JPH0314249A - アウターリードボンディング装置及びアウターリードボンディング方法 - 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） 本発明ばアウターリードボンディング装置及びアウター
リードボンディング方法に関し、フィルムキャリアから
打ち抜かれた複数種のデバイスを、作業性よく、かつ精
度よく基板にボンディングするだめの手段に関する。

（従来の技術） フィルムキャリアから打ち抜かれたデバイスのアラター
リ−Ｆを、リードフレームや基板（以下基板と総称する
）の電極部に位置合わせして接合する所謂アウターリー
ドボンディング手段として、特開昭６３−２０８４６号
公報に開示されたものが知られている。

このものは、本体の内部に、フィルムキャリアの供給リ
ールと層間テープ（スペーサテプ）の巻取りリールが配
設されており、フィルムキャリアを供給リールから導出
し、力・７テイング装置（パンチュニソ１・）によりア
ウターリードを有するデバイスを打ち抜いて、移載ヘッ
ド（吸着ヘッド）によりティクアップし、リードフレー
ムに移送搭載してボンディングするようになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来装置には、次のような問題があった
。

（ｉ）デバイスを吸着してリードフレームに移送する手
段は、１個の移載ヘッドのみであって、この移載ヘッド
がフィルムキャリアから打ら抜かれたデバイスをティク
アップし、カメラに移送して位置ずれを観察した後、リ
ードフレームへ移送して搭載し、再びデバイスをティク
アップする位置に復帰するようになっているため、移載
ヘッドの移動ストロークがきわめて長く、それだけ１サ
イクルの時間が長くかかり、実装速度があがらない。

（ｉｉ）この種デハイスのアウターリードは極細であっ
て、小ピンチにて多数本形成されており、これらのアウ
ターリードを基板の電極部に正確に接合させてボンディ
ングせねばならない為、きわめて高い実装精度が要求さ
れる。この為には、カメラの倍率をあげて、アウターリ
ードの位置ずれを正確に観察したうえで、この位置ずれ
を補正して基板の電極部」一に搭載しなければならない
。

一方、移載ヘッドにティクアップされたデバイスは、か
なりの位置ずれを生じている場合が多い。殊に、予めフ
ィルムキャリアから打ち抜かれてトレイに収納されたデ
バイスの場合は、かなり大きな位置ずれを生じているこ
とが多い。

ところが、上記のようにカメラの倍率をあげると、その
視野がそれだけ小さくなることから、上記のように移載
ヘッドにティクアップされたかなりの位置ずれを有ずる
デバイスのアウターリードを視野内に捉えることはきわ
めて困難であり、このためカメラの倍率を下げて視野を
大きくせざるを得す、かくすると観察精度が低下し、デ
バイスの位置ずれを正確に観察できないこととなって、
ひいては基板への実装精度が低下する。

（ｉｉｉ　）フィルムキャリアはデバイスの品種に応じ
て多品種あり、それぞれ別個に供給リールやトレイなど
に装備されている。ところが上記従来装置は、多品種の
デバイスを基板に実装することはできないものであり、
多品種のデバイスを基板に実装するためには、品種の数
に応して装置を複数個設置するか、若しくは品種が変更
される毎に、供給リール、吸着ヘッド、力・７テイング
装置等を取り換えねばならないものであった。

したがって本発明は、上記従来手段の問題を解消したア
ウターリードボンディング装置及びアウターリードボン
ディング方法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、フィルムキャリアから打ち抜かれ
た複数種のデバイスを装備するデバイス供給部と、ＸＹ
Ｘ方向移動装置駆動されてこのデバイスをティクアンプ
して移送するサブ移載ヘッドと、このサブ移載ヘッドに
より移送されるデバイスの位置ずれを観察する第１のカ
メラと、このデバイスをサブ移載ヘッドから受け取って
第２のカメラへ向って移送する移送テブルと、このデバ
イスをこの移送テーブルからティクアップし、上記第２
のカメラによりデバイスの位置ずれを観察した後、Ｘ方
向移動装置に駆動されてこのデバイスを基板に移送搭載
する移載ヘッド部と、この基板をＹ方向に移動させるＹ
方向移動装置と、このＹ方向移動装置の上方にあって基
板の電極部の位置すれを観察する第３のカメラとからア
ウターリードボンディング装置を構成している。

（作用） 上記構成において、フィルムキャリアから打ち抜かれた
所望のデバイスを、ザブ移載ヘッドによりティクアップ
して第１のカメラの上方に移送し、その位置ずれを検出
する。次にこの位置ずれを補正すべく、サブ移載ヘッド
のＸＹＸ方向移動装置駆動して、このデバイスを移送テ
ーブル上に搭載する。次いでこの移送テーブルを移載ヘ
ッドのティクアップ位置に移送して、この移載ヘッドの
ノズルに吸着してティクアップし、次いでティクアップ
されたデバイスのＸＹθ方向の位置ずれを第２のカメラ
により観察するとともに、Ｙ方向移動装置に位置決めさ
れた基板の電極部のＸＹθ方向の位置ずれを第３のカメ
ラにより観察する。次いで、θ方向の位置ずれを補正す
べく、上記ノズルをθ方向に回転させるとともに、ＸＹ
力方向位置ずれを補正すべく、Ｘ方向移動装置及びＹ方
向移動装置を駆動して、このデバイスを上記基板に移送
搭載し、次いで熱圧着ツールにより、デバイスのアウタ
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図はアウターリードボンディング装置の斜視図、第
２図は同平面図、第３図は同側面図である。■は本体ボ
ックスであって、その後部にデバイス供給部としての供
給リール２が複数個（４個）設けられている。この供給
リールには、それぞれ品種の異るフィルムキャリア３が
巻装されている。４は各リール２の下方にそれぞれ設け
られた層間テープ５の巻取りリールである。

第３図において、６は各リール２の前方に設けられたス
プロケットであって、フィルムキャリア３はこのスプロ
ケット６により前方へ導出される。７はその途中に設け
られたカッティング装置であって、フィルムギヤリア３
からデバイスを打ち抜く。８はデバイスが打ち抜かれた
フィルムキャリア３を裁断して回収するカッター装置で
ある。

第２図において、１０はサブ移載ヘッドであって、Ｘ方
向送りねし１１及びＹ方向送りねじ１２によりＸＹ力方
向移動する。ＭＸＩ、ＭＹ０ １は各送りねし１１．１２の駆動用モータ、第３図にお
いて、１３，１．Ｉは送りナツト、１５はスライダであ
り、これらの各部＋、（’ＭＸＩ、ＭＹｌ、１１〜１５
は、ヘッド１０のＸＸ方向移動装置を構成している。こ
のヘッド１０は、カッティング装置７により打抜かれた
デバイスＰをノズル１０ａに吸着してティクアップし、
ＸＸ方向に移送する。この場合、へｙ　ｔ’川用がＸ方
向に移動することにより、Ｘ方向に並設された４つの供
給部の中の所望のデバイスＰをティクアップする。また
このヘッド１０は、モータＭ１を内蔵しており、ノズル
１０ａをその軸心ヲ中ｌＣ弓こθ・方向に回転させて、
デバイスＰのθ方向の位置ずれを補正する。

第５図はデバイスＰを示すものであって、フィルムキャ
リア３から打ぢ抜かれたシート３ａ上に半導体チップ３
ｂがインナーリードボンディング手段により搭載されて
おり、またシート３ａの両側部には極細のアウターリー
ド３ｃが、エツチングにより小ピツチにて多数本形成さ
れている。このデバイスＰは、後に詳述するように、こ
のアウターリード３Ｃを、基板に印刷された回路パター
ンの電極部に正確に接合させてボンディングするもので
あり、極めて高い実装精度が要求される。

第２図において、２１ばスプロケット６の前部側方に設
けられた第１のカメラ、２２は照明用光源である。上記
サブ移載ヘッド１０は、ティクアップしたデバイスＰを
ごのカメラ２１の上方に移送し、そのＸＹθ方向の位置
ずれ△Ｘ１、△ｙ１．△θ１を観察する。このカメラ２
１は、モータＭ２により、Ｘ方向に移動する。

したがってこのモータＭ２を駆動してカメラ２１をＸ方
向に移動させるとともに、上記モータＭＹＩを駆動して
へ・ノド１０をＸ方向に移動させることにより、デバイ
スＰの４つの角部ａ〜ｄ　（第５図参照）を高い倍率で
観察し、その位置ずれ△Ｘ１．△ｙ１、△θ１を正確に
検出することができる。なおこの種デバイスＰは、アウ
ターリード３　ｃ　Ｏ：）　４つの角部２．　　ｂ、　
　ｃ、　　ｄ１ ２ を観察することにより、その位置ずれを正確に検出する
ことができる。

第２図において、２５は基板であって、本体ボックス１
の前部に設けられたＹテーブル２６上の位置決め部材２
７に位置決めされており、モータＭＹ２の駆動によりＸ
方向に移動する。

２８はデバイスＰの移送テーブルであって、位置決め部
材２７の後部角部に装着された支持体２９に回転自在に
装着されたアーム３０の先端部に取り付げられており、
モータＭ３に駆動されて、ビン３１を中心に回転する。

この移送テーブル２８は、基板２５と一体的に移動して
、上記ヘッド１０から受け渡されたデバイスＰを、第２
のカメラ（後述）へ向って移送する。第２図において、
２８ａは回転位置の移送テーブルを示している。

第１図及び第４図において、３５はＹチーフル２６の側
方に設けられた第２のカメラであって、上記移送テーブ
ル２８はこのカメラ３５」二にデバイスＰを移送する。

３６はごのカメラ３５の」ニガに設けられた照明用光源
、４１ａは移載ヘッド４１　（後述）のノズルである。

移送テーブル２８がデバイスＰをごのカメラ３５上のテ
ィクアップ位置に移送すると、移載ヘッド４１のノズル
４１ａはこのデバイスＰを吸着してティクアップし、次
に一ヒ記モータＭ３が作動することにより、この移送テ
ーブル２８がカメラ３５の観察の障害にならないように
側方に退去させＣ以上第４図鎖線参照）、カメラ３５で
デバイスＰのＸＹθ方向の位置ずれ△ｘ２．△ｙ２、△
θ２を観察する。このカメラ３５はモータＭ４から成る
駆動装置によりＸ方向に移動し、またノズル４１ａが後
述する手段によりＸ方向に移動することにより、上記カ
メラ２１の場合と同様に、高倍率にてデバイスＰの角部
ａ〜ｄを観察する。また移送テーブル２８には、移送中
のデバイスＰのがたつきを防止する為に、デバイスの吸
着孔３２が形成されている。

第１図〜第３図において、４０はＹテーブル２６の」ニ
ガに設けられた移載ヘノＦ部である。

３ ４ この移載ヘッド部４０は、Ｘ方向に沿って複数個（４個
）の移載ヘット４１を有している。各移載ヘッド４１の
ノズル４１ａと熱圧着ツール４１ｂの形状寸法はそれぞ
れ異っており、上記複数種のフィルムキャリア３から打
ち抜かれたデバイスＰの品種に対応して、これらの移載
ヘッド４１を選択的に使い分ける。この移載ヘッド部４
０は、送りナツト４２を介してＸ方向送りねじ４３に装
着されており、モータＭＸ２に駆動されてＸ方向に移動
する。すなわち、モタＭＸ２、送りナツト４２、送りね
し４３は、移載ヘッド部４０のＸ方向駆動装置を構成し
ている。第３図において、４４ばガイド用スライダ、４
５はガイドレール、４６は本体ボックス１上に架設され
た支持フレームである。また各ヘッド４１は、モータＭ
５を内蔵しており、それぞれのノズル４１ａはその軸心
を中心にθ方向に回転する。

第１図において、５０はＹテーブル２６の上方に設けら
れた基板２５を観察するための第３のカメラであり、送
りナツト５１を介して送りねし５２に装着されており、
モータＭＸ３に駆動されてＸ方向に移動する。第３図に
おいて、５５はハックアッププレー１・、５６はその昇
降用シリンダであり、デバイスＰをボンディングする際
に、基板２５を下方から押し上げて、基板２５の撓みを
矯正する。第１図において、５７．５８は基板２５をＸ
方向に搬送するだめのコンヘヤである。なお各ヘッド１
０，４１のノスル１０ａ、４１ａの昇降手段等は、説明
が繁雑になるので省略している。

このアウターリードボンディング装置は上記のような構
成より成り、次に全体の動作の説明を行う。

供給リール２から導出されたフィルムキャリア３は、カ
ッティング装置７により打ち抜かれ、打ち抜かれたデバ
イスＰは、サブ移載ヘッド１０によりティクアップされ
、第１のカメラ２１の上方へ移送されて、ＸＹθ方向の
位置ずれ△ｘ１．△ｙ１．△θ１が観察され、次にこの
デ５ Ｇ バイスＰを、移送テーブル２８に移載する。このとき、
ＸＹＸ方向位置ずれ△ｘ１．△ｙ１を補正するようモー
タＭＸＩ、ＭＹＩを駆動し、またモータＭ１を駆動して
θ方向の位置ずれ△０１を補正したうえで、デバイスＰ
を移送テブル２８のセンターに移載する。この位置ずれ
の補正は荒補正であって、第２のカメラ３５により高倍
率で精密にデバイスＰを観察する際に、デバイスＰがこ
のカメラ３５の視野内に入るようにするために行われる
ものである。

次にモータＭＹ２が駆動することにより、移送テーブル
２８はカメラ３５の上方へ移動し、そこでデバイスＰば
カメラ３５の上方で待機していた移載ヘッド４１のノズ
ル４１ａに吸着されてティクアップされ、第４図を参照
しながら説明したように、デバイスＰのＸＹθ方向の位
置ずれ△ｘ２．△ｙ２．△θ２が観察される。

またこれと同時に、モータＭＹ２゛、ＭＸ３を駆動して
、カメラ５０によりこのデバイスＰが搭載される基板２
５の回路パターンの電極部の位置ずれ△ｘ３．△ｙ３．
△θ３を観察しておく。

次に基板２５をＸ方向に、またデバイスＰをティクアッ
プしたヘノｌ”／１１をＸ方向に移動させることにより
、このデバイスＰを」−起電極部に搭載する。その際、
上記ＸＸ方向の位置ずれ△ｘ２＋△ｘ３ｔ　△ｙ２＋△
ｙ３を補正するようモータＭＸ２．ＭＹ２を駆動し、ま
た位置ずれ△θ２＋△θ３を補正すべく、移載ヘッド４
１に装備されたモータＭ５を駆動することにより、アウ
ターリード３Ｃを基板２５の電極部に正確に接合させる
。この補正は、アウターリード３ｃを電極部に正しく接
合させるために行われる精密な補正である。次にノズル
４１ａによりデバイスＰを基板２５上に押さえ付けた状
態で、熱圧着ツール４　ｌ　ｂをアウターリード３Ｃに
押し付けることにより、これを基板２５に熱圧着する。

このようにしてデバイスＰが基板２５にボンディングさ
れている時に、上記サブ移載ヘッド７ ］　８ １０は、次の所望のデバイスＰをティクアンプしてカメ
ラ２１の上方に移送し、更に移送テーブル２８上に移載
する。

上記動作において、本装置は次のような利点を有する。

すなわち、デバイス供給部のデバイスＰを基板２５に移
送する作業は、ザブ移載ヘッド１０、移送テーブル２８
、移載ヘソｌ：４１の３つの移送手段で分担しているた
め、各手段１０．２８．４１の移動ストロークはそれだ
け短縮され、サイクルタイムを短くすることができる。

しかも、サブ移載ヘッド１０は、移載ヘッド４Ｉがデバ
イスＰを基板２５に移送搭載している間に、デバイス供
給部の次のデバイスＰをティクアップして第１のカメラ
２１上へ移送し、更に移送テーブル２８へ移送でき、ま
た移載ヘッド４１は、移送テーブル２８がデバイスＰを
第２のカメラ３５へ移送している間に、カメラ３５の上
方へ移動して待機しておくことができ、また第３のカメ
ラ５０は、移載ヘッド４１がデバイスＰをティクアップ
してカメラ３５により位置ずれを観察している間に、基
板２５の電極部の位置ずれを観察することができる。

ごのように各作業手段１０．２８．４１　５０は、所定
のサイクルタイム内で、互いに独立して移動しながら、
互いに連係してそれぞれに与えられた仕事を行うことが
できるのできわめて作業性が良く、ひいてはサイクルタ
イムを大巾に短縮して、実装速度を上げることができる
。

またサブ移載ヘッド１０がＸ方向に移動することにより
、４つのデバイス供給部のうちの、所望のデバイスＰを
任意に選択してティクアップし、更にこのデバイスＰを
最適の移載ヘッド４１により基板２５に移送搭載するこ
とができる。

上記実施例のデバイス供給部は、供給リール２からフィ
ルムキャリア３を導出し、カッティング装置７によりデ
バイスＰを打ら抜いて、このデバイスＰをサブ移載ヘッ
ド１０によりティクアップするようにしているが、デバ
イス供給部としては、第６図に示すように、予めフィル
ムキャリアから打ち抜かれたデバイスＰを品種９ ０ 別に複数個のトレイ６に収納し、このトレイ６内のデバ
イスＰをザブ移載ヘッド１０によりティクアップするも
のでもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、フィルムキャリアから打
ち抜かれたデバイスを基板に移送搭載する作業を、互い
に別個に移動可能なサブ移載ヘッドと、移送テーブルと
、移載ヘソ１′により分担し、所定のサイクルタイム内
で、互いに連係しながら、サブ移載ヘッドはデバイスを
移送テーブルに移送し、また移送テーブルは移載ヘッド
へ移送し、また移載ヘッドは基板に移送するようにして
いるので、作業性がきわめてよく、サイクルタイムを短
縮して高速実装することができる。

またデバイスの位置ずれの観察と補正を、荒補正と精補
正の２回行い、しかも基板の電極部の位置ずれの観察と
補正も併せて行うようにしているで、アウターリードを
基板の電極部に正確に接合させてきわめて精度よくボン
ディングすることができる。更には、デバイス供給部に
複数種のデバイスを装備せしめ、かつこれに対応して移
載ヘッド部に複数個の移載へ・２ドを装備させているの
で、デバイスの品種に対応して移載ヘッドを選択使用す
ることにより、最良の態様でデバイスを基板にボンディ
ングすることができる。

【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図はアウ
ターリードボンディング装置の斜視図、第２図は同平面
図、第３図は同側面図、第４図は部分斜視図、第５図は
デバイスの平面図、第６図はトレイの平面図である。 ２．６・・・デバイス供給部 ３・・・フィルムキャリア ３ｃ・・・アウターリード １０・・・サブ移載ヘッド ２１・・・第１のカメラ ２５・・・基板 ２８・・・移送テーブル １ ２ ３５・・・第２のカメラ ４０・・・移載ヘッド部 ４１・・・移載ヘッド ４１ｂ・・・熱圧着ツール ５０・・・第３のカメラ Ｐ・・・デバイス ａ、　　ｂ、　　ｃ、　　ｄ・・・デバイスの角部ＭＸ
１．ＭＹ１．１１〜１５・・・ザブ移載ヘッドのＸＹ方
向移動装置 ＭＸ２，４２．４３・・・移載ヘッド部のＸ方向移動装
置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　フィルムキャリアから打ち抜かれた複数種のデ
   バイスを装備するデバイス供給部と、ＸＹ方向移動装置
   に駆動されてこのデバイスをテイクアップして移送する
   サブ移載ヘッドと、このサブ移載ヘッドにより移送され
   るデバイスの位置ずれを観察する第１のカメラと、この
   デバイスをサブ移載ヘッドから受け取って第２のカメラ
   へ向って移送する移送テーブルと、このデバイスをこの
   移送テーブルからテイクアップし、上記第２のカメラに
   よりデバイスの位置ずれを観察した後、Ｘ方向移動装置
   に駆動されてこのデバイスを基板に移送搭載する移載ヘ
   ッド部と、この基板をＹ方向に移動させるＹ方向移動装
   置と、このＹ方向移動装置の上方にあって基板の電極部
   の位置ずれを観察する第３のカメラとから成ることを特
   徴とするアウターリードボンディング装置。
2. （２）　上記移送テーブルが、上記Ｙ方向移動装置に取
   り付けられて、上記基板と一体的にＹ方向に移動するこ
   とを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載のアウ
   ターリードボンディング装置。
3. （３）　上記移載ヘッド部が複数個の移載ヘッドを備え
   、各移載ヘッドが、デバイスを吸着するノズルと、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
   を備えていることを特徴とする上記特許請求の範囲第１
   項に記載のアウターリードボンディング装置。
4. （４）　フィルムキャリアから打ち抜かれたデバイスを
   複数種装備するデバイス供給部のデバイスを、ＸＹ方向
   移動装置に駆動されるサブ移載ヘッドによりテイクアッ
   プし、次いでこのデバイスを第１のカメラの上方に移送
   して、その位置ずれを検出した後、この位置ずれを補正
   すべく、上記ＸＹ方向移動装置を駆動して、このデバイ
   スを移送テーブル上に搭載し、次いでこの移送テーブル
   をＸ方向移動装置に駆動される移載ヘッドのテイクアッ
   プ位置に移送して、この移載ヘッドのノズルに吸着して
   テイクアップし、次いでテイクアップされたデバイスの
   ＸＹθ方向の位置ずれを第２のカメラにより観察すると
   ともに、Ｙ方向移動装置に位置決めされた基板の電極部
   のＸＹθ方向の位置ずれを、このＹ方向移動装置の上方
   に設けられた第３のカメラにより観察し、次いで、θ方
   向の位置ずれを補正すべく、上記ノズルをθ方向に回転
   させるとともに、ＸＹ方向の位置ずれを補正すべく、上
   記Ｘ方向移動装置及びＹ方向移動装置を駆動して、この
   デバイスを上記基板に移送搭載し、次いで熱圧着ツール
   により、デバイス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アウターリードボンディン
   グ方法。
5. （５）　上記第２のカメラを、上記移載ヘッドに吸着さ
   れたデバイスに対して、相対的にＸＹ方向に移動させる
   ことにより、このデバイスの角部を観察するようにした
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第４項に記載のア
   ウターリードボンディング方法。