assignee
ジェイエムジェイ コリア カンパニー リミテッド
ジェイエムジェイ コリア カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジェイエムジェイ コリア カンパニー リミテッド, ジェイエムジェイ コリア カンパニー リミテッド filed Critical ジェイエムジェイ コリア カンパニー リミテッド
Publication of JP2018512746A publication Critical patent/JP2018512746A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6433618B2 publication Critical patent/JP6433618B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/046—Surface mounting
    • H05K13/0465—Surface mounting by soldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73221—Strap and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73263—Layer and strap connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49524—Additional leads the additional leads being a tape carrier or flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Description

本発明は、超音波ウェルディング接合装置に関し、さらに詳細には、半導体パッケージのＤＢＣ基板にリードフレームを超音波ウェルディングにより接合する装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic welding apparatus, and more particularly to an apparatus for bonding a lead frame to a DBC substrate of a semiconductor package by ultrasonic welding.

一般に、ＤＢＣ基板を用いた電力用半導体チップパッケージは、図１に示されたように、ＤＢＣ基板１０、半導体チップ２０、リードフレーム３０およびケースボディ６０を含んで構成され、リードフレーム１６０は、ソルダー等の接着剤によりＤＢＣ基板１０の銅パターン上に接合され、導電性クリップ４０またはボンディングワイヤ５０により半導体チップ２０と電気的に連結される。
ところが、このように、リードフレーム１６０をソルダリングによりＤＢＣ基板１０に接合する場合、物理的振動やソルダークラックに脆弱で、接合品質に劣って生産性が非常に低く、鉛や有害ガスなどの環境汚染物質を生じるという短所が存在する。これによって、リードフレーム１６０の接合のためのソルダリング方法の代わりの接合方法およびその装置に対する開発が要求される。 In general, a power semiconductor chip package using a DBC substrate includes a DBC substrate 10, a semiconductor chip 20, a lead frame 30, and a case body 60, as shown in FIG. It is bonded onto the copper pattern of the DBC substrate 10 by an adhesive such as, and is electrically connected to the semiconductor chip 20 by the conductive clip 40 or the bonding wire 50.
However, when the lead frame 160 is joined to the DBC substrate 10 by soldering in this way, it is vulnerable to physical vibrations and solder cracks, is inferior in joining quality and has very low productivity, and environment such as lead and harmful gases. There is a disadvantage of producing pollutants. This requires development of a joining method and apparatus instead of the soldering method for joining the lead frame 160.

本発明は、上述のような従来のリードフレームの接合方法の問題点を解消するために創案されたものであり、ＤＢＣ基板とリードフレームとをソルダリング方式ではなく超音波ウェルディング方式で接合することにより、接合品質を向上させ、環境汚染物質の発生を防止することができ、自動制御により生産性を向上させることができる半導体基板の超音波ウェルディング接合装置を提供することを課題とする。 The present invention was devised to solve the problems of the conventional lead frame joining method as described above, and joins a DBC substrate and a lead frame by an ultrasonic welding method instead of a soldering method. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate that can improve bonding quality, prevent generation of environmental pollutants, and improve productivity by automatic control.

上述のような課題を解決するための本発明に係る超音波ウェルディング接合装置は、リードフレームを供給するリードフレームローディング部と；ＤＢＣ基板を供給する基板ローディング部と；前記ＤＢＣ基板とリードフレームが安置されるインデックスレールと；前記インデックスレールに安置されたリードフレームとＤＢＣ基板を超音波ウェルディングにより接合する超音波ウェルディング部と；前記超音波ウェルディング部で接合されたリードフレームとＤＢＣ基板を搬出するアンローディング部とを含む。
ここで、前記リードフレームローディング部は、多数のリードフレームを多層積載された状態で昇降移動させるスタックローダと；前記スタックローダに積載されて供給されるリードフレームを一つずつピックアップ分離して前記インデックスレールに供給するセパレータとを含む。
そして、前記スタックローダは、モータと；前記モータとベルトにより連結されるボールスクリューと；前記ボールスクリューに結合されるナットブロックと；内側に多数個のリードフレームが積層され、前記ナットブロックと結合されてモータ駆動により昇下降する昇降スタックとを含む。
そして、前記セパレータは、前記スタックローダに積層されたリードフレームのうち最上層に積層されたリードフレームを持ち上げるピックアップ部材と；前記ピックアップ部材が取り付けられるピックアップアームと；前記ピックアップアームを回転させ、ピックアップ部材によりピックアップされたリードフレームをインデックスレールに移送するロータリシリンダと；前記ロータリシリンダの上側に結合される昇降シリンダとを含む。
そして、前記インデックスレールは、中央部が凹に陥没して両側縁部分と段差をなすように構成され、ＤＢＣ基板は、前記凹な中央部に安置され、リードフレームは、前記ＤＢＣ基板の上側に配置され、左右両端が前記インデックスレールの左右縁部分に安置されることが好ましい。
そして、前記リードフレームローディング部からインデックスレールに供給されたリードフレームを前記超音波ウェルディング部に移送し、超音波ウェルディング部で接合されたリードフレームとＤＢＣ基板を前記アンローディング部に移送するリードフレーム移送部をさらに含む。
そして、前記リードフレーム移送部は、前記リードフレームの側端部を把持するクランプと；前記クランプを水平移動させるリニアモータとを含む。
一方、前記基板ローディング部は、ＤＢＣ基板を多層積層した状態で昇降供給する基板昇降供給モジュールと；前記基板昇降供給モジュールにより供給されるＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレールに供給する基板インサートモジュールとを含む。
ここで、前記基板昇降供給モジュールは、ＤＢＣ基板を多層積層された状態で収容する基板カートリッジと；前記基板カートリッジの内部に積層されたＤＢＣ基板を押して上昇移動させるプッシャと；前記プッシャを昇降させる昇降駆動手段とを含む。
そして、前記プッシャは、基板カートリッジの内部に積層されたＤＢＣ基板を下方で支持する支持ブロックと；前記支持ブロックを下方で支持しながら上下垂直方向に昇降する昇降棒とを含む。
そして、前記昇降駆動手段は、モータと；前記モータとベルトにより連結されるボールスクリューと；前記ボールスクリューに結合されるナットブロックと；前記プッシャの昇降棒が結合され、前記ナットブロックに結合されて昇降する昇降片とを含む。
そして、前記基板インサートモジュールは、前記基板カートリッジの一側の上部に配置され、水平および垂直移動により前記基板カートリッジに供給されたＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレールに供給するピックアップアームと；前記ピックアップアームを水平移動させる水平移送手段と；前記ピックアップアームを昇降移動させる昇降手段とを含む。
ここで、前記ピックアップアームは、先端部側に下方に向かって取り付けられる吸着ノズルと；ピックアップアームの水平位置を調節するためのエアシリンダとを含む。
そして、前記水平移送手段は、ボールスクリューおよびモータを含み；前記ボールスクリューは、ピックアップアームの下側に長手方向に沿って平行に配置され、前記ボールスクリューに結合されたナットブロックは、側方に配置された移送プレートの下端部側に結合され、前記移送プレートの上端部は、前記ピックアップアームの一側面に結合され、前記移送プレートの外側面には、ＬＭガイドが設けられ、前記ＬＭガイドは、Ｌ字型ブラケットの垂直プレートの内側面に結合され、前記ボールスクリューの下側には、モータが配置され、前記ボールスクリューとモータは、ベルトにより連結されることが好ましい。
そして、前記昇降手段は、前記ピックアップアームと水平移送手段とが取り付けられる支持ブラケットと、前記支持ブラケットを昇降移動させる昇降シリンダとを含む。
一方、前記超音波ウェルディング部は、前記インデックスレールの一側に配置され、ホーンがインデックスレールの一側の上方に水平に配置されてＤＢＣ基板の上部に置かれたリードフレームを上方で加圧しながら振動させてＤＢＣ基板にリードフレームをウェルディング接合する超音波融着機と；前記超音波融着機をＹ軸方向に移送するＹ軸方向移送手段と；前記超音波融着機をＸ軸方向に移送するＸ軸方向移送手段と；前記超音波融着機をＺ軸方向に移送するＺ軸方向移送手段とを含む。
ここで、前記Ｚ軸方向移送手段は、前記超音波融着機の一側に軸が下方に向かうように配置されたＺ軸移送モータと；前記Ｚ軸移送モータの側方に並んで垂直に配置され、前記超音波融着機の下側に配置されてベルトによりＺ軸移送モータと連結されるボールスクリューと；前記ボールスクリューに結合され、Ｚ軸移送モータの作動によって昇降するナットブロックと；下部は前記ナットブロックと連結され、上部は前記超音波融着機に連結されるカプラーとを含む。
そして、前記カプラーは、第１カプラーと第２カプラーとで構成され；前記第１カプラーは、内部にボールスクリューが挿入され得る空間が形成された円柱状に構成され、下部縁面が前記ナットブロックと結合され；前記第２カプラーは、前記第１カプラーの上部に結合され、前記超音波融着機を支持する支持プレートを下方で支持するブロック型本体と、前記ブロック型本体の上下にそれぞれ突設された軸とを含んで構成され、前記各軸の外周面にはねじ山が形成され、前記第１カプラーおよび支持プレートにそれぞれねじ結合されることが好ましい。
そして、前記超音波融着機の昇降時、安定した案内のためのガイドをさらに含み；前記ガイドは、前記支持プレートの下部に結合されるガイド棒と、中央に垂直に貫通溝が形成され、前記第２カプラーおよびボールスクリューが通過できるように構成され、エッジ部分に前記ガイド棒がスライド可能に結合されるガイドブロックとを含む。
また、前記支持プレートとガイドブロックとの間のガイド棒の外周面には、超音波融着機の下降時、緩衝力を提供するためのばねが介在されることが好ましい。
そして、前記Ｘ軸方向移送手段は、Ｘ軸移送モータとＸ軸移送ブロックとを含み；前記Ｘ軸移送モータは、リニアモータで構成され、前記Ｘ軸移送ブロックは、Ｘ軸移送モータと結合されてＸ軸方向に移送され、上部は、前記ガイドブロックに結合され、下部は、前記ボールスクリューが回転可能に取り付けられたボールスクリューブラケットに結合されることが好ましい。
また、前記インデックスレール上に安置されたＤＢＣ基板を上方で加圧固定する加圧固定手段をさらに含むことが好ましく、前記加圧固定手段は、ＤＢＣ基板の表面を上方で加圧する加圧固定具と；前記加圧固定具を昇降移動させるシリンダとを含む。 In order to solve the above-described problems, an ultrasonic welding apparatus according to the present invention includes a lead frame loading unit that supplies a lead frame; a substrate loading unit that supplies a DBC substrate; and the DBC substrate and the lead frame. An index rail to be placed; an ultrasonic welding portion for joining the lead frame and the DBC substrate placed on the index rail by ultrasonic welding; and a lead frame and the DBC substrate joined by the ultrasonic welding portion. And an unloading part to be carried out.
The lead frame loading unit includes a stack loader that moves up and down a number of lead frames in a multi-layered state, and picks up and separates the lead frames that are loaded and supplied on the stack loader one by one. And a separator to be supplied to the rail.
The stack loader includes: a motor; a ball screw coupled to the motor and a belt; a nut block coupled to the ball screw; and a plurality of lead frames stacked on the inner side, and coupled to the nut block. And an elevating stack that moves up and down by motor drive.
The separator includes a pickup member that lifts the lead frame stacked on the uppermost layer of the lead frames stacked on the stack loader; a pickup arm to which the pickup member is attached; a pickup member that rotates the pickup arm; And a lift cylinder coupled to the upper side of the rotary cylinder.
The index rail is configured such that the central portion is recessed to form a step with both side edge portions, the DBC substrate is placed at the concave central portion, and the lead frame is on the upper side of the DBC substrate. It is preferable that the left and right ends are disposed on the left and right edge portions of the index rail.
Then, the lead frame supplied from the lead frame loading unit to the index rail is transferred to the ultrasonic welding unit, and the lead frame and DBC substrate joined by the ultrasonic welding unit are transferred to the unloading unit. A frame transfer unit is further included.
The lead frame transfer unit includes a clamp that holds a side end portion of the lead frame; and a linear motor that horizontally moves the clamp.
Meanwhile, the substrate loading unit includes a substrate lifting / lowering supply module that lifts and lowers the DBC substrate in a multi-layered state; a substrate insert module that picks up the DBC substrate supplied by the substrate lifting / lowering supply module and supplies it to the index rail. Including.
Here, the substrate lifting / lowering supply module includes: a substrate cartridge that accommodates DBC substrates in a stacked state; a pusher that pushes and moves the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge; and a lift that lifts and lowers the pusher. Drive means.
The pusher includes a support block that supports the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge below; and a lift bar that moves up and down vertically while supporting the support block below.
The elevating drive means includes: a motor; a ball screw coupled to the motor by a belt; a nut block coupled to the ball screw; and an elevating rod of the pusher coupled to the nut block. And a lifting piece that moves up and down.
A pick-up arm that is disposed on an upper portion of one side of the substrate cartridge and picks up a DBC substrate supplied to the substrate cartridge by horizontal and vertical movement and supplies the DBC substrate to an index rail; Horizontal transfer means for moving the pickup arm; and lifting means for moving the pickup arm up and down.
Here, the pickup arm includes a suction nozzle attached to the tip side toward the lower side; and an air cylinder for adjusting the horizontal position of the pickup arm.
The horizontal transfer means includes a ball screw and a motor; the ball screw is disposed in parallel along the longitudinal direction below the pickup arm, and a nut block coupled to the ball screw is laterally disposed. The transfer plate is coupled to the lower end side of the transfer plate, the upper end of the transfer plate is coupled to one side surface of the pickup arm, and an LM guide is provided on the outer surface of the transfer plate. The motor is disposed below the ball screw, and is coupled to the inner surface of the vertical plate of the L-shaped bracket, and the ball screw and the motor are connected by a belt.
The elevating means includes a support bracket to which the pickup arm and a horizontal transfer means are attached, and an elevating cylinder for moving the support bracket up and down.
On the other hand, the ultrasonic welding part is disposed on one side of the index rail, and a horn is horizontally disposed above the one side of the index rail so as to pressurize the lead frame placed on the upper part of the DBC substrate. An ultrasonic fusing machine that welds and joins the lead frame to the DBC substrate while vibrating; a Y-axis direction transfer means for transferring the ultrasonic fusing machine in the Y-axis direction; and the ultrasonic fusing machine for the X-axis X-axis direction transfer means for transferring in the direction; and Z-axis direction transfer means for transferring the ultrasonic fusion machine in the Z-axis direction.
Here, the Z-axis direction transfer means includes a Z-axis transfer motor disposed on one side of the ultrasonic fusion machine so that a shaft is directed downward; and vertically aligned with the side of the Z-axis transfer motor. A ball screw disposed under the ultrasonic fusion machine and connected to a Z-axis transfer motor by a belt; a nut block coupled to the ball screw and moved up and down by operation of the Z-axis transfer motor; A lower part is connected to the nut block, and an upper part includes a coupler connected to the ultrasonic fusion machine.
The coupler is composed of a first coupler and a second coupler; the first coupler is formed in a columnar shape in which a space into which a ball screw can be inserted is formed, and a lower edge surface is the nut block. The second coupler is coupled to the upper portion of the first coupler, and supports a support plate for supporting the ultrasonic fusion machine below and a block type main body projecting above and below the block type main body. It is preferable that a screw thread is formed on the outer peripheral surface of each of the shafts and is screwed to the first coupler and the support plate, respectively.
The guide further includes a guide for stable guidance when the ultrasonic fusion machine is raised and lowered; the guide has a guide bar coupled to a lower portion of the support plate, and a through groove formed vertically in the center; A guide block configured to allow the second coupler and the ball screw to pass therethrough and slidably coupled to the edge portion of the guide bar.
Further, it is preferable that a spring for providing a buffering force is interposed on the outer peripheral surface of the guide rod between the support plate and the guide block when the ultrasonic fusion machine is lowered.
The X-axis direction transfer means includes an X-axis transfer motor and an X-axis transfer block; the X-axis transfer motor is a linear motor, and the X-axis transfer block is coupled to the X-axis transfer motor. Preferably, the upper part is coupled to the guide block, and the lower part is coupled to a ball screw bracket to which the ball screw is rotatably attached.
The pressure fixing unit may further include a pressure fixing unit that pressurizes and fixes the DBC substrate placed on the index rail. The pressure fixing unit pressurizes the surface of the DBC substrate upward. And a cylinder for moving the pressure fixture up and down.

上述のような本発明によれば、ＤＢＣ基板とリードフレームとをソルダリング方式ではなく超音波ウェルディング方式で接合することにより、接合品質を向上させ、環境汚染物質の発生を防止することができ、自動制御により生産性を向上させることができる長所を有する。 According to the present invention as described above, the bonding quality can be improved and the generation of environmental pollutants can be prevented by bonding the DBC substrate and the lead frame by the ultrasonic welding method instead of the soldering method. And, it has the advantage that productivity can be improved by automatic control.

ＤＢＣ基板を用いた電力用半導体チップパッケージの構成図。The block diagram of the power semiconductor chip package using a DBC board | substrate. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の平面図。The top view of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の正面図。1 is a front view of an ultrasonic welding apparatus according to the present invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置のリードフレームローディング部の構成図。The block diagram of the lead frame loading part of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置のインデックスレールとリードフレーム移送部の構成図。The block diagram of the index rail and lead frame transfer part of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の基板ローディング部の側面図。The side view of the board | substrate loading part of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の基板インサートモジュールの正面図。The front view of the board | substrate insert module of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の超音波ウェルディング部の側面図。The side view of the ultrasonic welding part of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の超音波ウェルディング部の正面図。The front view of the ultrasonic welding part of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る超音波ウェルディング接合装置の接合作業作動図である。It is a joining operation | movement figure of the ultrasonic welding joining apparatus which concerns on this invention.

以下、本発明に係る半導体基板の超音波ウェルディング接合装置の構成および作用を、添付の図面と好ましい実施例を参照して詳細に説明する。
図２および図３に示されたように、本発明に係る超音波ウェルディング接合装置は、リードフレームローディング部１００、インデックスレール２００、リードフレーム移送部３００、基板ローディング部４００、超音波ウェルディング部５００およびアンローディング部６００を含む。
リードフレームローディング部１００は、ＤＢＣ基板Ｓに接合するリードフレームＬＦを自動で供給する部分であり、図４に示されたように、スタックローダ１１０とセパレータ１２０とを含む。
スタックローダ１１０は、多数のリードフレームＬＦを多層積載された状態で昇降移動させ、前記セパレータ１２０に供給する。図４に示されたように、前記スタックローダ１１０は、上向き傾斜した「Ｌ」字型のブラケット１１４に取り付けられたモータ１１１と、前記モータ１１１とベルト１１３により連結されるボールスクリュー１１２とを含み、前記ボールスクリュー１１２に結合されたナットブロック１１２ａは、昇降スタック１１５の下端部に結合される。前記昇降スタック１１５は、上部が開放された四角函体状に構成され、内側には、水平に横切るように配置されたバー形態の安置部１１６が形成されて多数個のリードフレームＬＦが多層積層され得るように構成され、下部には、昇降時、円滑な移動のために、ＬＭガイド１１７のようなガイド手段により下側ブラケットと結合される。
一方、前記スタックローダ１１０に安置されるリードフレームは、大体、横に長く延びた金属帯状（または、板状）に構成され、ＤＢＣ基板に取り付けられる複数のリードフレームの輪郭がパンチ加工により形成されており、図４の（ｂ）に示されたように、昇降スタック１１５の内側に横に配置された安置部１１６に多層積載される。
このような構成を通して、モータ１１１が作動すると、ベルト１１３によりボールスクリュー１１２に回転力が伝達されてボールスクリュー１１２が回転し、ボールスクリュー１１２と結合されたナットブロック１１２ａが移動される。そして、ナットブロック１１２ａは、昇降スタック１１５に結合されているので、結果的に昇降スタック１１５が移動することとなる。ここで、前記モータ１１１は、正逆回転可能なステッピングモータが用いられることで、リードフレームの供給時には正方向に回転して昇降スタック１１５を上昇させ、積層されたリードフレームが全て供給完了した後には、また逆方向に回転して本来の位置に復帰する。
上述したスタックローダ１１０により供給されたリードフレームは、セパレータ１２０により一つずつピックアップ分離され、後述するインデックスレール２００に供給される。図４に示されたように、前記セパレータ１２０は、ピックアップ部材１２１、ロータリシリンダ１２３および昇降シリンダ１２５を含む。
前記ピックアップ部材１２１は、スタックローダ１１０の昇降スタック１１５に多層積載されたリードフレームのうち最上層に積載されたリードフレームを持ち上げる手段であって、真空によりリードフレームをピックアップする吸着ノズルで構成されることが好ましい。図示されたように、前記ピックアップ部材１２１は、リードフレームの長さによって適切な個数で備えられることが好ましく、ピックアップ部材装着片１２２に取り付けられる。
前記ピックアップ部材装着片１２２の上部には、ロータリシリンダ１２３が備えられる。前記ロータリシリンダ１２３は、ピックアップ部材装着片１２２を１８０゜だけ回転させ、ピックアップ部材１２１でピックアップされたリードフレームをインデックスレール２００に移送する。
一方、前記ピックアップ部材１２１（およびピックアップ部材装着片１２２）は、リードフレームのピックアップおよびインデックスレール２００への供給のために昇降可能に構成され、このために、前記ロータリシリンダ１２３の上側には、昇降シリンダ１２５が備えられる。図４に示されたように、ロータリシリンダ１２３は、ロータリシリンダブラケット１２４の下側に取り付けられ、前記ロータリシリンダブラケット１２４の上側には、一定間隔離隔されて昇降シリンダブラケット１２６が配置され、前記昇降シリンダブラケット１２６の上側に昇降シリンダ１２５が取り付けられる。前記昇降シリンダ１２５のロッドは、昇降シリンダブラケット１２６を貫通してロータリシリンダブラケット１２４に結合される。前記昇降シリンダブラケット１２６は、別のブラケットに固定結合され、前記ロータリシリンダブラケット１２４と昇降シリンダブラケット１２６との間には、ロータリシリンダブラケット１２４の昇降を円滑に案内するためのＬＭシャフト１２７のようなガイド手段が備えられる。前記セパレータ１２０によりピックアップされて移送されたリードフレームは、後述するインデックスレール２００に安置される。
インデックスレール２００は、本発明に係る超音波ウェルディング接合装置のリードフレームローディング部１００と基板ローディング部４００、超音波ウェルディング部５００およびアンローディング部６００を横切るように長手方向に長く延長形成されたレールであり、相互接合されるリードフレームとＤＢＣ基板が安置される部分である。
図５に示されたように、前記インデックスレール２００は、中央部が凹に陥没して両側縁部分と段差をなし、ＤＢＣ基板Ｓは、前記凹な中央部に安置され、リードフレームＬＦは、前記ＤＢＣ基板Ｓの上側に配置され、左右両端が前記インデックスレール２００の左右縁部分に安置される。一方、前記インデックスレール２００の中央部は、超音波ウェルディング作業時、振動による衝撃によく耐えるように超硬合金で構成されることが好ましい。前記インデックスレール２００は、メインフレーム２１０上に必要に応じてアップダウン可能に設けられる。
セパレータ１２０によりピックアップされてインデックスレール２００に安置されたリードフレームは、リードフレーム移送部３００により後述する超音波ウェルディング部５００に移送される。前記リードフレーム移送部３００は、図５に示されたように、クランプ３１０、クランプブラケット３１２およびリニアモータ３２０を含む。
前記クランプ３１０は、エアの供給および排気によってトングが互いに反対方向に移動するように構成され、リードフレームの側端部を上下で加圧して把持する。このようなクランプ３１０の構成は、通常のものであり、詳細な説明は省略する。前記クランプ３１０は、クランプブラケット３１２に取り付けられる。前記クランプブラケット３１２は、図５に示されたように、「¬」字状に構成され、水平部の上部にクランプ３１０が取り付けられ、垂直部は、リニアモータ３２０に結合されて水平移動される。ここで、前記リニアモータ３２０は、インデックスレール２００が設けられたメインフレーム２１０の一側の下部に長手方向に長く延長形成される。
このような構成を通して、リードフレームローディング部１００のセパレータ１２０によりインデックスレール２００上に安着されたリードフレームは、リニアモータ３２０に沿って水平移動されるクランプ３１０により把持された後、インデックスレール２００に沿って超音波ウェルディング部５００に水平移送される。
一方、図２および図３に示されたように、本発明においては、工程時間の短縮のために、超音波ウェルディング部５００が複数個備えられることが好ましく、これによって、前記リードフレーム移送部３００のクランプ３１０も複数個が備えられることが好ましい。好ましい実施例として、図面には、２つの超音波ウェルディング部５００、即ち、第１超音波ウェルディング部５００ａと第２超音波ウェルディング部５００ｂが一定間隔離隔配置された形態で示され、後述するように、第１超音波ウェルディング部５００ａで一部のリードフレームのウェルディングが遂行された後、第２超音波ウェルディング部５００ｂで残りのリードフレームのウェルディングが遂行されるが、この場合、リードフレームローディング部１００から第１超音波ウェルディング部５００ａまで、第１超音波ウェルディング部５００ａから第２超音波ウェルディング部５００ｂまで、第２超音波ウェルディング部５００ｂからアンローディング部６００までリードフレームをそれぞれ移送する合計３個のクランプ３１０が備えられることが好ましい。そして、この場合、前記３個のクランプ３１０は、３軸リニアモータによりそれぞれ個別に制御および駆動可能に構成されることが好ましい。
一方、リードフレームと超音波ウェルディングにより接合されるＤＢＣ基板は、基板ローディング部４００により供給される。前記基板ローディング部４００は、図６および図７に示されたように、基板昇降供給モジュール４１０と基板インサートモジュール４２０とを含む。
前記基板昇降供給モジュール４１０は、ＤＢＣ基板を多層積層した状態で自動供給する部分であり、基板カートリッジ４１１、プッシャ４１３および昇降駆動手段４１５を含む。
基板カートリッジ４１１は、ＤＢＣ基板を多層積層された状態で収容する部分であり、大体、直方体函体状に構成され、上下が開口され、内部の中央には隔壁が形成されてそれぞれＤＢＣ基板が積層される２つの隔室が形成されるように構成される。前記基板カートリッジ４１１は、図６に示されたように、支持プレート４１２上に設けられる。
プッシャ４１３は、前記基板カートリッジ４１１の内部に積層されたＤＢＣ基板を上昇移動させるものであり、支持ブロック４１３ｂと昇降棒４１３ａとを含む。前記支持ブロック４１３ｂは、基板カートリッジ４１１の内部に積層された基板を下方で支持するブロック体であり、前記昇降棒４１３ａは、支持ブロック４１３ｂを下方で支持しながら上下垂直方向に昇降する棒状部材であって、基板カートリッジ４１１の下側に垂直に配置され、前記支持プレート４１２を貫通して基板カートリッジ４１１の下部開口に挿入され、後述する昇降駆動手段４１５により上昇して前記支持ブロック４１３ｂおよびその上に積層されたＤＢＣ基板を上方に供給する。
前記昇降駆動手段４１５は、図６に示されたように、モータ４１５ａ、ボールスクリュー４１５ｂおよび昇降片４１６ｅを含む。モータ４１５ａとボールスクリュー４１５ｂは、ブラケットに並んで取り付けられた状態でベルト４１５ｃで連結され、ボールスクリュー４１５ｂのナットブロック４１５ｄには昇降片４１６ｅが結合される。
このような構成を通して、モータ４１５ａの作動によりボールスクリュー４１５ｂが回転し、ボールスクリュー４１５ｂに結合されたナットブロック４１５ｄが上昇し、ナットブロック４１５ｄに結合された昇降片４１６ｅおよびここに結合された昇降棒４１３ａが上昇して基板カートリッジ４１１の内部に積層されたＤＢＣ基板を押し上げる。積層されたＤＢＣ基板は、超音波ウェルディングのために、後述する基板インサートモジュール４２０により一つずつピックアップされて超音波ウェルディング部５００に供給されるが、積層されたＤＢＣ基板の個数が減ることで、自動でモータ４１５ａが作動して最上層のＤＢＣ基板を基板カートリッジ４１１の最上端の高さに常に一定に維持させる。
一方、図６に示されたように、前記基板インサートモジュール４２０は、基板昇降供給モジュール４１０によりローディングされるＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレール２００に供給する部分であり、ピックアップアーム４２２、水平移送手段４２４および昇降手段４２８を含む。
ピックアップアーム４２２は、前記基板カートリッジ４１１の一側の上部に配置され、水平および垂直移動により前記基板カートリッジ４１１に供給されたＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレール２００に供給する。このために、前記ピックアップアーム４２２は、先端部側に下方に向かって吸着ノズル４２２ａが取り付けられる。そして、前記ピックアップアーム４２２の他端部側には、エアシリンダ４２２ｂが備えられ、前記エアシリンダ４２２ｂの作動によってピックアップアーム４２２の水平位置が調節される。ここで、前記エアシリンダ４２２ｂは、下方でシリンダ支持ブラケット４２２ｃにより支持される。
前記ピックアップアーム４２２は、水平移送手段４２４により水平移動可能に構成される。図６および図７に示されたように、前記水平移送手段４２４は、移送プレート４２４ｆ、ボールスクリュー４２４ｂおよびモータ４２４ａを含む。
前記ボールスクリュー４２４ｂは、ピックアップアーム４２２の下側に長手方向に沿って平行に配置される。図７に示されたように、前記ボールスクリュー４２４ｂは、支持ブラケット４２６の垂直プレート４２６ｂの中央部に結合されて水平配置される支持板４２４ｃ上に設けられ、前記ボールスクリュー４２４ｂに結合されたナットブロック４２４ｅは、側方に配置された移送プレート４２４ｆの下端部側に結合される。そして、前記移送プレート４２４ｆの上端部は、前記ピックアップアーム４２２の一側面に結合される。前記移送プレート４２４ｆの外側面には、ＬＭガイド４２４ｇが設けられ、前記ＬＭガイド４２４ｇは、支持ブラケット４２６の垂直プレート４２６ｂの内側面に結合される。前記ボールスクリュー４２４ｂ（および支持板４２４ｃ）の下側には、モータ４２４ａが配置され、前記ボールスクリュー４２４ｂとモータ４２４ａは、ベルト４２４ｄにより連結される。
このような構成を通して、モータ４２４ａの作動によってベルト４２４ｄにより回転力が伝達されてボールスクリュー４２４ｂが回転してナットブロック４２４ｅが水平移動され、ナットブロック４２４ｅに結合された移送プレート４２４ｆが移動されることで、ピックアップアーム４２２が基板カートリッジ４１１に向かって、またはその反対方向に水平移送される。
一方、ピックアップアーム４２２が基板カートリッジ４１１から供給されたＤＢＣ基板をピックアップするためには、前記ピックアップアームが垂直に昇降可能に構成されなければならず、このために、基板インサートモジュール４２０は、昇降手段４２８をさらに含む。図６および図７に示されたように、前記昇降手段４２８は、ピックアップアーム４２２が取り付けられた前記支持ブラケット４２６全体を昇降移動させる昇降シリンダ４２８ａで構成されることが好ましい。前記昇降シリンダ４２８ａは、支持プレート４１２に取り付けられ、シリンダロッドが支持ブラケット４２６の水平プレート４２６ａの下方に結合されて支持ブラケット４２６を昇降させるように設けられる。そして、前記支持プレート４１２と支持ブラケット４２６の水平プレート４２６ａとの間には、安定した案内のために、ＬＭシャフト４２８ｂが設けられる。
このような構成を通して、最初の昇降シリンダ４２８ａの膨張により支持ブラケット４２６が上昇してピックアップアーム４２２が上昇した後、エアシリンダ４２２ｂの作動によりピックアップアーム４２２が水平方向に移動して基板カートリッジ４１１の上側に配置され、また昇降シリンダ４２８ａの収縮によりピックアップアーム４２２が下降して基板カートリッジ４１１にローディングされたＤＢＣ基板を吸着ピックアップし、また昇降シリンダ４２８ａの膨張によりピックアップアーム４２２が上昇した後、モータ４２４ａの作動によりピックアップアーム４２２を水平移動させてピックアップされたＤＢＣ基板をインデックスレール２００の上側に移送させ、また昇降シリンダ４２８ａの収縮によりピックアップアーム４２２を下降させてインデックスレール２００上にＤＢＣ基板を下ろした後、また元の位置に復帰する。このような動作の繰り返しによりＤＢＣ基板がインデックスレール２００に自動供給される。
インデックスレール２００上に安着されたリードフレームとＤＢＣ基板は、超音波ウェルディング部５００で相互接合される。前記超音波ウェルディング部５００は、インデックスレール２００を基準に前記基板ローディング部４００の反対側に位置される。図８には、前記超音波ウェルディング部５００の側面図が、図９には、前記超音波ウェルディング部５００の正面図がそれぞれ示される。図示されたように、前記超音波ウェルディング部５００は、超音波融着機５１０、Ｙ軸方向移送手段５２０、Ｘ軸方向移送手段５４０、Ｚ軸方向移送手段５３０および基板加圧固定手段５５０を含む。
超音波融着機５１０は、高周波電気エネルギーを振動エネルギーに変換し、振動により２つの母材の接合表面を融着させて接合する工具であって、振動子（図示しない）と、ブースター（図示しない）およびホーン５１２を含む。このような超音波融着機５１０の構造は、通常のものであるので、詳細な説明は省略する。本発明においては、このような超音波融着機５１０が図８に示されたように、インデックスレール２００の一側に支持プレート４１２上に配置され、ホーン５１２部分がインデックスレール２００の一側の上方に水平に配置されてＤＢＣ基板の上部に置かれたリードフレームを上方で加圧しながら振動させてＤＢＣ基板にリードフレームをウェルディング接合する。このために、前記超音波融着機５１０は、支持プレート４１２上に設けられた状態でＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸にそれぞれ移動可能に構成される。
前記超音波融着機５１０のＹ軸方向移送のためにＹ軸方向移送手段５２０が備えられる。前記Ｙ軸方向移送手段５２０は、図８および図９に示されたように、Ｙ軸移送モータ５２２とＹ軸移送プレート５２４とを含む。ここで、前記Ｙ軸移送モータ５２２は、リニアモータであり、前記Ｙ軸移送プレート５２４は、前記Ｙ軸移送モータ５２２の移動子（図示しない）に結合されてＹ軸方向に水平移動される。前記Ｙ軸移送モータ５２２は、Ｙ軸移送プレート５２４の一側の下部に結合され、Ｙ軸移送プレート５２４の他側の下部には、ＬＭガイドが配置される。
前記超音波融着機５１０のＺ軸方向移送のためにＺ軸方向移送手段５３０が備えられる。前記Ｚ軸方向移送手段５３０は、超音波融着機５１０のホーン５１２部分がリードフレームとＤＢＣ基板の超音波ウェルディング接合時に下方に押す加圧力を提供するように超音波融着機５１０をＺ軸方向に移動させる。
前記Ｚ軸方向移送手段５３０は、Ｚ軸移送モータ５３１とボールスクリュー５３３およびカプラー５３５を含む。図９に示されたように、前記Ｚ軸移送モータ５３１は、超音波融着機５１０の一側に軸が下方に向かうように配置され、下側に減速機５３１ａが連結される。減速機５３１ａには、スプロケットが結合され、ベルト５３２でボールスクリュー５３３と連結される。前記ボールスクリュー５３３は、前記Ｚ軸移送モータ５３１および減速機５３１ａの側方に並んで垂直に配置され、前記超音波融着機５１０の下側に配置されてボールスクリューブラケット５３３ａに回転可能に取り付けられる。前記ボールスクリュー５３３に結合されたナットブロック５３４は、カプラー５３５により超音波融着機５１０が設けられた支持プレート４１２の下側に結合される。
このような構成を通して、Ｚ軸移送モータ５３１が作動すると、減速機５３１ａを経てベルト５３２を通して回転力が伝達されてボールスクリュー５３３が回転し、ボールスクリュー５３３に結合されたナットブロック５３４が昇降する。これによって、前記ナットブロック５３４と結合されたカプラー５３５が昇降しながら支持プレート４１２および超音波融着機５１０が昇降する。
ここで、前記カプラー５３５は、ナットブロック５３４と支持プレート４１２を連結する単一部材で構成されてもよいが、本発明の好ましい実施例においては、第１カプラー５３５ａと第２カプラー５３５ｂとで構成される。前記第１カプラー５３５ａは、大体、内部にボールスクリュー５３３が挿入され得る空間が形成された円柱状に構成され、下部縁面が前記ナットブロック５３４とボルトなどの締結具により結合される。前記第１カプラー５３５ａの内部には溝が形成されており、ナットブロック５３４の昇降時、ボールスクリュー５３３との干渉が防止される。一方、前記第１カプラー５３５ａの上部には、第２カプラー５３５ｂが結合される。前記第２カプラー５３５ｂは、図９に示されたように、支持プレート４１２を下方で支持するブロック型本体と、それぞれ上下に突設された軸とを含んで構成される。そして、各軸の外周面にはねじ山が形成され、前記第１カプラー５３５ａおよび支持プレート４１２にそれぞれねじ結合される。
一方、前記超音波融着機５１０の昇降時、安定した案内のために、ガイド５３６が備えられることが好ましい。前記ガイド５３６は、ガイドブロック５３６ａとガイド棒５３６ｂとを含む。ガイドブロック５３６ａは、直方体ブロック体であって、中央に垂直に貫通溝が形成され、上記した第２カプラー５３５ｂおよびボールスクリュー５３３が通過できるように構成され、四隅部分には、ガイド棒５３６ｂがスライド可能に結合される。前記ガイド棒５３６ｂは、図９に示されたように、上端が支持プレート４１２の下部に結合され、他端は別の板に結合される。そして、前記支持プレート４１２とガイドブロック５３６ａとの間のガイド棒５３６ｂの外周面には、超音波融着機５１０の下降時、緩衝力を提供するためのばね５３６ｃが介在される。前記ガイドブロック５３６ａは、後述するＸ軸方向移送手段５４０のＸ軸移送モータ５４２と結合され、Ｘ軸方向に移動可能に構成される。
Ｘ軸方向移送手段５４０は、Ｘ軸移送モータ５４２とＸ軸移送ブロック５４６とを含む。前記Ｘ軸移送モータ５４２は、リニアモータで構成され、図８に示されたように、Ｙ軸移送プレート５２４上に結合された垂直ブラケット５４４に取り付けられる。そして、前記Ｘ軸移送ブロック５４６は、Ｘ軸移送モータ５４２の移動子（図示しない）と結合されてＸ軸方向に移送され、上部は、上記したＺ軸方向移送手段５３０のガイドブロック５３６ａに結合され、下部は、ボールスクリューブラケット５３３ａに結合される。そして、前記ボールスクリューブラケット５３３ａとＹ軸移送プレート５２４との間には、ＬＭガイド５３３ｂが設けられる。
一方、超音波ウェルディング部５００は、リードフレームとＤＢＣ基板の接合時、ＤＢＣ基板が動かないように固定するための基板加圧固定手段５５０をさらに含む。前記基板加圧固定手段５５０は、図５および図１０に示されたように、加圧固定具５５２と加圧シリンダ５５４とを含む。加圧固定具５５２は、インデックスレール２００の中央に配置されたＤＢＣ基板を上方で加圧するブロック体であり、上部に配置された加圧シリンダ５５４により昇降移動される。前記加圧シリンダ５５４は、別のブラケットに固定設置される。
図１０には、上述したような超音波ウェルディング部５００でリードフレームとＤＢＣ基板の接合が遂行される様子が示される。先ず、リードフレームは、リードフレーム移送部３００によりインデックスレール２００の超音波ウェルディング作業位置に供給され、リードフレーム移送部３００のクランプ３１０がリードフレームを把持固定している。そして、ＤＢＣ基板は、ピックアップアーム４２２に吸着ピックアップされた状態でインデックスレール２００に供給される。このとき、前記ピックアップアーム４２２は、ＤＢＣ基板を吸着ノズル４２２ａにより吸着した状態で下降し、ＤＢＣ基板の一側を加圧してインデックスレール２００上に固定する。また、インデックスレール２００の上側に備えられた基板加圧固定手段５５０の加圧シリンダ５５４が膨張することで加圧固定具５５２が下降してＤＢＣ基板の他側を加圧してインデックスレール２００上に固定する。このように、リードフレームとＤＢＣ基板がインデックスレール２００上に固定された状態で、超音波融着機５１０のホーン５１２がリードフレームとＤＢＣ基板の接合部を上側で加圧しながら振動を加え、リードフレームとＤＢＣ基板の超音波ウェルディング接合がなされる。このような超音波ウェルディング部５００は、図示されたように、一つ以上の複数個が備えられ、作業時間を短縮できるように構成されることが好ましい。
リードフレームとＤＢＣ基板の接合が完了すると、リードフレーム移送部３００のまた他のクランプ３１０が、リードフレームが接合されたＤＢＣ基板の完製品を把持してアンローディング部６００に移送する。アンローディング部６００には、マガジン６１０が備えられ、移送された完製品が多層積載後、搬出される。
以上、本発明の特定の実施例について詳述した。しかし、本発明の思想および範囲は、このような特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で多様に修正および変形が可能であるということを、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば理解するだろう。
従って、以上において記述した実施例は、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであるので、全ての面で例示的なものであって、限定的ではないものと理解すべきであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。 Hereinafter, the configuration and operation of an ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.
2 and 3, the ultrasonic welding apparatus according to the present invention includes a lead frame loading unit 100, an index rail 200, a lead frame transfer unit 300, a substrate loading unit 400, and an ultrasonic welding unit. 500 and an unloading unit 600.
The lead frame loading unit 100 is a part that automatically supplies a lead frame LF to be joined to the DBC substrate S, and includes a stack loader 110 and a separator 120 as shown in FIG.
The stack loader 110 moves up and down a number of lead frames LF in a stacked state and supplies the lead frames LF to the separator 120. As shown in FIG. 4, the stack loader 110 includes a motor 111 attached to an upwardly inclined “L” -shaped bracket 114, and a ball screw 112 connected to the motor 111 and a belt 113. The nut block 112 a coupled to the ball screw 112 is coupled to the lower end of the elevating stack 115. The elevating stack 115 is formed in a rectangular box shape with an open top, and a bar-shaped resting portion 116 is formed on the inner side so as to cross horizontally, and a plurality of lead frames LF are multi-layered. The lower part is coupled to the lower bracket by a guide means such as an LM guide 117 for smooth movement when the elevator is lifted.
On the other hand, the lead frame placed on the stack loader 110 is generally formed in a metal strip shape (or plate shape) extending horizontally, and the outlines of a plurality of lead frames attached to the DBC substrate are formed by punching. As shown in FIG. 4 (b), the stacking is carried out in a multi-layered manner on the refrigeration unit 116 disposed laterally inside the elevating stack 115.
When the motor 111 is operated through such a configuration, a rotational force is transmitted to the ball screw 112 by the belt 113 to rotate the ball screw 112, and the nut block 112a coupled to the ball screw 112 is moved. And since the nut block 112a is couple | bonded with the raising / lowering stack 115, the raising / lowering stack 115 will move as a result. Here, the motor 111 is a stepping motor capable of rotating in the forward and reverse directions, so that when the lead frame is supplied, the motor 111 rotates in the forward direction to raise the lift stack 115, and after all the stacked lead frames have been supplied. Will rotate in the opposite direction and return to its original position.
The lead frames supplied by the stack loader 110 are picked up and separated one by one by the separator 120 and supplied to the index rail 200 described later. As shown in FIG. 4, the separator 120 includes a pickup member 121, a rotary cylinder 123, and an elevating cylinder 125.
The pickup member 121 is a means for lifting a lead frame stacked on the uppermost layer of the lead frames stacked on the lift stack 115 of the stack loader 110, and is configured by a suction nozzle that picks up the lead frame by vacuum. It is preferable. As shown in the figure, the pickup member 121 is preferably provided in an appropriate number depending on the length of the lead frame, and is attached to the pickup member mounting piece 122.
A rotary cylinder 123 is provided above the pickup member mounting piece 122. The rotary cylinder 123 rotates the pickup member mounting piece 122 by 180 ° and transfers the lead frame picked up by the pickup member 121 to the index rail 200.
On the other hand, the pickup member 121 (and the pickup member mounting piece 122) is configured to be able to move up and down for pickup of the lead frame and supply to the index rail 200. A cylinder 125 is provided. As shown in FIG. 4, the rotary cylinder 123 is attached to the lower side of the rotary cylinder bracket 124, and the elevating cylinder bracket 126 is disposed on the upper side of the rotary cylinder bracket 124 so as to be spaced apart from each other. A lifting cylinder 125 is attached to the upper side of the cylinder bracket 126. The rod of the elevating cylinder 125 passes through the elevating cylinder bracket 126 and is coupled to the rotary cylinder bracket 124. The elevating cylinder bracket 126 is fixedly coupled to another bracket. Between the rotary cylinder bracket 124 and the elevating cylinder bracket 126, an LM shaft 127 for smoothly guiding the elevating and lowering of the rotary cylinder bracket 124 is provided. Guide means are provided. The lead frame picked up and transferred by the separator 120 is placed on an index rail 200 described later.
The index rail 200 is formed to extend in the longitudinal direction so as to cross the lead frame loading unit 100, the substrate loading unit 400, the ultrasonic welding unit 500, and the unloading unit 600 of the ultrasonic welding apparatus according to the present invention. The rail is a portion where the lead frame and the DBC substrate to be joined are rested.
As shown in FIG. 5, the index rail 200 is recessed at the center to form a step with both side edge portions, the DBC substrate S is placed at the recessed center, and the lead frame LF is The left and right ends are placed on the left and right edge portions of the index rail 200. Meanwhile, the central portion of the index rail 200 is preferably made of a cemented carbide so as to withstand a shock caused by vibration during ultrasonic welding. The index rail 200 is provided on the main frame 210 so as to be up / down as required.
The lead frame picked up by the separator 120 and placed on the index rail 200 is transferred to the ultrasonic welding unit 500 described later by the lead frame transfer unit 300. As shown in FIG. 5, the lead frame transfer unit 300 includes a clamp 310, a clamp bracket 312 and a linear motor 320.
The clamp 310 is configured such that the tongs move in directions opposite to each other by supplying and exhausting air, and presses and grips the side end of the lead frame in the vertical direction. Such a configuration of the clamp 310 is a normal one, and a detailed description thereof will be omitted. The clamp 310 is attached to the clamp bracket 312. As shown in FIG. 5, the clamp bracket 312 is formed in a “¬” shape, and a clamp 310 is attached to an upper portion of the horizontal portion, and the vertical portion is coupled to the linear motor 320 and horizontally moved. . Here, the linear motor 320 is formed to extend in the longitudinal direction at a lower portion on one side of the main frame 210 where the index rail 200 is provided.
Through such a configuration, the lead frame seated on the index rail 200 by the separator 120 of the lead frame loading unit 100 is gripped by the clamp 310 that is horizontally moved along the linear motor 320, and then is attached to the index rail 200. And horizontally transferred to the ultrasonic welding unit 500.
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, in the present invention, in order to shorten the process time, it is preferable that a plurality of ultrasonic welding units 500 are provided. A plurality of 300 clamps 310 are also preferably provided. As a preferred embodiment, the drawing shows two ultrasonic welding parts 500, that is, a first ultrasonic welding part 500a and a second ultrasonic welding part 500b that are spaced apart from each other, and will be described later. As described above, after a part of the lead frame is welded in the first ultrasonic welding unit 500a, the remaining lead frame is welded in the second ultrasonic welding unit 500b. In this case, from the lead frame loading unit 100 to the first ultrasonic welding unit 500a, from the first ultrasonic welding unit 500a to the second ultrasonic welding unit 500b, from the second ultrasonic welding unit 500b to the unloading unit 600. A total of three clamps 310 for transporting lead frames up to It is preferable to be. In this case, the three clamps 310 are preferably configured to be individually controlled and driven by a three-axis linear motor.
On the other hand, the DBC substrate bonded to the lead frame by ultrasonic welding is supplied by the substrate loading unit 400. As shown in FIGS. 6 and 7, the substrate loading unit 400 includes a substrate lifting / lowering supply module 410 and a substrate insert module 420.
The substrate raising / lowering supply module 410 is a portion that automatically supplies DBC substrates in a multi-layered state, and includes a substrate cartridge 411, a pusher 413, and a raising / lowering driving means 415.
The substrate cartridge 411 is a part that accommodates DBC substrates in a multilayered state. The substrate cartridge 411 is generally formed in a rectangular parallelepiped box shape. The upper and lower sides are opened, and a partition is formed in the center of the interior. Configured to form two compartments. The substrate cartridge 411 is provided on a support plate 412 as shown in FIG.
The pusher 413 moves up the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge 411, and includes a support block 413b and an elevating bar 413a. The support block 413b is a block body that supports the substrates stacked inside the substrate cartridge 411 below, and the elevating bar 413a is a bar-like member that moves up and down vertically while supporting the support block 413b below. It is vertically disposed below the substrate cartridge 411, penetrates through the support plate 412, is inserted into the lower opening of the substrate cartridge 411, and is lifted by an elevating drive means 415, which will be described later, and the support block 413b and above it. The DBC substrate laminated on the substrate is supplied upward.
As shown in FIG. 6, the elevating driving means 415 includes a motor 415a, a ball screw 415b, and an elevating piece 416e. The motor 415a and the ball screw 415b are connected to each other by a belt 415c while being mounted side by side with the bracket, and an elevating piece 416e is coupled to the nut block 415d of the ball screw 415b.
Through such a configuration, the operation of the motor 415a causes the ball screw 415b to rotate, the nut block 415d coupled to the ball screw 415b rises, the elevating piece 416e coupled to the nut block 415d, and the elevating rod coupled thereto 413a rises to push up the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge 411. The stacked DBC substrates are picked up one by one by a substrate insert module 420 (to be described later) and supplied to the ultrasonic welding unit 500 for ultrasonic welding, but the number of stacked DBC substrates is reduced. Thus, the motor 415a automatically operates to keep the uppermost DBC substrate at a constant height at the uppermost end of the substrate cartridge 411.
On the other hand, as shown in FIG. 6, the substrate insert module 420 is a part that picks up the DBC substrate loaded by the substrate lifting / lowering supply module 410 and supplies it to the index rail 200. The pickup arm 422, horizontal transfer means 424 and lifting means 428.
The pickup arm 422 is disposed on one side of the substrate cartridge 411, picks up the DBC substrate supplied to the substrate cartridge 411 by horizontal and vertical movement, and supplies it to the index rail 200. For this purpose, the pickup arm 422 is attached with a suction nozzle 422a downward on the tip side. An air cylinder 422b is provided on the other end side of the pickup arm 422, and the horizontal position of the pickup arm 422 is adjusted by the operation of the air cylinder 422b. Here, the air cylinder 422b is supported below by a cylinder support bracket 422c.
The pickup arm 422 is configured to be horizontally movable by horizontal transfer means 424. As shown in FIGS. 6 and 7, the horizontal transfer means 424 includes a transfer plate 424f, a ball screw 424b, and a motor 424a.
The ball screw 424b is disposed below the pickup arm 422 in parallel along the longitudinal direction. As shown in FIG. 7, the ball screw 424b is provided on a support plate 424c that is horizontally coupled to the center of the vertical plate 426b of the support bracket 426, and is a nut that is coupled to the ball screw 424b. The block 424e is coupled to the lower end side of the transfer plate 424f disposed on the side. The upper end of the transfer plate 424f is coupled to one side surface of the pickup arm 422. An LM guide 424g is provided on the outer surface of the transfer plate 424f, and the LM guide 424g is coupled to the inner surface of the vertical plate 426b of the support bracket 426. A motor 424a is disposed below the ball screw 424b (and the support plate 424c), and the ball screw 424b and the motor 424a are connected by a belt 424d.
Through such a configuration, the rotation force is transmitted by the belt 424d by the operation of the motor 424a, the ball screw 424b rotates, the nut block 424e moves horizontally, and the transfer plate 424f coupled to the nut block 424e moves. Thus, the pickup arm 422 is horizontally transferred toward the substrate cartridge 411 or in the opposite direction.
On the other hand, in order for the pickup arm 422 to pick up the DBC substrate supplied from the substrate cartridge 411, the pickup arm must be configured to be vertically movable. For this reason, the substrate insert module 420 includes a lifting means. 428 is further included. As shown in FIGS. 6 and 7, the elevating means 428 is preferably composed of an elevating cylinder 428 a that moves up and down the entire support bracket 426 to which the pickup arm 422 is attached. The elevating cylinder 428a is attached to the support plate 412, and the cylinder rod is provided below the horizontal plate 426a of the support bracket 426 so as to raise and lower the support bracket 426. An LM shaft 428b is provided between the support plate 412 and the horizontal plate 426a of the support bracket 426 for stable guidance.
Through such a configuration, after the support bracket 426 is raised by the expansion of the first elevating cylinder 428a and the pickup arm 422 is raised, the pickup arm 422 is moved in the horizontal direction by the operation of the air cylinder 422b and the upper side of the substrate cartridge 411. The pickup arm 422 is lowered by the contraction of the lift cylinder 428a to suck and pick up the DBC substrate loaded on the substrate cartridge 411. After the pickup arm 422 is lifted by the expansion of the lift cylinder 428a, the motor 424a The pickup arm 422 is moved horizontally by the operation to move the picked-up DBC board to the upper side of the index rail 200, and the pickup arm 422 is lowered by the contraction of the lifting cylinder 428a. After lowering the DBC substrate on the index rail 200 by, also returns to its original position. The DBC substrate is automatically supplied to the index rail 200 by repeating such an operation.
The lead frame seated on the index rail 200 and the DBC substrate are joined to each other by the ultrasonic welding unit 500. The ultrasonic welding unit 500 is positioned on the opposite side of the substrate loading unit 400 with respect to the index rail 200. 8 shows a side view of the ultrasonic welding unit 500, and FIG. 9 shows a front view of the ultrasonic welding unit 500. As illustrated, the ultrasonic welding unit 500 includes an ultrasonic fusion machine 510, a Y-axis direction transfer unit 520, an X-axis direction transfer unit 540, a Z-axis direction transfer unit 530, and a substrate pressure fixing unit 550. Including.
The ultrasonic fusion machine 510 is a tool for converting high-frequency electrical energy into vibration energy and fusing the joining surfaces of two base materials by vibration to join a vibrator (not shown) and a booster (not shown). Not) and horn 512. Since the structure of such an ultrasonic fusion machine 510 is normal, detailed description thereof is omitted. In the present invention, as shown in FIG. 8, such an ultrasonic fusion machine 510 is arranged on the support plate 412 on one side of the index rail 200, and the horn 512 portion is on one side of the index rail 200. The lead frame placed horizontally above and placed on the upper part of the DBC substrate is vibrated while being pressed upward to weld-bond the lead frame to the DBC substrate. Therefore, the ultrasonic fusion machine 510 is configured to be movable on the X axis, the Y axis, and the Z axis while being provided on the support plate 412.
A Y-axis direction transfer unit 520 is provided for transferring the ultrasonic fusion machine 510 in the Y-axis direction. The Y-axis direction transfer unit 520 includes a Y-axis transfer motor 522 and a Y-axis transfer plate 524 as shown in FIGS. Here, the Y-axis transfer motor 522 is a linear motor, and the Y-axis transfer plate 524 is coupled to a mover (not shown) of the Y-axis transfer motor 522 and horizontally moved in the Y-axis direction. The Y-axis transfer motor 522 is coupled to a lower portion on one side of the Y-axis transfer plate 524, and an LM guide is disposed on the lower portion on the other side of the Y-axis transfer plate 524.
A Z-axis direction transfer unit 530 is provided for transferring the ultrasonic fusion machine 510 in the Z-axis direction. The Z-axis direction transfer means 530 provides the Z-axis transfer means 530 to the Z-axis so that the horn 512 portion of the ultrasonic fuser 510 provides a pressing force to push downward when ultrasonic welding the lead frame and the DBC substrate. Move in the axial direction.
The Z-axis direction transfer unit 530 includes a Z-axis transfer motor 531, a ball screw 533, and a coupler 535. As shown in FIG. 9, the Z-axis transfer motor 531 is disposed on one side of the ultrasonic fusion machine 510 so that the shaft is directed downward, and the speed reducer 531a is connected to the lower side. A sprocket is coupled to the speed reducer 531 a and is connected to a ball screw 533 by a belt 532. The ball screw 533 is vertically arranged alongside the Z-axis transfer motor 531 and the speed reducer 531a, and is disposed below the ultrasonic fusion machine 510 so as to be rotatably attached to the ball screw bracket 533a. It is done. The nut block 534 coupled to the ball screw 533 is coupled to the lower side of the support plate 412 provided with the ultrasonic fusion machine 510 by a coupler 535.
When the Z-axis transfer motor 531 operates through such a configuration, the rotational force is transmitted through the belt 532 via the speed reducer 531a, the ball screw 533 rotates, and the nut block 534 coupled to the ball screw 533 moves up and down. Accordingly, the support plate 412 and the ultrasonic fusion machine 510 are raised and lowered while the coupler 535 coupled to the nut block 534 is raised and lowered.
Here, the coupler 535 may be a single member that connects the nut block 534 and the support plate 412, but in a preferred embodiment of the present invention, the coupler 535 is composed of a first coupler 535a and a second coupler 535b. Is done. The first coupler 535a is generally formed in a columnar shape in which a space into which the ball screw 533 can be inserted is formed, and a lower edge surface is coupled to the nut block 534 by a fastener such as a bolt. A groove is formed in the first coupler 535a to prevent interference with the ball screw 533 when the nut block 534 is moved up and down. Meanwhile, a second coupler 535b is coupled to the top of the first coupler 535a. As shown in FIG. 9, the second coupler 535b includes a block-type main body that supports the support plate 412 below, and a shaft that protrudes vertically. A thread is formed on the outer peripheral surface of each shaft, and is screwed to the first coupler 535a and the support plate 412, respectively.
Meanwhile, a guide 536 is preferably provided for stable guidance when the ultrasonic fusion machine 510 is raised and lowered. The guide 536 includes a guide block 536a and a guide bar 536b. The guide block 536a is a rectangular parallelepiped block body, and a through groove is vertically formed in the center, and is configured to allow the second coupler 535b and the ball screw 533 to pass therethrough. A guide bar 536b slides at the four corners. Combined as possible. As shown in FIG. 9, the guide rod 536b has an upper end coupled to the lower portion of the support plate 412 and the other end coupled to another plate. A spring 536c is provided on the outer peripheral surface of the guide bar 536b between the support plate 412 and the guide block 536a to provide a buffering force when the ultrasonic fusion machine 510 is lowered. The guide block 536a is coupled to an X-axis transfer motor 542 of an X-axis direction transfer unit 540, which will be described later, and is configured to be movable in the X-axis direction.
The X-axis direction transfer unit 540 includes an X-axis transfer motor 542 and an X-axis transfer block 546. The X-axis transfer motor 542 is a linear motor and is attached to a vertical bracket 544 coupled to a Y-axis transfer plate 524 as shown in FIG. The X-axis transfer block 546 is coupled to a mover (not shown) of the X-axis transport motor 542 and is transported in the X-axis direction, and the upper portion is coupled to the guide block 536a of the Z-axis direction transport means 530 described above. The lower part is coupled to the ball screw bracket 533a. An LM guide 533b is provided between the ball screw bracket 533a and the Y-axis transfer plate 524.
Meanwhile, the ultrasonic welding unit 500 further includes a substrate pressure fixing unit 550 for fixing the DBC substrate so as not to move when the lead frame and the DBC substrate are joined. As shown in FIGS. 5 and 10, the substrate pressure fixing means 550 includes a pressure fixing tool 552 and a pressure cylinder 554. The pressure fixture 552 is a block body that pressurizes the DBC substrate disposed at the center of the index rail 200 upward, and is moved up and down by a pressure cylinder 554 disposed at the top. The pressure cylinder 554 is fixedly installed on another bracket.
FIG. 10 illustrates a state in which the lead frame and the DBC substrate are joined in the ultrasonic welding unit 500 as described above. First, the lead frame is supplied to the ultrasonic welding work position of the index rail 200 by the lead frame transfer unit 300, and the clamp 310 of the lead frame transfer unit 300 holds and fixes the lead frame. Then, the DBC substrate is supplied to the index rail 200 while being sucked and picked up by the pickup arm 422. At this time, the pickup arm 422 is lowered while the DBC substrate is sucked by the suction nozzle 422a, and pressurizes one side of the DBC substrate and fixes it on the index rail 200. Further, when the pressure cylinder 554 of the substrate pressure fixing means 550 provided on the upper side of the index rail 200 is expanded, the pressure fixing tool 552 is lowered to pressurize the other side of the DBC substrate and onto the index rail 200. Fix it. In this way, with the lead frame and the DBC substrate fixed on the index rail 200, the horn 512 of the ultrasonic fusion machine 510 applies vibration while pressing the joint between the lead frame and the DBC substrate on the upper side. Ultrasonic welding joining between the frame and the DBC substrate is performed. As shown in the drawing, the ultrasonic welding unit 500 is preferably provided with one or more plural pieces so as to shorten the working time.
When the joining of the lead frame and the DBC substrate is completed, another clamp 310 of the lead frame transfer unit 300 grips and transfers the completed product of the DBC substrate to which the lead frame is joined to the unloading unit 600. The unloading unit 600 is provided with a magazine 610, and the transferred finished product is carried out after being stacked in multiple layers.
The specific embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the spirit and scope of the present invention are not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field to which will belong will understand.
Accordingly, the embodiments described above are provided in order to fully inform those skilled in the art of the technical field to which the present invention pertains the scope of the invention. However, it should be understood that the invention is not limiting and the invention is only defined by the scope of the claims.

１００：リードフレームローディング部、１１０：スタックローダ
１１１：モータ、１１２：ボールスクリュー
１１２ａ：ナットブロック、１１３：ベルト
１１４：ブラケット、１１５：昇降スタック
１１６：安置部、１１７：ＬＭガイド
１２０：セパレータ、１２１：ピックアップ部材
１２２：ピックアップアーム、１２３：ロータリシリンダ
１２４：ロータリシリンダブラケット、１２５：昇降シリンダ
１２６：昇降シリンダブラケット、１２７：ＬＭシャフト
２００：インデックスレール、２１０：メインフレーム
３００：リードフレーム移送部、３１０：クランプ
３１２：クランプブラケット、３２０：リニアモータ
４００：基板ローディング部、４１０：基板昇降供給モジュール
４１１：基板カートリッジ、４１２：支持プレート
４１３：プッシャ、４１３ａ：昇降棒
４１３ｂ：支持ブロック、４１５：昇降駆動手段
４１５ａ：モータ、４１５ｂ：ボールスクリュー
４１５ｃ：ベルト、４１５ｄ：ナットブロック
４１６ｅ：昇降片、４２０：基板インサートモジュール
４２２：ピックアップアーム、４２２ａ：吸着ノズル
４２２ｂ：エアシリンダ、４２２ｃ：シリンダ支持ブラケット
４２４：水平移送手段、４２４ａ：モータ
４２４ｂ：ボールスクリュー、４２４ｃ：支持板
４２４ｄ：ベルト、４２４ｅ：ナットブロック
４２４ｆ：移送プレート、４２４ｇ：ＬＭガイド
４２６：支持ブラケット、４２６ａ：水平プレート
４２６ｂ：垂直プレート、４２８：昇降手段
４２８ａ：昇降シリンダ、４２８ｂ：ＬＭシャフト
５００：超音波ウェルディング部、５１０：超音波融着機
５１２：ホーン、５１４：支持プレート
５２０：Ｙ軸方向移送手段、５２２：Ｙ軸移送モータ
５２４：Ｙ軸移送プレート、５３０：Ｚ軸方向移送手段
５３１：Ｚ軸移送モータ、５３１ａ：減速機
５３２：ベルト、５３３：ボールスクリュー
５３３ａ：ボールスクリューブラケット、５３３ｂ：ＬＭガイド
５３４：ナットブロック、５３５：カプラー
５３５ａ：第１カプラー、５３５ｂ：第２カプラー
５３６：ガイド、５３６ａ：ガイドブロック
５３６ｂ：ガイド棒、５３６ｃ：ばね
５４０：Ｘ軸方向移送手段、５４２：Ｘ軸移送モータ
５４４：垂直ブラケット、５４６：Ｘ軸移送ブロック
５５０：基板加圧固定手段、５５２：加圧固定具
５５４：加圧シリンダ、６００：アンローディング部
６１０：マガジン 100: Lead frame loading section, 110: Stack loader 111: Motor, 112: Ball screw 112a: Nut block, 113: Belt 114: Bracket, 115: Lift stack 116: Rest section, 117: LM guide 120: Separator, 121: Pickup member 122: Pickup arm, 123: Rotary cylinder 124: Rotary cylinder bracket, 125: Lift cylinder 126: Lift cylinder bracket, 127: LM shaft 200: Index rail, 210: Main frame 300: Lead frame transfer section, 310: Clamp 312: Clamp bracket, 320: Linear motor 400: Substrate loading unit, 410: Substrate lifting / lowering supply module 411: Substrate cartridge, 412: Support plate 13: Pusher, 413a: Lifting rod 413b: Support block, 415: Lifting drive means 415a: Motor, 415b: Ball screw 415c: Belt, 415d: Nut block 416e: Lifting piece, 420: Substrate insert module 422: Pickup arm, 422a : Suction nozzle 422b: air cylinder, 422c: cylinder support bracket 424: horizontal transfer means, 424a: motor 424b: ball screw, 424c: support plate 424d: belt, 424e: nut block 424f: transfer plate, 424g: LM guide 426: Support bracket, 426a: horizontal plate 426b: vertical plate, 428: elevating means 428a: elevating cylinder, 428b: LM shaft 500: ultrasonic welding section, 510: ultrasonic melting Machine 512: Horn, 514: Support plate 520: Y-axis direction transfer means, 522: Y-axis transfer motor 524: Y-axis transfer plate, 530: Z-axis direction transfer means 531: Z-axis transfer motor, 531a: Reducer 532: Belt, 533: Ball screw 533a: Ball screw bracket, 533b: LM guide 534: Nut block, 535: Coupler 535a: First coupler, 535b: Second coupler 536: Guide, 536a: Guide block 536b: Guide rod, 536c: Spring 540: X-axis direction transfer means, 542: X-axis transfer motor 544: vertical bracket, 546: X-axis transfer block 550: substrate pressure fixing means, 552: pressure fixing tool 554: pressure cylinder, 600: unloading Part 610: Magazine

Claims (22)

半導体基板の超音波ウェルディング接合装置であって、
リードフレームを供給するリードフレームローディング部１００と；ＤＢＣ基板を供給する基板ローディング部４００と；前記ＤＢＣ基板とリードフレームが安置されるインデックスレール２００と；前記インデックスレール２００に安置されたリードフレームとＤＢＣ基板を超音波ウェルディングにより接合する超音波ウェルディング部５００と；前記超音波ウェルディング部５００で接合されたリードフレームとＤＢＣ基板を搬出するアンローディング部６００とを含み；
前記超音波ウェルディング部５００は、
前記インデックスレール２００の一側に配置され、ホーン５１２がインデックスレール２００の一側の上方に水平に配置されてＤＢＣ基板の上部に置かれたリードフレームを上方で加圧しながら振動させ、ＤＢＣ基板にリードフレームをウェルディング接合する超音波融着機５１０と；
前記超音波融着機５１０をＹ軸方向に移送するＹ軸方向移送手段５２０と；
前記超音波融着機５１０をＸ軸方向に移送するＸ軸方向移送手段５４０と；
前記超音波融着機５１０をＺ軸方向に移送するＺ軸方向移送手段５３０とを含むことを特徴とする、半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 An ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate,
A lead frame loading unit 100 for supplying a lead frame; a substrate loading unit 400 for supplying a DBC substrate; an index rail 200 on which the DBC substrate and the lead frame are placed; a lead frame and DBC placed on the index rail 200; An ultrasonic welding unit 500 for bonding substrates by ultrasonic welding; a lead frame bonded by the ultrasonic welding unit 500 and an unloading unit 600 for unloading a DBC substrate;
The ultrasonic welding unit 500 includes:
A lead frame placed on one side of the index rail 200 and horizontally arranged above the one side of the index rail 200 and placed on the upper part of the DBC board is vibrated while pressing upward, and the DBC board An ultrasonic fusion machine 510 for welding the lead frame;
Y-axis direction transfer means 520 for transferring the ultrasonic fusion machine 510 in the Y-axis direction;
X-axis direction transfer means 540 for transferring the ultrasonic fusion machine 510 in the X-axis direction;
An ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate, comprising: Z-axis direction transfer means 530 for transferring the ultrasonic fusion machine 510 in the Z-axis direction. 前記リードフレームローディング部１００は、
多数のリードフレームを多層積載された状態で昇降移動させるスタックローダ１１０と；
前記スタックローダ１１０に積載されて供給されるリードフレームを一つずつピックアップ分離し、前記インデックスレール２００に供給するセパレータ１２０とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The lead frame loading unit 100 includes:
A stack loader 110 that moves up and down a plurality of lead frames in a multi-layered state;
The ultrasonic wave of a semiconductor substrate according to claim 1, further comprising: a separator 120 that picks up and separates the lead frames loaded and supplied on the stack loader 110 and supplies the lead frames to the index rail 200. Welding bonding equipment. 前記スタックローダ１１０は、
モータ１１１と；前記モータ１１１とベルト１１３により連結されるボールスクリュー１１２と；前記ボールスクリュー１１２に結合されるナットブロック１１２ａと；内側に多数個のリードフレームが積層され、前記ナットブロック１１２ａと結合されてモータ１１１の駆動により昇下降する昇降スタック１１５とを含むことを特徴とする、請求項２に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The stack loader 110
A motor 111; a ball screw 112 coupled to the motor 111 by a belt 113; a nut block 112a coupled to the ball screw 112; a plurality of lead frames are laminated on the inside and coupled to the nut block 112a The ultrasonic welding joining apparatus for a semiconductor substrate according to claim 2, further comprising an elevating stack 115 that moves up and down by driving a motor 111. 前記セパレータ１２０は、
前記スタックローダ１１０に積層されたリードフレームのうち最上層に積層されたリードフレームを持ち上げるピックアップ部材１２１と；前記ピックアップ部材１２１が取り付けられるピックアップ部材装着片１２２と；前記ピックアップ部材装着片１２２を回転させ、ピックアップ部材１２１によりピックアップされたリードフレームをインデックスレール２００に移送するロータリシリンダ１２３と；前記ロータリシリンダ１２３の上側に結合される昇降シリンダ１２５とを含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The separator 120 is
A pickup member 121 that lifts the lead frame stacked on the top layer of the lead frames stacked on the stack loader 110; a pickup member mounting piece 122 to which the pickup member 121 is mounted; and the pickup member mounting piece 122 is rotated. 4. A rotary cylinder 123 for transferring a lead frame picked up by a pickup member 121 to the index rail 200; and an elevating cylinder 125 coupled to the upper side of the rotary cylinder 123. The ultrasonic welding joining apparatus of the semiconductor substrate as described. 前記インデックスレール２００は、中央部が凹に陥没して両側縁部分と段差をなすように構成され、ＤＢＣ基板は、前記凹な中央部に安置され、リードフレームは、前記ＤＢＣ基板の上側に配置され、左右両端が前記インデックスレール２００の左右縁部分に安置されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The index rail 200 is configured such that the central portion is recessed and forms a step with both side edge portions, the DBC substrate is placed at the concave central portion, and the lead frame is disposed above the DBC substrate. 2. The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 1, wherein both left and right ends are placed on left and right edge portions of the index rail 200. 前記リードフレームローディング部１００からインデックスレール２００に供給されたリードフレームを前記超音波ウェルディング部５００に移送し、
超音波ウェルディング部５００で接合されたリードフレームとＤＢＣ基板を前記アンローディング部６００に移送するリードフレーム移送部３００をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The lead frame supplied from the lead frame loading unit 100 to the index rail 200 is transferred to the ultrasonic welding unit 500,
The ultrasonic well of the semiconductor substrate of claim 1, further comprising a lead frame transfer unit 300 that transfers the lead frame and the DBC substrate joined by the ultrasonic welding unit 500 to the unloading unit 600. Bonding equipment. 前記リードフレーム移送部３００は、
前記リードフレームの側端部を把持するクランプ３１０と；前記クランプ３１０を水平移動させるリニアモータ３２０とを含むことを特徴とする、請求項６に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The lead frame transfer unit 300 includes:
The apparatus for ultrasonic welding of a semiconductor substrate according to claim 6, comprising: a clamp 310 that grips a side end portion of the lead frame; and a linear motor 320 that horizontally moves the clamp 310. 前記基板ローディング部４００は、
ＤＢＣ基板を多層積層した状態で昇降供給する基板昇降供給モジュール４１０と；
前記基板昇降供給モジュール４１０により供給されるＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレール２００に供給する基板インサートモジュール４２０とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The substrate loading unit 400 includes:
A substrate lifting and lowering supply module 410 that lifts and lowers DBC substrates in a multi-layered state;
The apparatus of claim 1, further comprising a substrate insert module (420) that picks up a DBC substrate supplied by the substrate lifting / lowering supply module (410) and supplies the DBC substrate to the index rail (200). . 前記基板昇降供給モジュール４１０は、
ＤＢＣ基板を多層積層された状態で収容する基板カートリッジ４１１と；前記基板カートリッジ４１１の内部に積層されたＤＢＣ基板を押して上昇移動させるプッシャ４１３と；前記プッシャ４１３を昇降させる昇降駆動手段４１５とを含むことを特徴とする、請求項８に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The substrate lifting / lowering supply module 410 includes:
A substrate cartridge 411 that accommodates the DBC substrates in a multi-layered state; a pusher 413 that pushes and moves the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge 411; and a lift drive unit 415 that moves the pusher 413 up and down. 9. The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 8, wherein the ultrasonic welding apparatus is a semiconductor substrate. 前記プッシャ４１３は、基板カートリッジ４１１の内部に積層されたＤＢＣ基板を下方で支持する支持ブロック４１３ｂと；前記支持ブロック４１３ｂを下方で支持しながら上下垂直方向に昇降する昇降棒４１３ａとを含むことを特徴とする、請求項９に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The pusher 413 includes a support block 413b that supports the DBC substrate stacked inside the substrate cartridge 411 below; and a lift bar 413a that moves up and down vertically while supporting the support block 413b below. The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 9, wherein the apparatus is an ultrasonic welding apparatus. 前記昇降駆動手段４１５は、
モータ４１５ａと；前記モータ４１５ａとベルト４１５ｃにより連結されるボールスクリュー４１５ｂと；前記ボールスクリュー４１５ｂに結合されるナットブロック４１５ｄと；前記プッシャ４１３の昇降棒４１３ａが結合され、前記ナットブロック４１５ｄに結合されて昇降する昇降片４１６ｅとを含むことを特徴とする、請求項９に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The lifting drive means 415 includes:
A motor 415a; a ball screw 415b coupled to the motor 415a and a belt 415c; a nut block 415d coupled to the ball screw 415b; and an elevating rod 413a of the pusher 413, coupled to the nut block 415d. The ultrasonic substrate welding joining apparatus for a semiconductor substrate according to claim 9, further comprising an elevating piece 416 e that elevates and lowers. 前記基板インサートモジュール４２０は、
前記基板カートリッジ４１１の一側の上部に配置され、水平および垂直移動により前記基板カートリッジ４１１に供給されたＤＢＣ基板をピックアップしてインデックスレール２００に供給するピックアップアーム４２２と；
前記ピックアップアーム４２２を水平移動させる水平移送手段４２４と；
前記ピックアップアーム４２２を昇降移動させる昇降手段４２８とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The substrate insert module 420 includes
A pickup arm 422 disposed on one side of the substrate cartridge 411 and picking up a DBC substrate supplied to the substrate cartridge 411 by horizontal and vertical movement and supplying the DBC substrate to the index rail 200;
Horizontal transfer means 424 for horizontally moving the pickup arm 422;
The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 9, further comprising elevating means 428 for elevating and moving the pickup arm 422. 前記ピックアップアーム４２２は、
先端部側に下方に向かって取り付けられる吸着ノズル４２２ａと；
ピックアップアーム４２２の水平位置を調節するためのエアシリンダ４２２ｂとを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The pickup arm 422 is
A suction nozzle 422a attached downward to the tip side;
13. The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 12, further comprising an air cylinder 422b for adjusting a horizontal position of the pickup arm 422. 前記水平移送手段４２４は、ボールスクリュー４２４ｂおよびモータ４２４ａを含み；
前記ボールスクリュー４２４ｂは、ピックアップアーム４２２の下側に長手方向に沿って平行に配置され、前記ボールスクリュー４２４ｂに結合されたナットブロック４２４ｅは、側方に配置された移送プレート４２４ｆの下端部側に結合され、前記移送プレート４２４ｆの上端部は、前記ピックアップアーム４２２の一側面に結合され、前記移送プレート４２４ｆの外側面には、ＬＭガイド４２４ｇが設けられ、前記ＬＭガイド４２４ｇは、支持ブラケット４２６の垂直プレート４２６ｂの内側面に結合され、前記ボールスクリュー４２４ｂの下側には、モータ４２４ａが配置され、前記ボールスクリュー４２４ｂとモータ４２４ａは、ベルト４２４ｄにより連結されたことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The horizontal transfer means 424 includes a ball screw 424b and a motor 424a;
The ball screw 424b is disposed in parallel along the longitudinal direction below the pickup arm 422, and the nut block 424e coupled to the ball screw 424b is disposed on the lower end side of the transfer plate 424f disposed on the side. The upper end of the transfer plate 424f is connected to one side surface of the pickup arm 422. An LM guide 424g is provided on the outer surface of the transfer plate 424f, and the LM guide 424g is connected to the support bracket 426. The motor 424a is disposed below the ball screw 424b and is coupled to an inner surface of the vertical plate 426b, and the ball screw 424b and the motor 424a are connected by a belt 424d. Ultrasonic welding of a semiconductor substrate as described in Ring junction device. 前記昇降手段４２８は、
前記ピックアップアーム４２２と水平移送手段４２４が取り付けられる支持ブラケット４２６と、前記支持ブラケット４２６を昇降移動させる昇降シリンダ４２８ａとを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The lifting means 428 includes:
The ultrasonic welding of a semiconductor substrate according to claim 12, further comprising: a support bracket 426 to which the pickup arm 422 and a horizontal transfer means 424 are attached; and a lift cylinder 428a for moving the support bracket 426 up and down. Joining device. 前記Ｚ軸方向移送手段５３０は、
前記超音波融着機５１０の一側に軸が下方に向かうように配置されたＺ軸移送モータ５３１と；
前記Ｚ軸移送モータ５３１の側方に並んで垂直に配置され、前記超音波融着機５１０の下側に配置されてベルト５３２によりＺ軸移送モータ５３１と連結されるボールスクリュー５３３と；
前記ボールスクリュー５３３に結合され、Ｚ軸移送モータ５３１の作動によって昇降するナットブロック５３４と；
下部は前記ナットブロック５３４と連結され、上部は前記超音波融着機５１０に連結されるカプラー５３５とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The Z-axis direction transfer means 530 includes:
A Z-axis transfer motor 531 disposed on one side of the ultrasonic fusion machine 510 such that the axis is directed downward;
A ball screw 533 which is vertically arranged next to the side of the Z-axis transfer motor 531 and which is disposed below the ultrasonic fusion machine 510 and connected to the Z-axis transfer motor 531 by a belt 532;
A nut block 534 that is coupled to the ball screw 533 and moves up and down by the operation of the Z-axis transfer motor 531;
The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a lower part is connected to the nut block 534, and an upper part is a coupler 535 connected to the ultrasonic fusion machine 510. 前記カプラー５３５は、第１カプラー５３５ａと第２カプラー５３５ｂとで構成され；
前記第１カプラー５３５ａは、内部にボールスクリュー５３３が挿入され得る空間が形成された円柱状に構成され、下部縁面が前記ナットブロック５３４と結合され；
前記第２カプラー５３５ｂは、前記第１カプラー５３５ａの上部に結合され、前記超音波融着機５１０を支持する支持プレート４１２を下方で支持するブロック型本体と、前記ブロック型本体の上下にそれぞれ突設された軸とを含んで構成され、前記各軸の外周面にはねじ山が形成され、前記第１カプラー５３５ａおよび支持プレート４１２にそれぞれねじ結合されることを特徴とする、請求項１６に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The coupler 535 includes a first coupler 535a and a second coupler 535b;
The first coupler 535a is formed in a cylindrical shape in which a space into which the ball screw 533 can be inserted is formed, and a lower edge surface is coupled to the nut block 534;
The second coupler 535b is coupled to the upper portion of the first coupler 535a and protrudes above and below the block type main body for supporting the support plate 412 supporting the ultrasonic fusion machine 510 below. 17, wherein a screw thread is formed on an outer peripheral surface of each shaft, and the first coupler 535 a and the support plate 412 are respectively screwed to each other. The ultrasonic welding joining apparatus of the semiconductor substrate as described. 前記超音波融着機５１０の昇降時、安定した案内のためのガイド５３６をさらに含み；
前記ガイド５３６は、前記支持プレート４１２の下部に結合されるガイド棒５３６ｂと、中央に垂直に貫通溝が形成され、前記第２カプラー５３５ｂおよびボールスクリュー５３３が通過できるように構成され、エッジ部分に前記ガイド棒５３６ｂがスライド可能に結合されるガイドブロック５３６ａとを含むことを特徴とする、請求項１７に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 A guide 536 for stable guidance when the ultrasonic fusion machine 510 is moved up and down;
The guide 536 has a guide bar 536b coupled to the lower portion of the support plate 412 and a through groove formed vertically in the center so that the second coupler 535b and the ball screw 533 can pass therethrough. The apparatus of claim 17, wherein the guide bar 536b includes a guide block 536a to which the guide bar 536b is slidably coupled. 前記支持プレート４１２とガイドブロック５３６ａとの間のガイド棒５３６ｂの外周面には、超音波融着機５１０の下降時、緩衝力を提供するためのばね５３６ｃが介在されたことを特徴とする、請求項１８に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 A spring 536c is provided on the outer peripheral surface of the guide bar 536b between the support plate 412 and the guide block 536a to provide a buffering force when the ultrasonic fusion machine 510 is lowered. The ultrasonic welding joining apparatus of the semiconductor substrate of Claim 18. 前記Ｘ軸方向移送手段５４０は、Ｘ軸移送モータ５４２とＸ軸移送ブロック５４６とを含み；
前記Ｘ軸移送モータ５４２は、リニアモータで構成され、前記Ｘ軸移送ブロック５４６は、Ｘ軸移送モータ５４２と結合されてＸ軸方向に移送され、上部は前記ガイドブロック５３６ａに結合され、下部は前記ボールスクリュー５３３が回転可能に取り付けられたボールスクリューブラケット５３３ａに結合されたことを特徴とする、請求項１８に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The X-axis direction transfer means 540 includes an X-axis transfer motor 542 and an X-axis transfer block 546;
The X-axis transfer motor 542 is a linear motor, and the X-axis transfer block 546 is coupled to the X-axis transfer motor 542 to be transported in the X-axis direction, the upper part is coupled to the guide block 536a, and the lower part is 19. The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 18, wherein the ball screw 533 is coupled to a ball screw bracket 533a that is rotatably mounted. 前記インデックスレール２００上に安置されたＤＢＣ基板を上方で加圧固定する基板加圧固定手段５５０をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The ultrasonic welding apparatus for a semiconductor substrate according to claim 1, further comprising a substrate pressing and fixing unit 550 for pressing and fixing a DBC substrate placed on the index rail 200 upward. 前記基板加圧固定手段５５０は、ＤＢＣ基板の表面を上方で加圧する加圧固定具５５２と；前記加圧固定具５５２を昇降移動させる加圧シリンダ５５４とを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の半導体基板の超音波ウェルディング接合装置。 The substrate pressing and fixing means 550 includes a pressing fixture 552 that pressurizes the surface of the DBC substrate upward; and a pressing cylinder 554 that moves the pressing fixture 552 up and down. 21. An ultrasonic welding apparatus for semiconductor substrates according to 21.
JP2018506061A 2015-04-14 2016-04-12 Ultrasonic welding equipment for semiconductor substrates Active JP6433618B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150052160A KR101619782B1 (en) 2015-04-14 2015-04-14 Apparatus for bonding the semiconductor substrate by ultrasonic welding
KR10-2015-0052160 2015-04-14
PCT/KR2016/003816 WO2016167526A1 (en) 2015-04-14 2016-04-12 Ultrasonic-welding joining apparatus of semiconductor substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018512746A JP2018512746A (en) 2018-05-17
JP6433618B2 true JP6433618B2 (en) 2018-12-05

Family

ID=56024949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018506061A Active JP6433618B2 (en) 2015-04-14 2016-04-12 Ultrasonic welding equipment for semiconductor substrates

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6433618B2 (en)
KR (1) KR101619782B1 (en)
CN (1) CN107636811B (en)
DE (1) DE112016001267B4 (en)
WO (1) WO2016167526A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110891726B (en) * 2017-04-04 2021-08-24 库利克和索夫工业公司 Ultrasonic welding system and method of use
CN109841546A (en) * 2019-03-05 2019-06-04 苏州旭芯翔智能设备有限公司 A kind of diode rectifier production system
CN109940316B (en) * 2019-04-03 2024-03-01 无锡奥特维科技股份有限公司 Diode welding equipment, welding method and series welding machine
CN110676232B (en) * 2019-08-30 2022-05-24 华为技术有限公司 Semiconductor device packaging structure, manufacturing method thereof and electronic equipment
CN112802786B (en) * 2021-04-12 2021-06-25 四川旭茂微科技有限公司 Stacking device of semiconductor lead frame
CN113507781B (en) * 2021-07-13 2022-06-24 吉安满坤科技股份有限公司 Manufacturing process of high-frequency high-speed 5G printed circuit board
CN113751855A (en) * 2021-10-09 2021-12-07 成都林瑞峰科技有限公司 Non-rotating button-free high-frequency processing equipment
CN114630500B (en) * 2021-10-12 2024-02-23 祥博传热科技股份有限公司 Welding device for high-heat-conductivity copper-clad ceramic substrate
CN114226947B (en) * 2021-12-30 2023-09-22 上海骄成超声波技术股份有限公司 Terminal ultrasonic welding device and welding method
CN114346401A (en) * 2022-01-25 2022-04-15 苏州凯尔博精密机械有限公司 Three-dimensional lifting die storehouse of ultrasonic welding

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607096A (en) * 1996-03-11 1997-03-04 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for ultrasonic bonding lead frames and bonding wires in semiconductor packaging applications
JP3313568B2 (en) * 1996-03-25 2002-08-12 株式会社東芝 Wire bonding apparatus and control method therefor
JPH11135543A (en) * 1997-10-29 1999-05-21 Sony Corp Semiconductor manufacturing apparatus
KR100484088B1 (en) * 2002-12-06 2005-04-20 삼성전자주식회사 Die attach and cure in line apparatus for multi chip package
JP4524570B2 (en) * 2004-03-10 2010-08-18 富士電機システムズ株式会社 Semiconductor device
JP4260721B2 (en) * 2004-10-29 2009-04-30 富士通株式会社 Electronic component board mounting method and board mounting apparatus
JP2006135249A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Fujitsu Ltd Ultrasonic packaging method and ultrasonic packaging apparatus used for the same
KR20090010441A (en) * 2007-07-23 2009-01-30 한미반도체 주식회사 Apparatus for manufacturing semiconductor packages
KR100996264B1 (en) * 2008-04-25 2010-11-23 에스티에스반도체통신 주식회사 Apparatus for manufacturing semiconductor package for wide lead frame and method for constructing semiconductor package using the same
KR20100003908A (en) * 2008-07-02 2010-01-12 에스티에스반도체통신 주식회사 Apparatus for manufacturing semiconductor package
JP5663764B2 (en) * 2010-06-14 2015-02-04 株式会社アドウェルズ Joining device
JP5968705B2 (en) * 2012-07-13 2016-08-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
CN107636811B (en) 2020-03-17
CN107636811A (en) 2018-01-26
DE112016001267B4 (en) 2019-11-07
JP2018512746A (en) 2018-05-17
KR101619782B1 (en) 2016-05-12
WO2016167526A1 (en) 2016-10-20
DE112016001267T5 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6433618B2 (en) Ultrasonic welding equipment for semiconductor substrates
JP5989313B2 (en) Die bonder and bonding method
JP4788759B2 (en) Component mounting equipment
KR101619466B1 (en) Apparatus for mouning semiconductor device
JP4508016B2 (en) Component mounting method
CN104701199A (en) Flip chip bonding equipment
US11189507B2 (en) Chip packaging apparatus and method thereof
US7290331B2 (en) Component mounting apparatus and component mounting method
KR101025171B1 (en) Fpc bonding apparatus
KR102323539B1 (en) Thermocompression Bonding Apparatus and Thermocompression Bonding Method
JP3857949B2 (en) Electronic component mounting equipment
WO2017124424A1 (en) Element packaging apparatus and method thereof
KR100905496B1 (en) Pick up device for printed circuit board
JP4547285B2 (en) Bump forming device
JP4345720B2 (en) Component mounting apparatus and component mounting method
JP4742719B2 (en) Component mounting apparatus and component mounting method
KR101619312B1 (en) Parts feeder of Chip mounter
JPH09223712A (en) Conductive ball mounting method
JP6596653B2 (en) Component mounting apparatus, component mounting method, and component mounting system
JP4782177B2 (en) Chip stack manufacturing equipment
JP6589130B2 (en) Component mounting apparatus, component mounting method, and component mounting system
JP2007005455A (en) Component mounting apparatus and method
JP2007035822A (en) Component-packaging apparatus and component-packaging method
JP2000306936A (en) Bump bonder, and method of forming bump at semiconductor electronic component
JPH04111330A (en) Semiconductor manufacturing device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180926

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181009

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6433618

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250