JPH04352441A - アウタリードボンディング装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子部品を基板または
リードフレームなどに実装する装置に係わり、特にキャ
リアテープのＩＣのアウタリード部と基板またはリード
フレームをボンディングするアウタリードボンディング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明が対象とするＩＣは小型軽量化
が進んでいる電子機器をさらに多機能、高性能化するた
めに開発されたもので、従来のフラットパッケージ型Ｉ
Ｃよりも薄型になり、リード部は多ピン、狭ピッチとな
っている。このＩＣはフィルム状のリードフレームにＩ
Ｃチップを実装したもので、キャリアテープ状ＩＣと呼
ばれるものである。

【０００３】キャリアテープ状ＩＣはポリイミド、ポリ
エステル、ガラスエポキシ樹脂などからなる、たとえば
長尺のキャリアテープ上に一定ピッチで従来のリードフ
レームに対応する薄いリードを形成し、これに半導体チ
ップを接続したもので、上記キャリアテープの長手方向
に多数こ形成されたものである。

【０００４】このキャリアテープ状ＩＣをプリント基板
やリードフレームに実装するためには、その実装前に金
型等を用いてＩＣを打ち抜いてフレーム部を除去する必
要がある。また、打抜き後のＩＣはリード部が薄く、狭
ピッチであるため、変形し易く、人手では位置合せ、接
合が困難であるため、これらの工程を自動で行う装置が
望まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにこの発明
が対象とするＩＣは薄型、狭ピッチ、多ピン化されてい
るため、リード部が変形し易く、打抜き後のＩＣのハン
ドリング、ＩＣ実装時のパターンとの高精度位置合せ、
ＩＣと基板またはリードフレームとの接合などを人手で
確実に行うことが困難であった。

【０００６】特に、ＩＣと実装パターンとの高精度位置
合せを人手で行う場合、顕微鏡あるいはカメラおよび拡
大モニタを観察しながらＩＣパターンを微少送りする必
要があり、作業性や能率が悪いという欠点があった。

【０００７】本発明は上記事情にもとずきなされたもの
で、その目的とするところは、位置合せ、接合が困難な
多ピン、狭ピッチのキャリアテープ状ＩＣのアウタリー
ド部の接合を高精度、かつ確実に行うことを可能にする
とともに、１台の装置に複数の主要構成機構を備えて、
生産性の大幅向上化を図れるアウタリードボンディング
装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、半導体素子が装着される開口部に突出し
たインナリードに半導体素子がボンディングされたキャ
リアテープを搬送する複数の供給機構と、上記供給機構
によってそれぞれ搬送されるキャリアテープを挟んで対
向して配置され互いに接離可能な上金型と下金型を有し
下金型が上記キャリアテープの送り方向と交差する方向
に駆動自在に設けられ上記キャリアテープから所定形状
の電子部品を打抜き成形する複数の打抜き成形機構と、
上記打抜き成形機構によって所定の形状に打抜き成形さ
れて上記下金型に保持された電子部品を取出しボンディ
ングステージ上に載置された取付部材にボンディングす
る複数のボンディングヘッドからなるボンディング機構
と、上記ボンディング機構を上下方向および上記打抜き
成形機構と上記ボンディングステージとの間で往復駆動
する搬送機構と、上記打抜き成形機構と上記ボンディン
グステージとの中間位置に設けられ上記ボンディングヘ
ッドに保持された電子部品の形状および姿勢を認識する
第１の認識手段と、上記ボンディングステージに対向し
て設けられボンディングステージ上に固定された取付部
材の位置を認識する第２の認識手段と、上記第１の認識
手段と第２の認識手段からの検知信号によって上記取付
部材の位置と上記電子部品の位置とを位置合わせするよ
うに上記ボンディングステージを駆動する駆動制御手段
とを具備したことを特徴とするアウタリードボンディン
グ装置である。

【０００９】

【作用】上記各供給機構から半導体素子がインナリード
ボンディングされたキャリアテープを、それぞれ上金型
と下金型とを有する打抜き成形機構に供給し、この打抜
き成形機構によりキャリアテープから電子部品を打抜く
とともに成形する。打抜かれて下金型に保持された電子
部品はボンディングヘッドに吸着され、搬送途中で第１
の認識手段により、形状および姿勢が画像で認識される
。

【００１０】一方、第２の認識手段によってボンディン
グステージ上に載置された取付部材の位置が認識される
。そして、第１の認識手段と第２の認識手段からの検知
信号によって、ボンディングステージが取付部材の位置
と電子部品の位置に合うよう駆動制御され、電子部品が
取付部材の所定位置にボンディングされる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１および図２にアウタリードボンディング
装置を示す。この装置は、以下に述べるように構成され
る。

【００１２】１は、図示しない半導体素子が所定ピッチ
でインナリードボンディングされた長尺なキャリアテー
プである。２ａ，２ｂは、上記キャリヤテープ１から電
子部品３を打抜き成形する、ここでは２組の打抜き成形
機構である。

【００１３】３ａ，３ｂは、これら打抜き成形機構２ａ
，２ｂに対して上記キャリアテープ１を供給する２組の
供給機構である。４は、上記打抜き成形機構２ａ，２ｂ
でそれぞれ打抜き成形された電子部品３を吸着保持する
２つのボンディングヘッド４ａ，４ｂからなるボンディ
ング機構である。

【００１４】５は、電子部品３を吸着保持したボンディ
ングヘッド４ａ，４ｂを、上下方向および水平方向の所
定の搬送範囲を駆動する搬送機構である。６は、上記搬
送機構５の水平方向の搬送路に対向して設けられ、上記
ボンディングヘッド４ａ，４ｂに吸着保持される電子部
品３の形状および姿勢を認識する第１の認識手段である
。

【００１５】７は、上記ボンディングヘッド４ａ，４ｂ
が走行する走行路の下側に設けられ、取付部材としての
回路基板（以下基板と略す）８を保持したアウタリード
ボンディングステージ（以下、ボンディングステージと
略す）である。

【００１６】９は、このボンディングステージ７の上方
に対向して設けられ、ボンディングステージ７上の上記
基板８の保持状態を認識する第２の認識手段である。１
０は、これら各部に電気的に接続され、これらを制御す
る駆動制御手段である。そして、上述の全ての構成各部
は、アウタリードボンディング装置の装置本体１１に設
けられている。

【００１７】このようなアウタリードボンディング装置
によって製造される、電子部品３としてのＴＡＢ（Ｔａ
ｐｅ−　　Ａｕ　　ｔｏｍａｔｅｄ　　Ｂｏｎｄｉｎｎ
ｇ）部品について、図３および図４を参照して説明する
。

【００１８】すなわち、上記ＴＡＢ部品である電子部品
３は、キャリアテープ１上にＩＣ（集積回路）１２をイ
ンナリードボンディングする。このＩＣ１２を、リード
１３を導出する状態にパッケージ１４で覆い、この後、
リード１３を含むキャリアテープ１を破線Ｓ１に沿って
切断して製造されるものである。

【００１９】したがって、上記電子部品３は、薄型でか
つ各リード１３がわずかな外力によって容易に折れ曲り
するものとなっている。そのため、電子部品３を基板８
に装着することが行われているが、この装着はキャリア
テープ１を打抜いて電子部品３を取出し、次ぎにこの電
子部品３を基板８に装着することで製造される。なお、
上記リード１３は半田メッキ、Ａｕメッキ、Ｓｎメッキ
などが施されている。つぎに、上記アウタリードボンデ
ィング装置の各部の詳細について、図１および図２から
説明する。

【００２０】上記２組の打抜き成形機構２ａ，２ｂは、
互いに同一構成のプレス加工装置からなり、本体１１の
前後方向に沿って設けられる一対のガイドレール１５，
１５に沿って下金型１６がスライド自在に設けられてい
る。上部ホルダ１７，１７の下面には、上金型１８が着
脱自在に取付固定されている。

【００２１】上記下金型１６が前進位置に駆動された状
態においては、この下金型１６の上方に上記上金型１８
が対向位置している。これら金型１６と１８との間には
、上記２組の供給機構３ａ，３ｂによって、先に説明し
たキャリアテープ１が、後述するように供給される。

【００２２】そして、上記上金型１８が下降駆動される
ことによって、上記キャリアテープ１が図３の鎖線Ｓ１
で示すように打抜き加工されて電子部品３が形成される
ようになっている。

【００２３】このように構成された打抜き成形機構２ａ
，２ｂに対して、上記キャリアテープ１を供給する上記
２組の供給機構３ａ，３ｂは、上記本体１１の右側端部
に互いに並設されている。そして、上記各打抜き成形機
構２ａ，２ｂの幅方向一端側に回転自在に配置された供
給リール１９ａ，１９ｂを有する。

【００２４】これらの供給リール１９ａ，１９ｂからそ
れぞれ導出されるキャリアテープ１，１は、各下金型１
６，１６の上面側を通されて上記打抜き成形機構２ａ，
２ｂの幅方向他端側に配置された図示しない反転リール
で走行方向が反転させられたのち、上記下金型１６，１
６の下側を通されて上記供給リール１９ａ，１９ｂと同
方向に配置された図示しない巻取リールに巻取られるよ
うになっている。

【００２５】この巻取リールは、所定角度ずつ間欠的に
回転駆動され、それによって、各キャリアテープ１は図
に矢印で示す方向に定量ずつ、つまりキャリアテープ１
に設けられたＩＣ１２の間隔と対応するピッチずつ送ら
れるようになっている。

【００２６】上記搬送機構５は、上記ボンディングステ
ージ７と打抜き成形機構２ａ，２ｂとの間に、全長に亘
って並行して設けられる一対の搬送用アーム２０，２０
と、ここに移動自在に設けられる移動体２１と、この移
動体２１に設けられ上記ボンディングヘッド４ａ，４ｂ
を上下駆動する上下機構２２とから構成される。

【００２７】上記ボンディングヘッド４ａ，４ｂは、搬
送機構５によって上記打抜き成形機構２ａ，２ｂと、本
体１１の図における左側端部に設けられるボンディング
ステージ７との間を往復駆動されるようになっており、
この搬送範囲中途部の所定位置に、上記第１の認識手段
６が設けられている。

【００２８】この第１の認識手段６は、第１のＣＣＤカ
メラ２３からなるとともに、上記ボンディングヘッド機
構４の下方でＸＹテーブル２４によってＸ、Ｙ方向に駆
動自在に設けられている。

【００２９】また、上記ボンディングステージ７の上方
には、上記第２の認識手段９が設けられており、これは
第２のＣＣＤカメラ２５から構成されている。これらカ
メラ２３，２５から出力される画像信号は、ともに上記
駆動制御手段１０に内蔵された装着制御装置３０（図６
に示す）に送られるようになっている。上記駆動制御手
段１０は、本体１１の下部に収容設置されている。

【００３０】上記装着制御装置３０は、ＴＡＢ部品であ
る電子部品３の装着制御を実行するもので、とくに電子
部品３の不良を検出する機能および電子部品３と基板８
との位置合せ機能が備えられている。

【００３１】具体的には、各ＣＣＤカメラ２３，２５か
らの画像信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器３１が備
えられ、このＡ／Ｄ変換器３１でデジタル変換されたデ
ジタル画像信号が画像データとして画像メモリ３２に記
憶されるようになっている。また、ここには、装着制御
部３３、不良検出部３４、位置合せ部３５、部品の形状
データメモリ３６および入力部３７が備えられている。

【００３２】上記装着制御部３３は、入出力部３７を通
して打抜き成形機構２ａ，２ｂ、搬送機構５、ボンディ
ングステージ７、上下機構２２およびＸＹテーブル２４
などに制御信号を送出し、電子部品３の打抜きから基板
８への装着までを動作制御する機能を有するものである
。

【００３３】上記不良検出部３４は、第１のＣＣＤカメ
ラ２３の撮影により得られる画像データ部分と、部品の
形状データメモリ３６の予め記憶されている電子部品の
不良を検出する機能を有するものである。

【００３４】さらに、上記位置合せ部３５は、第１およ
び第２のＣＣＤカメラ２３，２５で得られる各画像デー
タから、これらＣＣＤカメラ２３，２５の位置にもとづ
いて電子部品３と基板８との相対的位置合せを行う機能
を持ったものである。

【００３５】上記ボンディングステージ７は、本体１１
の左側部で、上記第２の認識手段９の下方に配置される
ＸＹθテーブルからなり、その上面に図４に示すような
上記基板８を吸着保持することができる。つぎに、この
ようにして構成されるアウタリードボンディング装置の
作用について説明する。

【００３６】各供給装置３ａ，３ｂからそれぞれ上記キ
ャリヤテープ１，１が、所定ピッチづつ送られ、打抜き
成形機構２ａ，２ｂに対向する。そして、各打抜き成形
機構２ａ，２ｂでは、上金型１８が下降して、キャリヤ
テープ１を打抜き、所定形状に成形する。このとき、下
金型１６に設けられる図示しない位置決めピンが、キャ
リヤテープ１を所定の打抜き位置に固定することができ
る。

【００３７】それから下金型１６がガイドレール１５，
１５に沿って移動し、吸着位置に変位する。上記ボンデ
ィング機構４は、搬送機構５によってこの吸着位置の上
方に移動し、その後ボンディングヘッド４ａ，４ｂが下
降して、それぞれ電子部品３を吸着保持し、再び上昇す
る。

【００３８】これらボンディングヘッド４ａ，４ｂは、
搬送機構５によって順次第１の認識手段６の上方に移動
し、その位置で電子部品３の形状および姿勢が認識され
る。第１の認識手段６による認識が終了した後、ボンデ
ィングヘッド４ａ，４ｂは搬送機構５により接合位置ま
で移動する。

【００３９】一方、電子部品３を実装するための基板８
は、ボンディングステージ７に吸着保持されている。そ
して、ボンディングステージ７上方に位置する第２の認
識手段９によって、その保持状態が認識される。

【００４０】これは、たとえば基板８上に認識マークを
付けておき、第２の認識手段９による認識用マークの中
心座標を求めることによって実現できる。第１の認識手
段６と第２の認識手段９によって得られた補正データは
駆動制御手段１０に伝達され、そのデータによってボン
ディングステージ７を位置決めする。

【００４１】上記ボンディングステージ７の位置決め完
了後、それぞれ電子部品３を吸着保持したボンディング
ヘッド４ａ，４ｂが基板８上に順次下降し、それぞれ電
子部品３を基板８に装着する。

【００４２】すなわち、ボンディングヘッド４ａ，４ｂ
は下降して加熱ツールを電子部品３のリードに当て、加
圧しながら加熱し、図４に示すように、電子部品３を基
板８にボンディングできる。このようなアウタリードボ
ンディング装置を構成する各部は、上記駆動制御手段１
０によって駆動制御される。

【００４３】すなわち、図７に示されるステップＳ１に
おいて、供給機構３ａ，３ｂによって各打抜き成形機構
２ａ，２ｂの金型にキャリアテープ１が供給され、つぎ
のステップＳ２においてそのことが確認されると、装着
制御部３３は供給機構３ａ，３ｂを作動させてキャリア
テープ１を所定量送り、その電子部品３が設けられた部
分が対向するよう位置決めする。

【００４４】ついで、ステップＳ３において、装着制御
部３３は打抜き成形機構２ａ，２ｂに制御信号を送出し
て上金型１８を下降させる。これにより、キャリアテー
プ１から電子部品３が打抜かれる。そして、上金型１８
が上昇すると、ステップＳ４において、打抜かれた電子
部品３を吸着した下金型１６が後方へ駆動されるととも
に、供給機構３ａ，３ｂが作動してキャリアテープ１が
所定量駆動される。

【００４５】この後、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７におい
て、装着制御部３３は搬送機構５に制御信号を送信する
。これにより、非作動時において上記第１の認識手段６
のＣＣＤカメラ２３上に位置するボンディングヘッド４
ａ，４ｂが下金型１６上に移動したのち、上下機構２２
によって下降方向に駆動されて上記電子部品３を吸着保
持し、再度第１のＣＣＤカメラ２３上に移動して停止す
る。

【００４６】ステップＳ８において，第１の認識手段６
を構成する図示しない視覚認識用ステージのシャッタが
作動される。一方、ボンディングステージ７上に基板８
が載置され、これがステップｅ１において上記基板８の
載置位置が検知されると、ボンディングステージ７は動
作して基板８を第２の認識手段９のＣＣＤカメラ２５の
視野内所定位置に位置させるように駆動制御される。

【００４７】この状態において第１のＣＣＤカメラ２３
はボンディングヘッド４ａ，４ｂで吸着されている電子
部品３を撮像してその画像信号を出力し、また第２のＣ
ＣＤカメラ２５は基板８を撮像して、その画像信号に変
換した各画像データとして画像メモリ３２に記憶される
。

【００４８】つぎに、ステップＳ９において、装着制御
部３３は入出力部３７に指令を発してＸＹテーブル２４
を移動させ、第１のＣＣＤカメラ２３の撮像範囲を設定
する。この移動後に、位置合せ部３５は第１画像データ
の中心を求め、不良検出部３４は第１画像データに対し
てスキャンラインおいてスキャンして、各リード１３の
欠けや曲りを検出する。

【００４９】ついで、第１のＣＣＤカメラ２３の画面位
置が設定されると、撮像を行ってその画像信号を出力し
、この画像信号がＡ／Ｄ変換されて画像メモリ３２に第
２画像データとして記憶される。この第２画像データが
記憶されると、位置合せ部３５は第２画像データの中心
位置を求め、不良検出部３４は第２画像データに対して
スキャンして各リード１３の欠けや曲りを検出する。

【００５０】以下、同様に各画面位置における第３およ
び第４画像データが画像メモリ３２に記憶され、これら
画像データの中心位置が求められるとともに各画像デー
タに対してスキャンが行われて各リード１３の欠けや曲
りが検出される。

【００５１】そして、ステップＳ１０において、電子部
品３の良否が不良検出部３４で判定され、不良であれば
ステップＳ１１で排除される。電子部品３が良品であれ
ば、ステップＳ１２に移る。

【００５２】このステップＳ１２において、位置合せ部
３５は第１のＣＣＤカメラ２３の第１〜第４画像データ
の各中心から電子部品３の中心位置を求め、ステップＳ
１３において第１のＣＣＤカメラ２３の視野中心位置と
電子部品３の中心位置との差を求め、この差をなくす制
御信号をボンディングステージ７に送出する。これによ
り、上記第１のＣＣＤカメラ２３の視野中心に電子部品
３の中心位置が合せられる。

【００５３】また、位置合せ部３５はステップｅ３にお
いて、第２のＣＣＤカメラ２５の撮像により得られた画
像データからボンディングステージ７上の基板８の中心
を求める。つぎに、ステップｅ４において、第２のＣＣ
Ｄカメラ２５の視野中心位置と基板８の中心位置との差
を求め、この差をなくす制御信号をボンディングステー
ジ７に送出する。

【００５４】ステップＳ１４において、第２のＣＣＤカ
メラ２５の視野中心に基板８の中心位置を合せ、互いの
中心位置が一致するよう駆動される。すなわち基板８の
位置の補正をなし、接合時に中心が一致するように制御
される。

【００５５】ステップＳ１５において、装着制御部３３
は搬送機構５に制御信号を送出してボンディングステー
ジ７の上方に移動させ、この移動によりボンディングヘ
ッド４ａ，４ｂがボンディングステージ７の上方に達す
ると、移動が停止する。つぎに、ステップ１６において
、ボンディングヘッド４ａ，４ｂは下降して電子部品３
を基板８に装着することになる。

【００５６】なお、上記実施例においては、長尺のキャ
リヤテープ１から電子部品３を打抜いて基板８に装着す
るようにしたが、これに限定されるものではなく、たと
えば図５に示すように、短冊状のキャリヤテープ１Ａと
して、１こもしくは複数のインナリード部を備え、ここ
では図示しない半導体素子をインナリードボンディング
して、電子部品として打抜き可能にしたものを用いるよ
うにしてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体素子がインナリードボンディングされた複数のキャリ
アテープをそれぞれ複数の対向する打抜き成形機構に自
動供給し、これらキャリアテープから電子部品を打抜き
成形し、この電子部品を基板に対して相対的に位置決め
して、アウタリードボンディングするという工程を自動
化することができる。これにより、従来必要であった手
作業による微細な作業を不要にし、作業の高精度化と高
能率化とを実現でき、しかも、１台の装置に複数の主要
構成機構を備えて、生産性の大幅向上化を図れるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の、アウタリードボンディン
グ装置の概略正面図。

【図２】同実施例の、アウタリードボンディング装置の
側面図。

【図３】同実施例の、キャリヤテープの平面図。

【図４】同実施例の、電子部品を装着した基板の一部平
面図。

【図５】他の実施例の、キャリアテープの平面図。

【図６】本発明の一実施例の、アウタリードボンディン
グ装置の電気制御構成図。

【図７】同実施例の、作動のフローチャート図。

【符号の説明】

１，１Ａ…キャリアテープ、３ａ，３ｂ…供給機構、１
８…上金型、１６…下金型、２ａ，２ｂ…打抜き成形機
構、３…電子部品、７…ボンディングステージ、４ａ，
４ｂ…ボンディングヘッド，４…ボンディング機構、５
…搬送機構、６…第１の認識手段、８…取付部材（基板
）、９…第２の認識手段、１０…駆動制御手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子が装着される開口部に突出した
   インナリードに半導体素子がボンディングされたキャリ
   アテープを搬送する複数の供給機構と、上記供給機構に
   よってそれぞれ搬送されるキャリアテープを挟んで対向
   して配置され互いに接離可能な上金型と下金型を有し下
   金型が上記キャリアテープの送り方向と交差する方向に
   駆動自在に設けられ上記キャリアテープから所定形状の
   電子部品を打抜き成形する複数の打抜き成形機構と、上
   記打抜き成形機構によって所定の形状に打抜き成形され
   て上記下金型に保持された電子部品を取出しボンディン
   グステージ上に載置された取付部材にボンディングする
   複数のボンディングヘッドからなるボンディング機構と
   、上記ボンディング機構を上下方向および上記打抜き成
   形機構と上記ボンディングステージとの間で往復駆動す
   る搬送機構と、上記打抜き成形機構と上記ボンディング
   ステージとの中間位置に設けられ上記ボンディングヘッ
   ドに保持された電子部品の形状および姿勢を認識する第
   １の認識手段と、上記ボンディングステージに対向して
   設けられボンディングステージ上に固定された取付部材
   の位置を認識する第２の認識手段と、上記第１の認識手
   段と第２の認識手段からの検知信号によって上記取付部
   材の位置と上記電子部品の位置とを位置合わせするよう
   に上記ボンディングステージを駆動する駆動制御手段と
   を具備したことを特徴とするアウタリードボンディング
   装置。
2. 【請求項２】上記供給機構から搬送されるキャリアテー
   プは、インナリードにボンディングされた半導体素子を
   、所定間隔を存して多数個備え、かつリールに巻装され
   る長尺状のテープ体であることを特徴とする請求項１の
   アウタリードボンディング装置。
3. 【請求項３】上記供給機構から搬送されるキャリアテー
   プは、インナリードに半導体素子がボンディングされた
   短冊状テープ体であることを特徴とする請求項１のアウ
   タリードボンディング装置。