JPH0645404A - リードのボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アウターリードボンディングなどにおいて、
基板の上面が傾斜している場合でも、デバイスのリード
を押圧むらなく基板に押し付けてボンディングできる手
段を提供する。 【構成】 電気部品２０の位置決め部２がホルダー１２
に揺動自在に保持され、このホルダー１２の下方にはホ
ルダー１２の押し上げ手段１７が設けられており、この
押し上げ手段１７を駆動して位置決め部２に搭載された
電気部品２０の電極７０をボンディングヘッド２６の押
圧子２８に上方から押圧されたリードＬに押し付けるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリードのボンディング装
置に係り、詳しくは、基板や半導体チップなどの電気部
品を位置決めし、この電気部品の電極にデバイスのリー
ドをボンディングするリードのボンディング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＴＡＢ法として知られるデバイスの製造
工程は、フィルムキャリヤのリードにチップをボンディ
ングするインナーリードボンディング工程と、このフィ
ルムキャリヤを打ち抜いて得られたデバイスのリードを
基板にボンディングするアウターリードボンディング工
程から成っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インナーリードボンデ
ィングを自動的に行うためのインナーリードボンディン
グ装置は、現在、かなり普及して実用に供されている。
ところがアウターリードボンディングは、要求される精
度がきわめて高く、殊に基板の上面が成形誤差等のため
にわずかでも傾斜していると、すべてのリードを基板の
電極に押圧むらなく均等な力でボンディングすることが
きわめて困難なこともあって、これを自動的に行うため
の技術は十分に確立されておらず、このため現在、アウ
ターリードボンディングは専らマニュアル的な作業によ
り行われている実情にある。

【０００４】そこで本発明は、基板や半導体チップなど
の電気部品の電極とリードをボンディングするボンディ
ング装置、殊に基板の上面が傾斜していても、すべての
リードを均等な力で電気部品の電極にボンディングでき
るリードのボンディング装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、ホ
ルダーと、このホルダーに揺動自在に保持された電気部
品の位置決め部と、この位置決め部に搭載された電気部
品の電極を、ボンディングヘッドの押圧子に上方から押
圧されたリードに押し付けるべく、この位置決め部を下
方から押し上げる押し上げ手段とを構成している。

【０００６】

【作用】上記構成において、ボンディングヘッドにより
デバイスを位置決め部に位置決めされた基板などの電気
部品上に位置させ、押圧子によりデバイスのリードを基
板の電極に押し付ける。この場合、基板の上面が傾斜し
ていても、基板は揺動自在なホルダーに保持されている
ので、押圧子をリードに押し付けると、その荷重により
基板は押圧子の下面にならうように姿勢を補正する。そ
こで押し上げ手段を駆動して基板を押し上げると、リー
ドは押圧子に強く押し付けられ、すべてのリードは均等
な力で基板の電極にボンディングされる。

【０００７】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１はボンディング装置の斜視図、図２は正
面図である。この装置は、電気部品としての基板２０の
電極７０に、ＴＡＢ法で製造されたデバイスＰのリード
Ｌをアウターリードボンディングするものである。この
デバイスＰは、ウェハから切出された半導体チップがボ
ンディングされたフィルムキャリヤを上型４１と下型４
２とにより打抜いて作られたものである。

【０００８】１は極薄円板状のジンバルばねであって、
その中央部には基板２０の位置決め部２が装着されてい
る。この位置決め部２は円板状であって、その上面には
基板２０の受部３が枠形に突設されており、またその内
部には、吸着孔４が穿孔されている。この吸着孔４は、
受部３上の基板２０がボンディング中にがたつかないよ
うに、これを真空吸着して固定する。５は止めねじであ
る。

【０００９】ジンバルばね１には円弧状のスリット１１
が交互に位置をずらして多数条形成されており（図３も
参照）、したがってこのジンバルばね１は、全方向に屈
曲自在であって、その中央部に装着された位置決め部２
は上下方向に揺動自在となっている。

【００１０】ジンバルばね１は、止めねじ１３によりそ
の外縁部をホルダー１２に保持されている。図２におい
て１４は位置決め部２の下方に設けられた下受部材であ
り、上記止めねじ５によりジンバルばね１の内周縁を位
置決め部２とこの下受部材１４にて挟持するように結合
されている。また位置決め部２の下面には、ヒータ１５
が設けられている。このヒータ１５はリードＬを基板２
０の電極に容易にボンディングできるように、位置決め
部２を介して基板２０を加熱する。

【００１１】図２において、下受部材１４とホルダー１
２の間には、鋼球１６から成る自在継手が介装されてい
る。したがって下受部材１４及びこれと一体の位置決め
部２は、この鋼球１６上に下方から揺動自在に支持され
ている。また位置決め部２にかかる大きな荷重は、鋼球
１６を介してホルダー１２に支持される。

【００１２】ホルダー１２の下面には円筒部１２ａが垂
設されており、この円筒部１２ａは軸受４３を介して昇
降板４４に水平方向に回転自在に保持されている。５４
はホルダー１２の外周面に当接された摩擦ローラであっ
て、昇降板４４の端部に設けられたモータ５５の回転軸
５６に挿着されている。モータ５５の駆動によりローラ
５４を回転させると、その摺接摩擦力によりホルダー１
２は軸受４３の軸心を中心に水平方向に回転する。な
お、ローラ５４に替えてギヤを設け、またホルダー１２
の周面にこのギヤに係合する歯形を形成してもよく、こ
のようにすればホルダー１２をスリップなく確実に所定
量回転させることができる。

【００１３】図１及び図２において、昇降板４４の４隅
の下面には、ガイドシャフト４５が突設されており、こ
のガイドシャフト４５は、昇降板４４の下方に設けられ
た基台４６の４隅に立設されたガイドリング４７に昇降
自在に挿着されている。図２において、基台４６の中央
部には鋼球１６を押し上げる押し上げ手段としてのシリ
ンダ１７が設けられており、そのロッド１８の先端部に
装着された受座１８ａには位置決め部２にかかる荷重を
検出する荷重検出素子としてのロードセル４８が配設さ
れている。このロードセル４８の上面に突出する荷重検
出部４９は、ホルダー１２の下面中央に当接している。
シリンダ１７のロッド１８を突没させると、ホルダー１
２はガイドロッド４５とガイドリング４７に案内されて
垂直に昇降し、これにより位置決め部２が昇降する。こ
の基台４６は、Ｘテーブル２１、Ｙテーブル２２上に設
置されており、これらのテーブル２１，２２が駆動する
ことにより、位置決め部２はＸＹ方向に水平移動する。

【００１４】図２において、５０はシリンダ１７に接続
されるスイッチバルブ、５１はシリンダ１７に接続され
る圧力調整用レギュレータである。５１ａはエアチュー
ブ、５３はロードセル４８や圧力調整用レギュレータ５
１などを制御する制御部としてのＣＰＵ、５９とスイッ
チバルブ５０に接続されたコンプレッサである。

【００１５】図１において、２４は第１のヘッドであ
り、トレイ（図外）に備えられた基板２０をそのノズル
２５に真空吸着してピックアップし、位置決め部２上に
移送搭載する。２６は第２のヘッドであり、下型４２上
のデバイスＰをそのノズル２７に真空吸着してピックア
ップし、位置決め部２に搭載された基板２０上に移送搭
載する。ヘッド２６には、リードＬを基板２０の電極に
押し付けてボンディングする押圧子としての熱圧着子２
８が設けられている。第１のヘッド２４は第１の移動テ
ーブル６２に、また第２のヘッド２６は第２の移動テー
ブル６３に装着されており、それぞれＸＹ方向に移動す
る。

【００１６】２９は第２のヘッド２６の移動路上の下方
に配設されてデバイスＰを観察するカメラである。この
カメラ２９の側部にはリードＬの浮きを検出するレーザ
装置５７が設けられている。このレーザ装置５７は、発
光部５７ａからリードＬにレーザ光を照射し、その反射
光を受光部５７ｂで受光することにより、リードＬの浮
き（上方への屈曲の有無）を検出する。また位置決め部
２の上方には、これに搭載された基板２０を観察するカ
メラ５８が配置されている。６０はカメラ２９やレーザ
装置５７が設置されたテーブル、６１はこのテーブル６
０上に設けられた投棄ボックスである。本装置は上記の
ような構成より成り、次に動作を説明する。

【００１７】まず、第１のヘッド２４が位置決め部２の
直上に到来し、ノズル２５に真空吸着した基板２０を位
置決め部２に搭載して側方へ退避する。また上型４１と
下型４２により打ち抜かれて下型４２上に位置するデバ
イスＰを真空吸着してピックアップした第２のヘッド２
６は、カメラ２９やレーザ装置５７の上方に到来し、リ
ードＬのＸＹθ方向の位置ずれや浮きが計測される。な
おレーザ装置５７により許容値以上のリードＬの浮きが
検出された場合には、そのデバイスＰは不良デバイスと
して投棄ボックス６１に投棄される。

【００１８】次いで、ヘッド２６は位置決め部２の上方
に移動するが、これに先立って、カメラ５８により位置
決め部２に搭載された基板２０の電極７０の位置が検出
されており、リードＬと基板２０の電極７０の計測結果
にしたがって、リードＬと電極７０が合致するように、
Ｘテーブル２１、Ｙテーブル２２を駆動して基板２０を
ＸＹ方向に移動させ、またモータ５５を駆動して基板２
０を水平回転させる。このようにしてＸＹθ方向の位置
ずれを補正したうえで、図４（ａ）に示すように熱圧着
子２８を下降させて、その下面をリードＬの上面に押し
付け、水平なリードＬを破線で示すようにカギ形に屈曲
フォーミングする。そして熱圧着子２８をリードＬに押
し付けた状態のまま、図４（ｂ）に示すようにノズル２
７と熱圧着子２８を下降させてデバイスＰを基板２０に
搭載する。すると、リードＬは熱圧着子２８により基板
２０の電極７０に押し付けられる。この時、シリンダ１
７のロッド１８は弱い力でホルダー１２を支持してい
る。

【００１９】ここで図４（ａ）に示すように、基板２０
の上面が傾斜していると（傾斜角度α）、ジンバルばね
１が屈曲することにより、図４（ｂ）に示すように基板
２０の上面が水平となるように基板２０の姿勢が補正さ
れる。このように本手段によれば、基板２０の上面が傾
斜していても、この上面を熱圧着子２８の下面にならう
ようにその姿勢を補正できる。

【００２０】このように基板２０の上面を水平にする理
由は次のとおりである。すなわち位置決め部２に位置決
めされた基板２０の上面は完全な水平面とは限らず、成
形誤差などのために傾斜している場合があり、基板２０
がわずかでも傾斜していると、熱圧着子２８はすべての
リードＬを均等な力で基板２０の電極７０に押圧でき
ず、押圧むらが生じて良好にボンディングすることはで
きないためである。

【００２１】以上のようにして基板２０の姿勢を補正し
たならば、次にシリンダ１７のロッド１８の押し上げ力
を強くする。すると、ホルダー１２が強く押し上げら
れ、これにより鋼球１６を介して位置決め部２が押し上
げられて、基板２０の電極７０がリードＬに強く押し付
けられリードＬは電極７０にしっかりボンディングされ
る。このようなシリンダ１７の力の切替えは圧力調整用
レギュレータ５１により行われる。またこの際、電極７
０をリードＬに押圧する力の制御は、その押圧力をロー
ドセル４８が検出してその信号をＣＰＵ５３に送り、こ
の押圧力が設定された押圧力となるようにシリンダ１７
を駆動することにより行われる。

【００２２】このように本装置では、デバイスＰを基板
２０に搭載した際にジンバルばね１により基板２０の上
面が水平となるように基板２０の姿勢を補正した後、シ
リンダ１７によりロッド１８を突出させてすべてのリー
ドＬに熱圧着子２８を均等な荷重で押し付けるようにし
たので、すべてのリードＬを押圧むらなく基板２０にボ
ンディングできる。なおシリンダ１７によりロッド１８
をわずかに突出させて基板２０の上面が水平となるよう
に基板２０の姿勢を補正した後、さらにシリンダ１７に
よりロッド１８を突出させて大きな押圧力を得るように
してもよい。なお、本装置は、アウターリードボンディ
ングに限らず、インナーリードボンディングにも適用で
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ホルダー
と、このホルダーに揺動自在に保持された電気部品の位
置決め部と、この位置決め部に搭載された電気部品の電
極を、ボンディングヘッドの押圧子に上方から押圧され
たリードに押し付けるべく、この位置決め部を下方から
押し上げる押し上げ手段とからボンディング装置を構成
しているので、ボンディング時に基板などの電気部品が
傾斜していても、その姿勢を補正して、すべてのリード
を均等な力で押圧むらなく電極にボンディングできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るリードのボンディング
装置の斜視図

【図２】本発明の一実施例に係るリードのボンディング
装置の断面図

【図３】本発明の一実施例に係るリードのボンディング
装置に使用されるジンバルばねの平面図

【図４】（ａ）本発明の一実施例に係るアウターリード
ボンディング中の要部側面図 （ｂ）本発明の一実施例に係るアウターリードボンディ
ング中の要部側面図

【符号の説明】

２ 位置決め部 １２ ホルダー １７ 押し上げ手段 ２０ 電気部品（基板） ２６ ボンディングヘッド ２８ 押圧子（熱圧着子） ７０ 電極 Ｌ リード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホルダーと、このホルダーに揺動自在に保
   持された電気部品の位置決め部と、この位置決め部に搭
   載された電気部品の電極を、ボンディングヘッドの押圧
   子に上方から押圧されたリードに押し付けるべく、この
   位置決め部を下方から押し上げる押し上げ手段とを備え
   たことを特徴とするリードのボンディング装置。