JPH02285697A - ボンディングヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えばフラットパッケージ化されたＩＣ部品
を基板に実装する際に使用されるボンディングヘッドに
関する。

（従来の技術） フラットパッケージ化されたＩＣ部品（多端子電子部品
）の基板への実装には、従来ロボ・ソト装置の先端に設
けられたボンディングへ・ソドを用いてＩＣ部品の端子
を基板のパッド上にボンディングすることが行われてい
た。

具体的な例として、第８図に示されるようなボンディン
グヘッドａがある。このボンディングヘッドａはフレー
ムｂの中央に吸引管Ｃか挿通状態に設けられており、こ
の吸引管Ｃの先端部は吸着パッドに形成されている。ま
た、この吸引管Ｃは上記フレームａに対して下側に弾性
的に付勢される図示しない支持機構が設けられている。

さらに、上記フレームａには矩形枠状に形成されたヒー
タチップｄか結合されている。

このように構成されたボンディングヘッドａは上記ロボ
ット装置の移動により、以下の工程を行つ０ まず、吸着管Ｃの吸着パッドでＩＣ供給部にあるＩＣ部
品ｅの本体部ｆを吸着し、ロボット装置でＩＣ部品ｅを
基板がある地点へ搬送する。その後ボンディングヘッド
ａを降下されて基板のパッド表面に設けられた半田層に
ＩＣ部品ｅの各４辺の端子ｇ・・・を重ね、続いてヒー
タチップｄで端子ｇ・・・を加熱すると同時に加圧する
ことで、ボンディングを行っていた。

ところが、こうした全通でボンディングする、いわゆる
一体型のヒータチップｄは、通電された部位から近い部
位で（例えば給電部となる接続部ｈ）と、最も離れた部
位（例えば接続部りがない辺部ｉ）とで温度差が発生し
やすい。このようなヒータチップｄは構造上温度分布を
均一にすることが困難であった。このため、上述の一体
型のヒータチップｄは全通で同時にボンディングするこ
とが難しく、部分的にボンディングの条件が変わったり
、ＩＣ部品ｅの端子ｇが大きくずれてボンディングされ
てしまうといったボンディング不良の１つの要因となっ
ていた。

（発明が解決しようとする課題） フラットパッケージ化された多端子電子部品を基板にボ
ンディングする際には、矩形枠状のヒータチップを上記
電子部品の端子列に対応させ、加熱および加圧すること
によってボンディングしていたが、こうした一体型のヒ
ータチップでは複数の端子の全てに均一な加熱および加
圧をすることが難しく、安定したボンディングを行うこ
とが困難であった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、多端
子電子部品を常に安定してボンディングできるボンディ
ングヘッドを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は多端子電子部品を吸着する吸着管を設け、上記
多端子電子部品の端子列に対応して設けられ加熱手段に
よって加熱される複数の独立したヒータチップを設け、
上記複数のヒータチップのそれぞれをスライド機構によ
り吸着管に沿って上記端子列を加圧する方向に移動自在
に支持し、これらスライド機構のそれぞれに対してヒー
タチップを上記端子列の配列方向に回動自在に懸架する
懸架機構を設けたボンディングヘッドにある。

（作　用） ヒータチップのそれぞれを多端子電子部品の端子列の加
圧方向に移動自在に支持し、かつ、上記ヒータチップの
それぞれを端子列の配列方向に揺動自在に支持すること
により、上記多端子電子部品の端子列に対して上記ヒー
タチップが圧接される際に、これらヒータチップが端子
列に対応して加圧方向にスライドされ、かつ、配列方向
に回動されるので、ヒータチップが端子列に均一に当接
する。

（実施例） 本発明の一実施例について第１図ないし第７図を参照し
て説明する。図中に示されるボンディングヘッド１は枠
状のフレーム２を備えており、このフレーム２に対して
例えば４つのヒータチップ３、〜６が後述する構造によ
り保持されている。

さらに、上記フレーム２の略中央部には上下方向に吸着
管７が設けられている。この吸着管７の下端部には吸着
パッド７ａが設けられており、上端には吸引装置ｊに接
続される接続部７Ｃがねじ構造により結合されている。

上記吸引装置は例えば制御手段を有する弁装置を有して
おり、一定の吸引力を弁の制御により、吸引および吸引
の停止をするようになっている。

また、この吸着管７は中途部に環状のプレート８が嵌着
されており、このプレート８の上面には上記吸着管７に
同心状に設けられたコイルばね９の下端側が当接されて
いる。このコイルばね９の上端側は上記フレーム２に一
体に形成されたばね受部２ａに当接して、吸着管７を所
定の力で下側に押し下げるようになっている。

さらに、上記フレーム２の中途部には上記吸着管７に所
定間隔をもって同心状に形成されたフランジ部２ｂが一
体に形成されている。このフランジ部２ｂは平断面が略
四角状に形成され、上面が例えばロボット装置等の搬送
装置１０に装着される装着面として形成され、下面が後
述する４つのスライド機構１１・・のそれぞれの圧縮ば
ね１６を受けるレシーバを形成している。

そして、上記フレーム２の下側部には上記吸着管７に所
定間隔をもって同心状に形成された筒部２ｃが形成され
ており、この筒部２Ｃの平断面が略四角状に形成されて
いる。この筒部２Ｃの４つの外側面には上記４つのスラ
イド機構１１　か設けられている。

以下、スライド機構１１・・・について説明するが４つ
設けられたスライド機構はほとんど同一構造なので、同
一符号を付して１つの構造について説明する。

上記筒部２ｃの４つの外側面には」二下方向にスライド
するリニアガイド１１が装着されている。

このリニアガイド１１には外側からスライドプレー１２
がボルト１３．１３によって結合されている。このスラ
イドプレー１・］２の外側面にはボルダ−１４がボルト
１５によって結合されている。

このホルダー１４は上側に圧縮ばね１６の下端を受ける
レシーバが形成されており、」二記フレーム２のフラン
ジ部２ｂのレシーバ部分との間に上記圧縮ばね］６が挿
入されており、一定の力で上記フレーム２に対してスラ
イドプレート１２を押し下げるようになっている。つま
り、一定の力量上でスライドプレート１２をフレーム２
に対して」二部へ押し」二げた場合に、スライドプレー
１・１２は上方へ移動されるようになっている。また、
スライドプレート１２は位置決めピン１２ａによってリ
ニアガイド１］への結合位置を調節できる。これにより
、スライドツブレート１２の移動範囲を変更できる。

さらに、上記スライドプレート１２の下端には懸架機構
１７が設けられている。この懸架機構１７は揺動体］８
が回動軸１９を介して上記スライドプレイド１２に支持
されることによって形成されている。

上記回動軸１９はスライドプレート１２の下端の略中央
部に設けられ、軸心が上記吸着管７の中心に向けられた
状態で、その両端部が上記スライドプレートに支持され
ている。そして、回動軸１９の中途部には上記揺動体１
８の上部が支持されている。この揺動体１８の下面には
電気絶縁用の絶縁プレート２０が重合され、この絶縁プ
レト２０を挟んで略し字状の側断面の給電板２１がやは
り絶縁リング２２て絶縁されたボルト２３によって結合
されている。そして、給電板２１の吸着管７側に位置す
る端部下側には上記ヒータチップ３かねじ３ａによって
結合されている。このヒタチップ３は電子部品２７の端
子列２７ｂに対応する当接面が形成されていや。

また、給電板２１の外側面には平網銅線からなるリード
線２４がボルト２５．２５によって結合されている。

このリード線２４は第２図中に示されるように、４つの
給電板２１ａ１〜２１ｄに沿って順次接続されており、
端部はそれぞれ電流供給部ｋに接続されている。

上述のように構成されたボンディングヘッド１がロボッ
トのアーム先端に装着された場合の作動について説明す
る。作業の対象は基板２６上の所定位置にフラットパッ
ケージ化されたＩＣ等の多端子電子部品２７を例えば半
田によりボンディングする工程である。まず、ボンディ
ングへ・ソド１はロボットのアームにより電子部品２７
の図示されない供給部に移動され、吸着管７の吸着パ・
ソド７ａに電子部品２７の本体部２７ａを吸着する。

これは、上記吸着パッド７ａが電子部品２７の本体部２
７ａに当接されると、これと略同時に図示しない吸引装
置により吸引を開始することで吸着される。

電子部品２７を吸着保持したボンディングへ・ソド１は
ロボットのアームの移動により基板２６のボンディング
ステージ、上に移動される。そして、電子部品２７の端
子列１７ｂ・・・に対応して形成された、例えば半田の
パッド２６ａ上に重合される状態にボンディングヘッド
１自体が第４図に示されるように降下される。

さらに、ロボットのアームが降下されると上記フレーム
２が吸着管７に対して降下を開始する。

つまり、上記アームの降下刃がコイルばね９を圧縮し、
フレーム２側のみが降下される。そして、上記ヒータチ
ップ３〜６がそれぞれに対応する電子部品２７の端子列
２７ｂ・・・に当接される。

この際、上記ヒータチップ３〜６のそれぞれは、個々に
設けられた懸架機構１７・・・を介して上記スライドプ
レート１２・・・に懸架されているので、第６図に示さ
れるように傾斜された状態で当接を開始しても第７図に
示されるように回動軸１９・・・を中心に当接力により
矢印θ方向に回動し、端子列２７ｂ・・・に均一に当接
する、。つまり、給電板２１ａ〜２１ｄ以下ヒータチッ
プ３〜６までの構造は鎖線で示される状態がら実線で示
される状態へ移動される。

なお、ここで矢印θ方向は端子列２７ｂ・・・の配列方
向と同方向である。

さらに、給電板２１ａ〜２１ｂ・・・を支持するスライ
ドプレート１２・・・は個々に上下移動するようになっ
ている。つまり、上記ロボットのアームによる降下刃に
よりヒータチップ３〜６が端子列２７ｂ・・・に抑圧さ
れると、各圧縮ばね１６・・・が圧縮され、それぞれの
端子列２７ｂ・・・に対応する高さに変位する。

このように４つのヒータチップ３〜６はそれぞれが個々
にθ方向および上下方向に変位して端子列２７ｂ・・・
に対応するようになっている。これにより、４辺にそれ
ぞれ配列された端子列２７ｂ・・・のそれぞれを全体に
わたって均一に加圧することができる。この加圧状態に
おいてヒータチップ３〜４は図示しない電流供給部から
電流が供給され、加熱状態となる。上記ヒータチップ３
〜６が端子列２７ｂ・・・に高い均一性をもって当接さ
れているので、均一な加熱を行うことができる。つまり
、むらのないボンディングをすることができる。

ボンディング作業が終了した上記ボンディングヘッド１
は吸着管７の吸引が解除され、かつ、ロボットのアーム
により上昇され、全工程を終了する。

ここで、上記θ方向で示されるヒータチップ３、〜６の
揺動方向は端子列２７ｂの配列方向占略同方向であり、
ヒータチップ３、〜６のそれぞれが対応する端子列２７
ｂ・・・の配列方向に対応している。つまり、電子部品
２７の４辺にそれぞれ設けられた端子列２７ｂ・・・に
対応して設けられた４つのヒータチップ３〜６は、平行
に設けられたヒータチップ３，５に対して、他のヒータ
チップ４゜６が略直交する状態で配設されており、上記
一対のヒータチップ３．５の揺動方向は他方の一対のヒ
ータチップ４，６の揺動方向に対して略直交する方向に
揺動するようになっている。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。例えば、上記実施例ではフラットパッケージ化された
多端子電子部品２７を基板２６にアウターリードボンデ
ィングするボンディングヘッド１を実施の対象としてい
るが、これに限定されず、特開昭６’２−１２６６４５
号公報および特開昭６２−１２６６４６号公報に示され
るようなフィルムキャリア方式によるＬＳＩの実装に用
いることもでき、半田の他にＡｕとＡｇ、およびＡｕと
Ａ　ｕ等の熱共晶によるインナーリードポンディングに
も利用できる。

また、特開昭６１−’２１２０２８号公報に示されるよ
うな半導体素子の製造方法において、リードを導電膜に
接続すると同時に、この接続部の表面側に保護部材を熱
圧着するためのツールとして使用することもできる。

また、ヒータチップ３〜６の数は４つに限定されず、ボ
ンディングされる多端子電子部品２７の端子列２７ｂに
応じて２つ以上の複数個設けられていればよい。

［発明の効果］ 複数個設けられたヒータチップのそれぞれが端子列の配
列状態に応じて加圧方向に移動でき、かつ、端子列の配
列方向に揺動自在に懸架されている。これにより、それ
ぞれの端子列に対応してヒータチップの当接が均一にな
されるので、加圧および加熱がともに均一になされ、従
来構造に比較して安定した品質の高いボンディングがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示し、第１図
はボンディングヘッドの吸着管を中心として左右を異な
る断面で切った状態を示す正断面図、第２図は第１図中
におけるＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれの線で切った断面および
下面図、第３図は４つのヒータチップの配設状態と多端
子電子部品の対応を示す斜視図、第４図および第５図は
多端子電子部品を基板にボンディングする状態を順次し
めず正断面図、第６図はヒータチップが端子列に対して
斜めに当接された状態を示す正面図、第７図はヒータチ
ップが回動して端子列に均一に当接する状態を示す正面
図、第８図は従来におけるボンディングヘッドのヒータ
チップと多端子電子部品の対応を示す斜視図である。 ］・・・ボンディングヘッド、２・・・フレーム、７・
・吸着管、］１・・・スライド機構、１７・・・懸架機
構、２７・・・多端子電子部品、２７ｂ・・・端子列。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　搬送手段に設けられたフレームと、このフレームに貫
   通して設けられ多端子電子部品を先端部に吸着保持する
   吸着管と、上記多端子電子部品の端子列にそれぞれ対応
   して設けられ加熱手段によって加熱される複数の独立し
   たヒータチップと、上記複数の独立したヒータチップの
   それぞれを上記吸着管に沿って上記端子列を加圧する方
   向に移動自在に支持するスライド機構と、これらスライ
   ド機構のそれぞれに対して上記複数の独立したヒータチ
   ップを上記端子列の配列方向に回動自在に懸架する懸架
   機構とを具備することを特徴とするボンディングヘッド
   。