JPH02306691A - デバイスのボンディングヘッド及びボンディング方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はデバイスのボンディングヘッド及びボンディン
グ方法に関し、殊にデバイスを基板に搭載するノズルと
、デバイスのアウターリードを基板に熱圧着する熱圧着
ツールとを一体的に組み付けたボンディングヘッドの構
造と、このボンディングヘッドによるデバイスのボンデ
ィング方法に関する。

（従来の技術） フィルムキャリヤから打ち抜かれたデバイスは、エツチ
ングなどにより形成された極細の薄膜状アウターリード
を多数本有している。したがってデバイスを基板にボン
ディングするにあたっては、アウターリードを基板の回
路パターンに正確に接合させる必要があり、僅かでも位
置ずれがあると、接合不良となる。

従来、デバイスを基板にボンディングするにあたっては
、ノズルによりデバイスを吸着して、基板に印刷された
回路パターン上に移送し、アウターリードをパターンに
接合させて基板に搭載した後、ノズルを上方に退去させ
、次いで熱圧着ツールをアウターリードに圧接して、基
板に熱圧着するようになっていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述のようにアウターリードは極細の薄膜状であるので
ふらつきやすいものである。したがってアウターリード
を基板の回路パターンに正確に接合させてボンディング
するには、ノズルによりデバイスを基板に押え付けた状
態で、熱圧着ツールをアウターリードに圧接することが
望ましい。

しかしながら上記従来手段は、ノズルを装備するヘッド
と、熱圧着ツールを装備するヘッドは、別個のヘッドで
あり、このため、ノズルによりデバイスを基板に押え付
けた状態で、熱圧着ツールをアウターリードに接近させ
ると、両ヘッドがぶつかってしまう。このため従来手段
は、上述のように、ノズルによりデバイスを基板に搭載
したならば、このノズルを熱圧着ツールのヘッドの障害
にならないように上方へ退去させたうえで、熱圧着ツー
ルをアウターリードに接近させて圧接するようになって
いた。このため、デバイスの位置決めが不安定であり、
外部アウターリードをパターンに正確に接合させにくい
問題があった。

したがって本発明は、小型コンパクトで、かつアウター
リードの位置ずれを防止して、これを基板のパターンに
正確に接合させてボンディングすることができるボンデ
ィングヘッドを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために本発明は、デバイスを吸着して基板に搭載す
るノズルを有するノズル装置と、デバイスのアウターリ
ードを基板に熱圧着する熱圧着装置とを一体的に組み付
けて、ボンディングヘッドを構成している。そしてこの
熱圧着装置を、駆動装置に駆動されて昇降する昇降部と
、この昇降部に回転自在に装着されて、この昇降部が下
降する際に、上記ノズルの斜上方位置から、このノズル
の下端部へ向って回動する熱圧着ツールとから構成した
ものである。

（作用） 上記構成において、まず、デバイスを吸着するノ゛ズル
を下降させて、デバイスを基板に搭載する。またこれと
ともに、ノズルと一体的に組み付けられた熱圧着ツール
が駆動装置に駆動されて下降しながら、ノズルの斜上方
位置からこのノズルの下端部へ向って回動して、ノズル
により基板上に押え付けられたデバイスのアウターリー
ドに圧接し、このアウターリードを基板に熱圧着する。

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図はボンディングヘッドの側面図であって、このボ
ンディングヘッドは、デバイスＰを吸着して基板に移送
搭載するノズル装置Ａと、デバイスのアウターリードを
基板に熱圧着する熱圧着装置Ｂを、一体的に組み付けて
構成されている。

（ｉ）ノズル装置Ａについて ■は支持フレーム、２は支持フレーム１に垂設された管
状のカバーケースであり、このカバーケース２内に、ノ
ズルシャフト３が昇降自在に挿入されている。このノズ
ルシャフト３の下方にはデバイスを吸着するノズル４が
装着されている。５は吸引パイプである。

ノズルシャフト３の上端部には、送りナツト６が装着さ
れている。７はこの送りナツト６に螺合する送りねじで
あって、この送りねじ７がモータＭ１に駆動されて回転
することにより、ノズルシャフト３とノズル４は昇降す
る。８は送りナツト６の昇降ガイドである。

１１はノズル４の上部側方に設けられたノズル４０回転
角度微調整装置であって、デバイスＰのθ方向（回転方
向）の精密な位置補正を行うためのものであり、次に第
１図と第４図を併せて参照しながら、その詳細を説明す
る。

１２は上記カバーケース２の側方に取り付けられたフレ
ーム、Ｍ２はその上に配設されたパルスモータであり、
フレーム１２の下部にはこのモータＭ２により駆動され
て回転するカム１３が取り付けられている。１４はカム
フォロアであうで、フレーム１２に取り付けられた支点
部１５に回動自在に軸着されたレバー１６の先端部に装
着されている。１７はカムフォロア１４をカム１３に圧
着するための付勢用コイルばねである。

１８は上記ノズル４と同軸的に取り付けられたカプリン
グであって、このカプリング１８に回転部材１９の一端
部が連結されている。また回転部材１９の他端部にはロ
ーラ２０が装着されている。このローラ２０は、カムフ
ォロア１４に垂設されたシャフト２１に当接している。

このローラ２０は、上記モータＭ１の駆動によるノズル
シャフト３の昇降にともない、シャフト２１に沿って昇
降する。２２はカプリング１８と、ノズル４の直上に装
着されたカプリング２３に、傾斜して張設されたコイル
ばねであり、そのばね力により、ローラ２０はシャフト
２１に圧接されている。本装置１１は上記のような構成
より成り、次にその動作を説明する。

ノズル４に吸着されたデバイスＰを基板に搭載するにあ
たり、デバイスＰをカメラ（図外）により観察して、そ
のθ方向の位置ずれ八〇を検出する。位置ずれが検出さ
れたならば、これを補正すべくモータＭ２を駆動し、カ
ム１３を回転させる。すると、カムフォロア１４は支点
部１５を中心にＮ１方向−に回動する。すると、これに
連動して回転部材１９及びノズル４はＮ２方向に回転し
、デバイスＰの上記位置ずれ△θの補正が行われる。

このようにθ方向の補正を行えば、デバイスＰのアウタ
ーリードＬを基板のパターンに正確に一致させて接合す
ることができる。

ここで、モータＭ２の回転角度とノズル４の回転角度の
比は、カム１３の形状１寸法、支持部１５を中心とする
カムフォロア１４の回動半径、回転部材１９の長さ等の
パラメータである。

したがってモータＭ２の回転角度に対して、ノズル４０
回転角度が極めて小さくなるようにパラメータを設定す
ることにより、ノズル４を微小角度回転させて、デバイ
スＰの精密なθ補正を行うことができる。

なおパルスモータＭ２は、一般に、ワンパルスの回転角
度はかなり大きく、したがってモータＭ２により直接ノ
ズル４を回転させる手段によっては、精密なデバイスＰ
のθ補正を行うことは困難であり、したがって上記回転
角度微調整装置１１を設けることにより、デバイスＰの
精密なθ補正を行うことができる。

（ｉｉ　）熱圧着装置Ｂについて 第１図及び第２図において、３０は上記フレーム１に挿
入された昇降シャフト、３１はその上部に装着されたス
ト・ツバ−である。昇降シャフト３０の下部には、昇降
板３２が取り付けられている。３３．３４はこの昇降板
３２の昇降を案内するガイドレールとスライダであり、
ガイドレール３３はカバーフレーム３５の内面に設けら
れている。

３６は昇降板３２に装着された断面コの字形のブラケッ
トであって、その内部に回転子３７が水平軸３８を中心
に回転自在に軸着されている。３９は回転子３７を第１
図において時計方向に付勢するコイルばねである。

４２は、回転子３７の内部に昇降自在に装着された昇降
子であって、ばね材４３により上方に付勢されている。

４４は昇降子４２の上部に一体的に設けられた当り部で
ある。昇降子４２の下部には、ピン４５を介して、装着
子４６が軸着されており、この装着子４６に熱圧着ツー
ル４７が装着されている。上記昇降板３２．ブラケット
３６．昇降子４２は、ツール４７を昇降させる昇降部を
構成している。４８は熱圧着ツール４７に内装されたヒ
ータであり、熱圧着ツール４７を例えば３００℃程度ま
で加熱する。

上記ブラケット３６の側方には、カムフォロア５０が上
記回転子３７に軸着されており、またこのカムフォロア
５０の下方には、カム５１が配設されている。このカム
５１は板カムであって、傾斜したカム面ａと、垂直なカ
ム面すを有している。また上記回転子３７は、傾斜した
背面４１を有しており、この背面４１がブラケット３６
の内面に当接することにより、回転子３７や昇降子４２
は、角度α傾斜した姿勢を保持している。上記熱圧着ツ
ール４７は、常時はノズル４の斜上方にあり、ノズル４
に相対する角部に、エツジ部Ｋを有している。またエツ
ジにの下面Ｋａは、ノズル４の反対方向に向って上記角
度α傾斜した上り勾配面となっている。

第１図において、５３は上記昇降板３２の上部に取り付
けられた取付具、５４はこの取付具５３に昇降自在に嵌
入する昇降体、５５はその下端部に装着された突子、５
６は弾持用コイルばねである。この昇降体５４は、上記
フレーム１上に配設された駆動装置としてのシリンダ５
７のロンド５８に装着されており、シリンダ５７が作動
すると、この昇降体５４は昇降し、これにともない、上
記昇降板３２や熱圧着ツール４７も昇降する。

（ｉｉｉ　）全体の動作について 第３図（ａ）、　　（ｂ）、　　（ｃ）は、熱圧着装置
Ｂの動作順を示すものであって、次にこの図を参照しな
がら、全体の動作を説明する。

まず、同図（ａ）に示すように、デバイスＰを吸着した
ノズル４が、このデバイスＰを基板６０に搭載する。そ
の際、上述したように、回転角度微調整装置１１を駆動
して、カメラ（図外）により観察されたデバイスＰのθ
補正を行うことにより、アウターリードＬを基板４の上
面に印刷されたパターンに正確に一致させて接合する。

またこれとともに、シリンダ５７が作動することにより
、昇降板３２は下降する。するとカムフォロア５０はカ
ム５１の傾斜したカム面ａに当接し、昇降子４２は水平
軸３８を中心に回転して、傾斜姿勢から垂直な姿勢に移
行するとともに、熱圧着ツール４７はノズル４の斜上方
からノズル４の下端部へ向ってゆるやかに反時計方向Ｎ
３に回動し、デバイスＰのアウターリードＬに接近する
。その状態で、エツジにの下面Ｋａは、アウターリード
Ｌに面接触できるように、水平面になる。また昇降板３
２の下端部が（イ）位置まで下降すると、ストッパー３
１はフレーム１に当り、昇降板３２のそれ以上の下降は
阻止されるとともに、突子５５は昇降子４２の上面に近
接する。矢印Ｑは、ツール４７の軌跡を示している。同
図（ｂ）は、このようにしてツール４７がデバイスＰの
アウターリードＬの直上に接近した状態を示している。

次にシリンダ５７がなおも作動すると、突子５５はコイ
ルばね５６のばね力に抗して下降し、昇降子４２は押し
下げられて、カムフォロア５０は垂直なカム面すに沿っ
て下降し、ツール４７の下面ＫａはアウターリードＬに
圧接されて、これを基板６０に熱圧着する。このように
ツール４７により熱圧着する際には、デバイスＰはノズ
ル４により基板６０に押え付けられたままであり、した
がってノズル４によりデバイスＰをしっかり位置決めし
た状態で、ツール４７によるアウターリードＬの熱圧着
を行うことができる。

このようにしてデバイスＰの基板６０へのボンディング
が終了したならば、ノズル４とツール４７は上方へ退去
し、原位置に復帰する。このように本手段によれば、デ
バイスＰのθ補正と、ノズル４によるデバイスＰの基板
６０への搭載と、ツール４７によるアウターリードＬの
熱圧着を、一連の動作とし′て作業性よく行うことがで
きる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、種々の設
計変更が可能であって、例えばツール４７は、上記カム
５１やカムフォロア５０によらず、モータにより回転さ
せてもよいものである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、 （ｉ）ノズルによりデバイスを基板に押え付けた状態で
、熱圧着ツールをアウターリードに圧接して熱圧着でき
るので、ボンディング時にデバイスが位置ずれするのを
防止しながら、アウターリードを基板のパターンに正確
に接合させて熱圧着することができ、 （ｉｉ　）また熱圧着ツールは、かなり高温に加熱され
ているが、常時はノズルの下端部から離れたノズルの斜
上方位置にあり、アウターリードを熱圧着するときだけ
、ノズルの下端部に接近するので、ツールの高熱により
ノズルが熱変形したり、デバイスが熱破壊されるのを防
止でき、（ｉｉｉ　）また回転角度微調整装置を設ける
ことにより、デバイスの精密なθ方向の位置補正を行っ
て、精度よくデバイスを基板にボンディングすることが
でき、 （ｉｖ）またノズル装置と熱圧着装置を一体的に組み付
けてボンディングヘッドを構成しているので、全体を小
型コンパクトに構成できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図はボン
ディングヘッドの側面図、第２図は熱圧着装置の斜視図
、第３図（ａ）、　　（ｂ）。 （ｃ）は作業順の側面図、第４図はθ補正中のノズル装
置の平面図である。 Ａ・・・ノズル装置 Ｂ・・・熱圧着装置 Ｐ・・・デバイス Ｌ・・・アウターリード ４・・・ノズル １１・・・回転角度微調整装置 １３・・・カム １４・・・カムフォロア １９・・・回転部材 ３２．３６．４２・・・昇降部 ４７・・・熱圧着ツール ５７・・・駆動装置 Ｋ・・・エツジ部 Ｋａ・・・エツジ部の下面 Ｍ２・・・モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アウターリードを有するデバイスを吸着して基板
   に搭載するノズルを有するノズル装置と、デバイスのア
   ウターリードを基板に熱圧着する熱圧着装置とを、一体
   的に組み付けて成るデバイスのボンディングヘッドであ
   って、この熱圧着装置を、駆動装置に駆動されて昇降す
   る昇降部と、この昇降部に回転自在に装着されて、この
   昇降部が下降する際に、上記ノズルの斜上方位置から、
   このノズルの下端部へ向って回動する熱圧着ツールとか
   ら構成したことを特徴とするデバイスのボンディングヘ
   ッド。
2. （２）上記熱圧着ツールが、上記ノズルに相対するエッ
   ジ部を有し、このエッジ部の下面が、上記斜上方位置に
   おいて、このノズルの反対方向へ向って上り勾配面とな
   り、またアウターリードに圧接される下方位置において
   、水平面となることを特徴とする上記特許請求の範囲第
   １項に記載のデバイスのボンディングヘッド。
3. （３）デバイスを吸着して基板に搭載するノズルを有す
   るノズル装置と、デバイスのアウターリードを基板に熱
   圧着する熱圧着ツールを、一体的に組み付けて成るデバ
   イスのボンディングヘッドであって、このノズル装置に
   、モータに駆動されるカムと、このカムに当接するカム
   フォロアと、このカムフォロアの連動に連動して回転す
   ることにより、ノズルをその軸心を中心に回転させる回
   転部材から成るノズルの回転角度微調整装置を設けたこ
   とを特徴とするデバイスのボンディングヘッド。
4. （４）デバイスを吸着するノズルを下降させて、このデ
   バイスを基板に搭載するとともに、このノズルと一体的
   に組み付けられた熱圧着ツールが駆動装置に駆動されて
   下降しながら、ノズルの斜上方位置からこのノズルの下
   端部へ向って回動して、このノズルにより基板上に押え
   付けられたデバイスのアウターリードに圧接し、このア
   ウターリードを基板に熱圧着するようにしたことを特徴
   とするデバイスのボンディング方法。