JPH0626997B2 - 半導体フレームの送り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体組立機（ペレットボンディング装置、
ワイヤボンディング装置等）における半導体フレーム
（リードフレーム、基板等）の送り装置に関する。

［従来の技術］ 従来の半導体フレームの送り装置として、半導体フレー
ムをガイドするガイドレールと、ガイドレールによる半
導体フレーム送りラインの上下に設けられる上下のチャ
ック爪と、上下のチャック爪の少なくとも一方である開
閉チャック爪を開閉させてそれらチャック爪間に半導体
フレームをチャックするチャック開閉装置と、上下のチ
ャック爪をガイドレールに沿って移動させるチャック移
動装置とを有してなるものがある。

ここで、上記従来の半導体フレームの送り装置を構成す
るチャック開閉装置は、モータにより駆動されるカムを
用いて、上記開閉チャック爪を開閉動作させるようにな
っている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、半導体フレームは、品種によってその厚みが
異なる。そして特に薄い半導体フレームの場合は、チャ
ック爪がそのフレームに当接する時の速度を緩やかにし
て、ダメージを与えないようにすることが必要である。
上記従来の半導体フレームの送り装置にあっては、開閉
チャック爪の開閉動作状態がカムにより一義的に決定さ
れる。したがって、半導体フレームの品種、特に厚み、
材質の変更に対し、開閉チャック爪の速度、加速度を変
更設定する必要がある場合には、カム自体を交換する必
要がある。このことは、カムの管理、交換作業に多くの
困難をともなう。

本発明は、カムによる開閉チャック爪の開閉動作状態
を、半導体フレームの品種等に応じて確実かつ容易に変
更可能とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、半導体フレームをガイドするガイドレール
と、ガイドレールによる半導体フレーム送りラインの上
下に設けられる上下のチャック爪と、上下のチャック爪
の少なくとも一方である開閉チャック爪を開閉させてそ
れらチャック爪間に半導体フレームをチャックするチャ
ック開閉装置と、上下のチャック爪をガイドレールに沿
って移動させるチャック移動装置とを有してなる半導体
フレームの送り装置において、チャック開閉装置が、前
記開閉チャック爪を開閉動作させるカムと、速度制御可
能であって上記カムを駆動するカム駆動装置と、カム駆
動装置を制御することにより上記カムの駆動状態を調整
し開閉チャック爪の開閉動作状態を変更設定する制御装
置を有してなるようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、カム駆動装置を制御装置にて制御する
ことにより、半導体フレームの品種等に応じて、開閉チ
ャック爪の速度、加速度の開閉動作状態を確実かつ容易
に変更できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を模式的に示す正面図、第２
図は第１図の平面図、第３図は第１図の側面図、第４図
はチャック移動装置の一例を示す平面図、第５図はチャ
ック開閉装置の一例を示す側面図、第６図は第５図のVI
−VI線に沿う矢視図、第７図は第５図の要部を模式的に
示す側面図、第８図は偏心回転軸を示す断面図、第９図
はチャック開閉装置とチャック移動装置の制御系統を示
す模式図、第１０図は本発明の変形例を示す模式図であ
る。

送り装置１０は、ペレットボンディング装置、ワイヤボ
ンディング装置等の半導体組立機の一部を構成し、例え
ば第１図の如く、基台１１の上部において、リードフレ
ーム供給装置１２とリードフレーム排出装置１３の間に
配置され、リードフレーム供給装置１２から供給される
リードフレーム１４をボンディング位置１５（第２図参
照）に設定し、ボンディング後のリードフレーム１４を
リードフレーム排出装置１３に排出する。

（Ａ）送り装置１０は、基台レール部１６の上部に相対
する可動台１７、１８を架設し、これらの可動台１７、
１８の相対する上縁部にリードフレーム１４をガイドす
る一対のガイドレール１９、２０を固定している。ここ
で、両可動台１７、１８は左ねじと右ねじを備えた不図
示の間隔調整ねじを介して連結され、この間隔調整ねじ
の螺動により相互に接近／離隔し、両ガイドレール１
９、２０の間隔を今回送り対象としてのリードフレーム
１４の幅に適合する間隔に設定替えできるようになって
いる。

（Ｂ）一方の可動台１７には以下の如くのチャック移動
装置が配設されている。（第３図、第４図参照）。

すなわち、可動台１７の水平床部１７Ａにはチャック移
動モータ２１（例えばＤＣサーボモータからなる）が設
置され、このモータ２１の出力軸には送りねじ軸２２が
連結され、送りねじ軸２２の延在端は可動台１７に設置
されている軸受２３に支持されている。送りねじ軸２２
の中間部には従動ナット２４が螺着され、このナット２
４の下面部に設けられているローラー２５は水平床部１
７Ａに設けられている一対のレール２６に挟まれてガイ
ドされるようになっている。送りねじ軸２２とレール２
６は前述のガイドレール１９、２０と平行に設定されて
いる。

他方、可動台１７の垂直壁部１７Ｂには前述のガイドレ
ール１９、２０と平行な直線移動軸受２７が固定され、
この軸受２７にはチャック移動台２８が滑動自在に結合
されている。この時、チャック移動台２８はローラー２
９を備え、前記従動ナット２４の正面部に設けられてい
る一対のローラー３０が上記ローラー２９を挟み、これ
により前記従動ナット２４とチャック移動台２８とがガ
イドレール１９、２０に沿う方向に連動可能に結合され
る。

すなわち、チャック移動モータ２１の駆動時に、従動ナ
ット２４がレール２６に沿って移動すると、この移動力
がチャック移動台２８に伝えられ、チャック移動台２８
は直線移動軸受２７に沿ってガイドレール１９、２０と
平行に移動することとなる。

（Ｃ）次に、上記チャック移動台２８のガイドレール１
９に沿う長手方向の２位置で、ボンディング位置１５を
挟む２位置には、それぞれ、チャック支持台３１が固定
され、各チャック支持台３１には以下の如く、上下のチ
ャック爪３２、３３が設けられている（第１図、第２
図、第３図、第５図、第６図参照）。

すなわち、チャック支持台３１は支軸３４を備え、支
軸３４の両側外周部には上チャック爪支持アーム３５が
揺動可能に支えられ、支持アーム３５の正面部には上チ
ャック爪３２が固定されている。また、支軸３４の中
間外周部には下チャック爪支持アーム３６が揺動可能に
支えられ、支持アーム３６の正面部には下チャック爪３
３が固定されている。この時、上下のチャック爪３２、
３３は前述のガイドレール１９、２０によるリードフレ
ーム１４の送りラインの上下に設定される。なお、チャ
ック爪３２、３３の少なくとも一方は、そのリードフレ
ーム１４との当接面が曲面とされる。

（Ｄ）次に、一方の可動台１７には以下の如くのチャッ
ク開閉装置が配設されている（第１図、第２図、第３
図、第５図、第７図、第８図参照）。

すなわち、ガイドレール１９に沿う２位置で、前述のチ
ャック移動台２８とともに移動する上下のチャック爪３
２、３３の移動ストロークに対応する２位置には、それ
ぞれ、上下の偏心回転軸（カム）３７、３８が設置され
ている。各偏心回転軸３７、３８は、第７図、第８図に
示す如く、可動台１７に設けられる軸受３９に支持され
る中心軸部４０と、中心軸部４０と一体化されて支軸部
を構成するとともに該中心軸部４０に対して偏心量ｅだ
け偏心している偏心軸部４１と、偏心軸部４１の外周部
にボール軸受４２を介して回動自在に被冠されているフ
リーローラー４３とからなる。両偏心回転軸３７、３８
の上記軸受３９から突出する端部には歯付プーリ４４、
４５が固定されている。また、可動台１７には本発明の
駆動装置としてのチャック開閉モータ４６（例えばステ
ッピングモータ）が設置され、モータ４６の出力軸に固
定されている歯付プーリ４７と上記両歯付プーリ４４、
４５には歯付ベルト４８が巻き回されている。すなわ
ち、チャック開閉モータ４６の駆動時に、偏心回転軸３
７、３８は連動して偏心回転する。

他方、上チャック爪３２の支持アーム３５には上従動回
転子４９が回動自在に設けられ、下チャック爪３３の支
持アーム３６には下従動回転子５０が回動自在に設けら
れ、各従動回転子４９、５０はそれぞれチャック支持台
３１との間に設けられるばね５１、５２の弾発力により
前述の上偏心回転軸３７、下偏心回転軸３８のフリーロ
ーラー４３に常時当接せしめられている。従動回転子４
９、５０は、チャック爪３２、３３が前述のチャック移
動台２８とともに移動する時、対応する偏心回転軸３
７、３８の軸長方向に沿ってそれらのフリーローラー４
３に当接しながら転動する。

したがって、前述のチャック開閉モータ４６が駆動する
時、偏心回転軸３７、３８は自らの中心軸部４０のまわ
りにそのフリーローラー４３を偏心回転し、これによ
り、フリーローラー４３が定める従動回転子４９、５０
の設定位置を調整することにより、チャック爪３２、３
３を第７図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く開閉動作できるこ
ととなる。

なお、上下のチャック爪３２、３３はチャック開閉モー
タ４６の駆動による偏心回転軸３７、３８の偏心回転に
より互いに接近／離隔する如く対向移動して開閉する。
また、チャック爪３２、３３が閉じ状態においてリード
フレーム１４を挟圧する時、上従動回転子４９は上偏
心回転軸３７のフリーローラー４３から開き方向に逃げ
ることができ、結果として上チャック爪３２の閉じ位置
は開き方向に逃げることができるが、下従動回転子５
０は下偏心回転軸３８のフリーローラー４３から開き方
向に逃げることができず、結果として下チャック爪３３
の閉じ位置は開き方向に逃げることができずその閉じ位
置を固定化されるようになっている。すなわち、この実
施例において、下チャック爪３３の爪閉じレベルはガイ
ドレール１９、２０のレール面レベルと略同一に設定さ
れてリードフレーム１４をガイドレール１９、２０のレ
ール面に押し付けることなくチャックできるように、あ
るいはそのレール面レベルより若干高く設定されてリー
ドフレーム１４を該レール面レベルから一定量持ち上げ
て該リードフレーム１４をガイドレール１９、２０のレ
ール面にこすることなく送れるようになっている。

（Ｅ）しかして、チャック移動装置を構成するチャック
移動モータ２１とチャック開閉装置を構成するチャック
開閉モータ４６は、以下の如く制御される（第９図参
照）。

すなわち、送り装置１０は制御装置１００を備える。制
御装置１００は、今回送り対象としてのリードフレーム
１４の例えば品種データ特に厚み、材質等を入力され、
それらの厚み、材質等の入力データに対応して予め記憶
されている制御データに従い、モータ２１、４６へ所要
の制御信号を転送する。これにより、制御装置１００
は、チャック移動モータ２１の停止位置、加減速位
置、回転速度を制御し、チャック移動台２８の移動状態
を調整し、結果として上下のチャック爪３２、３３の移
動状態を変更設定するとともに、チャック開閉モータ
４６の停止位置、加減速位置、回転速度を制御し、偏心
回転軸３７、３８の駆動状態を調整し、結果として上下
の開閉チャック爪３２、３３の開閉動作状態を変更設定
する。

したがって、上下のチャック爪３２、３３は、上記制御
装置１００により、例えば送りストローク端に近づく
までは高速、近づいてから停止するまでは低速で移動
し、所望の停止位置に正確に位置決めされ、あるいは
例えばリードフレーム１４の上下面に近づくまでは高
速、近づいてから接触するまでは低速で閉じ、リードフ
レーム１４に与えるダメージを最小限にする等が可能と
なる。

また、上記制御装置１００は、偏心回転軸３７、３８の
制御により、下チャック爪３３がリードフレーム１４に
当接するタイミングを上チャック爪３２がリードフレー
ム１４に当接するタイミングより早く設定して、リード
フレーム１４の曲げを防止するようにしてもよい。これ
は上チャック爪３２が下チャック爪３３より先にリード
フレーム１４に当接した場合、リードフレーム１４をガ
イドレール１９、２０のレール面に押し付ける状態で曲
げを生じさせてしまう可能性があるからである。

なお、制御装置１００に与える品種データ等の設定は、
オペレータによるキーボード１０１への品種番号のキー
イン、リードフレーム供給装置１２に投入されているマ
ガジンに付された品種識別マークを検出するマーク検出
センサ１０２の検出結果、リードフレーム１４の送り経
路中に設けられたリードフレーム厚み検出センサ１０３
の検出結果等による。

また、制御装置１００は、ペレットボンディング制御部
やワイヤボンディング制御部からのボンディング終了信
号を取込み、後述する如く、モータ２１、４６を駆動制
御する。

次に、上記送り装置１００の動作について説明する。

上下のチャック爪３２、３３が開いた状態で待機して
いる時、リードフレーム供給装置１２の内部のリードフ
レーム１４が不図示のプッシャもしくはチャック装置に
よりガイドレール１９、２０に沿って引き出される。リ
ードフレーム１４の引き出され端がボンディング位置１
５よりリードフレーム供給装置１２の側に位置している
両チャック爪３２、３３の間に送り込まれる。この時、
センサ５３がリードフレーム１４の通過を検出し、この
検出結果によりリードフレーム１４の上記送り込み量の
適否が判定される。

次に、チャック開閉モータ４６が一時駆動され上下の
チャック爪３２、３３が閉じてリードフレーム１４をチ
ャックするとともに、チャック移動モータ２１が正転駆
動され上下のチャック爪３２、３３が上記リードフレー
ム１４をチャックした状態でガイドレール１９、２０に
沿って移動し、リードフレーム１４の被ボンディング部
位を前述のボンディング位置１５に位置決めする。この
時、センサ５４がリードフレーム１４の送り量を検出
し、この検出結果によりチャック移動モータ２１の駆動
量が補正されてリードフレーム１４を正確にボンディン
グ位置１５に位置決めすることとしている。そして以後
上下のチャック爪３２、３３の開閉動作と、ガイドレー
ル１９、２０に沿う往復動作とが交互に行なわれ、リー
ドフレーム１４の被ボンディング部位を順次ボンディン
グ位置１５に位置決めする。

なお、ボンディング位置１５に位置決めされた被ボンデ
ィング部位には、ペレットボンディングもしくはワイヤ
ボンディングされる。

リードフレーム１４のピッチ動が進み、ボンディング
位置１５よりリードフレーム排出装置１３の側に位置し
ている上下のチャック爪３２、３３の移動範囲にリード
フレーム１４の先端が到達すると、以後のリードフレー
ム１４のピッチ動は、このチャック爪３２、３３にて与
えられる。

リードフレーム１４の１つの被ボンディング部位にボ
ンディング作業が行なわれている時間内において、チャ
ック移動モータ２１は逆転駆動し、チャック爪３２、３
３は待機位置に一度復帰する。そしてリードフレーム供
給装置１２の側に位置している上下のチャック爪３２、
３３は、上記と同様に引き出された後続のリードフレ
ーム１４の引き出され端をチャックするとともに、チャ
ック駆動モータ２１の正転駆動により、後続のリードフ
レーム１４の先端をボンディング位置１５の手前位置ま
で移動させ、これにより後続のリードフレーム１４を待
機させておく。

さて上記の作業が終了すると、リードフレーム排出
装置１３の側のチャック爪３２、３３はの動作を続行
する。

１枚のリードフレーム１４におけるすべての被ボンデ
ィング部位に対してボンディング作業が終了すると、そ
のリードフレーム１４ををリードフレーム排出装置１３
の側に位置しているチャック爪３２、３３がチャックし
てボンディング位置１５から移動させるとともに、待機
していた後続のリードフレーム１４を、リードフレーム
供給装置１２の側に位置しているチャック爪３２、３３
がチャックし、その最初の被ボンディング部位をボンデ
ィング位置１５に位置決めする。以後はと同様とな
る。

また、ボンディングの終了したリードフレーム１４
は、後続のリードフレーム１４の１つの被ボンディング
部位にボンディング作業が行なわれている時間を利用し
てリードフレーム排出装置１３に送り込まれる。これは
チャック移動モータ２１が正転、逆転駆動を複数回くり
返すとともに、タイミングをとりながらリードフレーム
排出装置１３の側に位置するチャック爪３２、３３が開
閉動作を行なうことでリードフレーム１４をリードフレ
ーム排出装置１３の方に移動させ、最終的に閉じた状態
のチャック爪３２、３３にてリードフレーム１４の後端
を押し込むことにより行なわれる。

上記が終了すると、リードフレーム供給装置１２の
側に位置するチャック爪３２、３３は、上記の作業に
おけるリードフレーム１４のピッチ動を続行する。以上
により順次リードフレーム１４の送りが行なわれる。な
お、リードフレーム１４のピッチ動毎にチャック爪３
２、３３は開くとともに、ボンディング位置１５に位置
決めされたリードフレーム１４は、図示省略の位置決め
装置ならびにフレーム押さえ等にて位置決め保持され
る。

次に、上記実施例の作用について説明する。

上記実施例によれば、チャック開閉モータ４６によっ
て偏心回転軸３７、３８を回転させることにより、偏心
回転軸３７、３８のフリーローラー４３に接する従動回
転子４９、５０の当接位置を調整し、結果として開閉チ
ャック爪３２、３３を開閉動作し、チャック移動モー
タ２１により、上下のチャック爪３２、３３をガイドレ
ール１９、２０に沿って移動する時、該チャック爪３
２、３３に設けられている従動回転子４９、５０を偏心
回転軸３７、３８の軸長方向に沿って該偏心回転軸３
７、３８のフリーローラー４３に当接しながら移動せし
めることにより、上記にて定められる開閉チャック爪
３２、３３の開閉位置を保持しながらそれらチャック爪
を移動可能とすることとなる。

したがって、上記実施例によれば、複雑なカムを用い
ずに、単純な偏心回転軸３７、３８によってチャック爪
３２、３３を開閉動作でき、従来のカムとガイド軸を
単一の偏心回転軸３７、３８にて集約し、したがって複
雑なカム／ガイド軸連動機構等を必要としない。すなわ
ち、簡素な構造により、上下のチャック爪３２、３３を
開閉動作し、かつ該チャック爪３２、３３の開閉位置を
保持する状態で該チャック爪３２、３３をガイドレール
１９、２０に沿って移動でき、上下のチャック爪３２、
３３によりリードフレーム１４を確実に送ることができ
る。

また、上記実施例によれば、偏心回転軸３７、３８を駆
動するるチャック開閉モータ４６を、制御装置１００に
て制御することにより、リードフレーム１４の品種等に
応じて、チャック爪３２、３３の速度、加速度等を開閉
動作状態を確実かつ容易に変更できる。

また、実施例においては、チャック爪３２、３３の開閉
位置（特に閉じ位置）も設定変更できるように構成し
た。これは、例えばボンディング位置１５に配設される
ヒータブロック上にてリードフレーム１４を移動させる
時だけ、チャック爪３２、３３の閉じ位置を高く設定し
ておき、リードフレーム１４の移動時にその下面をガイ
ドレール１９、２０のレール面から高めに持ち上げるよ
うにすれば、ヒートブロックとの干渉を確実に防ぐこと
ができる。なおそれ以外の場所での送り時には、チャッ
ク爪３２、３３の閉じ位置は上記閉じ位置より低めで充
分であり、したがってチャック開閉モータ４６の回転量
に無駄がなくなる。

また、上記実施例にあっては、開閉チャック爪３２、３
３を開閉動作させるために偏心回転軸３７、３８の設定
位置が変更せしめられる時、偏心回転軸３７、３８は従
動回転子４９、５０に当接しているフリーローラー４３
を該従動回転子４９、５０に対して相対移動させること
なく、その支軸部を構成する中心軸部４０と偏心軸部４
１を上記フリーローラー４３に対して相対回動させなが
ら、上記設定位置を変更せしめられる。したがって、こ
の時、偏心回転軸３７、３８のフリーローラー４３は従
動回転子４９、５０との接触点を互いに変化することな
く共有し続け、従動回転子４９、５０に擦過力を与える
ことなく該従動回転子４９、５０の位置調整を行なうこ
ととなる。このため、従動回転子４９、５０は円滑に位
置調整され、そのボール軸受４２にスラスト力を付与さ
れることがなく、寿命の低下がない。

なお、本発明の実施においては、上下チャック爪３２、
３３の偏心回転軸３７、３８を個別に回転駆動し、それ
ぞれの駆動を制御するようにしてもよい。また上下のチ
ャック爪の一方のみを駆動して開閉動作させるものであ
ってもよい。また、上下のチャック爪の開閉動作は回転
運動に限らず直線運動するものであってもよい。

また、本発明の実施においては、カムとして上記の如く
の偏心回転軸でなく、任意のカム曲線を備えたカムを用
いるものであってもよい。第１０図は、上記の如くのカ
ム２００を用い、チャク開閉モータ２０１にて駆動され
る単一のカム２００により上下のチャック爪３２、３３
を開閉動作させる例である。３４Ａ、３４Ｂは支軸、２
０２、２０３は歯付プーリ、２０４は歯付ベルトであ
る。なお、カム２００はそのカム断面を軸長方向（第１
０図の紙面直交方向）に連続する長尺状とされ、チャッ
ク移動装置によるチャック爪３２、３３の送り方向への
移動時に、チャック爪３２、３３の従動回転子４９、５
０をカム断面上の一定位置にてガイドし続け、チャック
爪３２、３３の開閉状態を保持しながら上記送りを可能
ならしめている。

また、本発明の実施において、カムはチャック爪に一体
の従動子を直接駆動するものに限らず、カムとチャック
爪との間に中間連動機構を介在させるものであってもよ
い。

また、本発明の実施において、カム駆動装置は、ＤＣサ
ーボモータ、ＡＣサーボモータ、ステッピングモータ等
の回転型モータに限らず、リニアモータであってもよ
い。さらにカムの開閉動作は、回転移動に限らず、直線
移動するものであってもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、カムによる開閉チャッ
ク爪の開閉動作状態を、半導体フレームの品種等に応じ
て確実かつ容易に変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示す正面図、第２
図は第１図の平面図、第３図は第１図の側面図、第４図
はチャック移動装置の一例を示す平面図、第５図はチャ
ック開閉装置の一例を示す側面図、第６図は第５図のVI
−VI線に沿う矢視図、第７図は第５図の要部を模式的に
示す側面図、第８図は偏心回転軸を示す断面図、第９図
はチャック開閉装置とチャック移動装置の制御系統を示
す模式図、第１０図は本発明の変形例を示す模式図であ
る。 １０……送り装置、 １４……リードフレーム（半導体フレーム）、 １９、２０……ガイドレール、 ２１……チャック移動モータ、 ２２……送りねじ軸、 ２８……チャック移動台、 ３１……チャック支持台、 ３２、３３……チャック爪、 ３７、３８……偏心回転軸（カム）、 ４０……中心軸部、 ４１……偏心軸部、 ４３……フリーローラー、 ４６……チャック開閉モータ（カム駆動装置）、 ４９、５０……従動回転子、 １００……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体フレームをガイドするガイドレール
   と、ガイドレールによる半導体フレーム送りラインの上
   下に設けられる上下のチャック爪と、上下のチャック爪
   の少なくとも一方である開閉チャック爪を開閉させてそ
   れらチャック爪間に半導体フレームをチャックするチャ
   ック開閉装置と、上下のチャック爪をガイドレールに沿
   って移動させるチャック移動装置とを有してなる半導体
   フレームの送り装置において、チャック開閉装置が、前
   記開閉チャック爪を開閉動作させるカムと、速度制御可
   能であって上記カムを駆動するカム駆動装置と、カム駆
   動装置を制御することにより上記カムの駆動状態を調整
   し開閉チャック爪の開閉動作状態を変更設定する制御装
   置を有してなることを特徴とする半導体フレームの送り
   装置。