JPS6329525A - ボンデイング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボンディング技術、特に、その自動化技術に
関し、例えば、赤外線発光ダイオードの製造において、
半球ドーム形状のベレットをステムにボンディングする
のに利用する有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

赤外発光ダイオードの製造において、半球ドーム形状の
ベレットをステムにボンディングする装置として、作業
者がモニタテレビをＨｍしながら、ペレットを吸着保持
して移送するコレットを操作しステム上にボンディング
するように構成されているものがある。

なお、ベレットボンディング技術を述べである例として
は、日刊工業新聞社発行「電子部品の自動組立入門」昭
和５６年７月３０日発行Ｐ６９〜Ｐ７６、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このようなボンディング装置においては、吸着
保持、移送、アライメント、ボンディング等の作業が全
て手動により、しかも１系統で実施されているため、生
産性が低いという問題点があることが、本発明者によっ
て明らかにされた。

本発明の目的は、自動化を促進することができるととも
に、生産性を高めることができるポンディング技術を提
供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの櫃要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、被ボンディング物像持臭を複数、それぞれが
各作業ステージ間を閉ループをもって移動するように設
けたものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、複数組の保持具が供給ステージ
−アライメントステージ−ポンディングステージ−供給
ステージを交互に循環するため、ある保持具が被ボンデ
ィング物の吸着保持作業を実行している間に他の保持具
でアライメント作業またはポンディング作業を同時進行
させることができ、しかも、被ボンディング物を保持し
た保持具はポンディング作業を終了するまでつかみ替え
しないため、作業が能率的で、かつ正確に実行されるこ
とになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるポンディング装置を示
す模式的正面図、第２図はその模式的拡大正面図、第３
図は赤外発光ダイオードを示す分解斜視図、第４図は同
しく組立斜視図である。

本実施例において、ボンディング装置は赤外発光ダイオ
ードの製造において、一方の被ポンディング物としての
半球ドーム形状のペレット１を他方の被ボンディング物
としてのステム２上に、その半割面に形成されたパター
ン１ａをステム側パターン２ａに整合させてポンディン
グするものとして構成されており、ペレット１を供給す
るステージ３と、ペレット１をステム２上にポンディン
グするステージ１０とが互いに離れた位１（以下、左右
とする。）にそれぞれ設備されている。供給ステージ３
にはＸＹテーブル４が設備されており、ＸＹテーブル４
は右方に突出するように上面に固定された受は具５を左
右＜Ｘ＞および前後（Ｙ）方向に移動させるように、か
つ、左右方向に微撮動させるように構成されている。受
は具５にはペレット載置板６が水平に保持されており、
ベレ。

ト載置板６は正方形の枠７にガラス坂８を嵌め込まれて
構成されている。ベレット載１板６の真下には第１視覚
装五としての第１テレビカメラ（以下、カメラという。

）９が上向きに設備されており、第１カメラ９はガラス
坂８上に載置されたペレットｌに形成されているパター
ン１ａを認識し得るように構成されている。

ボンディングステージ１０にはステムフィーダ１１が敷
設されており、このフィーダ１１はステム２を跨がせた
状態で走行させ位置決めビン１２により位置決めするよ
うに構成されている。ボンディングステージ１０の真上
には第２カメラ１３が下向きに設備されており、第２カ
メラ１３はフィーダ１１に位置決めされたステム２のバ
９−７２ａを認識し得るように構成されている。

ボンディングステージ１０の右脇には２台のＸＹテーブ
ル１４Ａ、１４Ｂが設備されており、各ＸＹテーブルは
左方に突出するように上面にそれぞれ設備されているア
ーム１５Ａ、１５ＢをＸＹ方向に移動させるように構成
されている。各アーム１５の先端部には、ペレット１を
吸着保持する保持具としてのコレット１６Ａ、１６Ｂが
下向きにそれぞれ設備されており、各コレットはサーボ
モータ等からなる駆動装置１７Ａ、１７Ｂにより昇降お
よび回動されるように構成されている。なお、コレット
の上下動は各Ｘ−Ｙテーブル（１４Ａ、１４Ｂ）上に別
に設けたモータにより、カム、リング等を介して行われ
る構造である。

供給ステージ３とボンディングステージ１０との中間位
置には第３カメラ１８が上向きに設備されており、第３
カメラ１８は各コレット１６Ａ１１６Ｂに吸着保持され
たペレットｌのパターンを認識し得るように構成されて
いる。第１、第２、第３カメラ９．１３．１８は画像処
理装置やコンピュータ等から構成されているコントロー
ラ１９に接続されており、コントローラ１９は各カメラ
からの画像に基づきＸＹテーブル４および１４Ａ、１４
Ｂ、コレット駆動装置１７Ａ、１７Ｂ等を制御するよう
に構成されている。

次に作用を説明する。

被ボンディング物としてのベレット１が多数個、ガラス
板８上にばら置きされると、ＸＹテーブル４がベレット
載置板６を左右（または前後方向）に微振動させる。こ
の微振動により、ガラス板８上にばら置きされたベレッ
ト１はパターンｌａが形成されている半割面を下向きに
するように整列される。チップ整列専用穴泡具を用いて
アウトワークで整列させ供給する方法も可能である。

下向きにされたベレット１はそのパターン１ａを第１カ
メラ９によりガラス板８を介して透視され、第１カメラ
９によるガラス板８上の画像はコントローラ１９に送信
される。コントローラ１９はこの画像に基づき正常なベ
レット１を一方のコレット（以下、第１コレツトとする
。）１６Ａに吸着保持させる。すなわち、ＸＹテーブル
４がＸＹ方向に移動することにより、第１コレフト１６
Ａとベレット１との位１合わせが行われるとともに、第
１コレント１６Ａが下降してベレット１の半球面に吸着
してこれを保持する。このとき、第１コレツト１６Ａが
駆動装置１７Ａによって回動操作されることにより、予
め設定されている基準線に対するベレットパターン１ａ
の向き（θ方向）がプリアライメントされる。

ベレット１を吸着保持した第１コレフト１６Ａは上昇さ
れた後、第１ＸＹテーブル１４Ａに駆動される第１アー
ム１５Ａの右移動によって第３カメラ１８の真上に移送
される。第３カメラ１８は第１コレツト１６Ａに保持さ
れたベレット１のパターンｌａ＠認識し、画像信号をコ
ントローラ１９に送信する。

一方、ステム２はフィーダ１１によりボンディングステ
ージ１０に供給され、ピン１２により機械的に位置決め
される０位置決めされたステム２はそのパターン２ａを
第２カメラ１３により逼影され、第２カメラ１３は画像
信号をコントローラ１９に送信する。

コントローラ１９は第２カメラ１３によるステム２のパ
ターン２ａと、第３カメラ１８によりベレットパターン
１ａとを照合することにより、第１コレフト１６Ａを動
かしてベレットパターンｌａをステム側パターン２ａに
ファインアライメントさせる。すなわち、ベレット１を
吸着保持した第１コレツト１６Ａは第１ＸＹテーブル１
４ＡによりＸＹ方向の位置を修正され、コレット駆動装
置１７Ａによりθ方向の向きを修正される。このとき、
供給ステージ３においてプリアライメントされているた
め、ファインアライメント時間が短縮される。要するに
、第３カメラ１８の位ｌはアライメントステージを実質
的に構成している。

画像相互によるアライメントが終了すると、ベレット１
を吸着保持した第１コレツト１６Ａは第１ＸＹテーブル
１４Ａにより第１アーム１５Ａの右移動によりボンディ
ングステージ１０に位置決めされているステム２の真上
に平行移動される。

続いて、第１コレソ）１６Ａが下降されてベレット１が
ステム２上にボンディングされる。このとき、両パター
ン１ａと２３とは画像相互によるファインアライメント
が実施されているため、通正に整合されることになる。

ボンディング後、第１コレフト１６Ａはベレット１の吸
着保持を解除され、供給ステージ３の基準位置に戻され
る。このとき、第１コレフト１６Ａは第１ＸＹテーブル
１４Ａにより第１図に想像線で示されているように、往
路を妨害しない帰路を通って供給ステージ３に早送りで
復帰される。

以後、前記作動が繰り返されることにより、第１コレツ
ト１６Ａはベレットをステムに通正に整合させて順次ボ
ンディングさせて行く。

他方のコレット（以下、第２コレツトとする。

）１６Ｂは■ｌｌコレット１６と同様の作動を、第１コ
レフト１６Ａと交互に繰り返すことにより第１コレフト
１６Ａとは別にベレットをステムに順次ボンディングさ
せて行（。

このとき、第２コレツト１６Ｂは第１コレ７ト１６Ａが
供給ステージ３において吸着保持作業を実施している間
に、第３カメラ１８の真上においてアライメント作業を
同時進行的に実施される。

そして、第１コレツト１６Ａが第３カメラ１８の真上に
移送される以前に、第２コレフト１６Ｂはボンディング
ステージ１０に移送され、吸着保持したベレット１をス
テム２上にボンディングさせる。このとき、第１コレフ
ト１６Ａではアライメント作業が同時進行的に実施され
る。

次いで、第１コレフト１６Ａがボンディングステージ１
０に移送される以前に、第２コレツト１６Ｂは供給ステ
ージ３に往路とは別のｉＵ路を通って早送りされる。そ
して、第１コレツト１６Ａがボンディング作業を実施し
ている間に第２コレフト１６Ｂは供給ステージ３のベレ
ットｌを吸着保持する。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

＋１１　　ベレットを吸着保持するコレア）を複数設け
ることにより、各コレント相互において保持作業、アラ
イメント作業およびポンディング作業を同時進行させる
ことができるため、単位時間当たりの生産量を増加する
ことができる。

（２）　　ポンディング作業を終了したコレットを往路
とは別の帰路を通して供給ステージに戻すように構成す
ることにより、復帰するコレットが作業の障害となるの
を回避することができるため、複数のコレットを設ける
ことができる。

（３）　　自動化することにより、省力化、作業時間の
短縮化、品質の均等化、信頼性の向上化等を実現させる
ことができる。

（４）　　供給ステージに被ボンディング物のボンディ
ング面を揃える揃え手段を設けることにより、ばら１き
した被ボンディング物を自動的に保持させることがでで
きるため、ボンディング装置を全自動化することができ
る。

（５）　　コレットに保持された被ボンディングを認識
する視覚装置と、ボンディングステージの基板を認識す
る視覚装置とを設けるとともに、両視覚装置によっての
画像相互を整合させるようにコレットを制御するコント
ローラを設けることにより、被ボンディング物相互を自
動的に整合させることができるため、ボンディング製雪
を全自動化することができる。

（６）供給ステージにおける被ボンディング物を認識す
る視覚装置を設けることにより、被ボンディング物につ
いてのプリアライメントを実施することができるため、
被ボンディング物と基板とのファインアライメントを簡
単化することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を進展しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、供給ステージにおいてペレットのボンディング
面を揃える手段としては、供給ステージを横に振動させ
る構成を使用するに限らず、ペレット載置板の斜め上方
から微風を吹き出すように構成した構造や、ペレ７）載
置板を格子板により小区画に画成するとともに、各小区
画毎に斜め上方から微風をそれぞれ吹き出すように構成
した構造等を使用してもよい。

コレット等の保持具を移動させる構成、ベレット供給ス
テージ、ステムフィーダ等の構成は前記実施例に限定さ
れない。

被ボンディング物保持具は２組設けるに限らず、３組以
上設けてもよく、その閉ループは平面的に配設するに限
らず、立体的に配設してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である赤外発光ダイオード
の製造において、ベレットをステムにボンディングする
ボンディング装置に通用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、トランジスタや半導体
装置等のような電子装置、特に、基板上にペレ７）をボ
ンディングするものに通用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得ろれる効果な簡単に説明すれば、次の通りである。

被ボンディング物保持具を複数、それぞれ各作業ステー
ジ間を閉ループをもって移動するように設けることによ
り、各保持具相互において保持作業、アライメント作業
およびポンディング作業を同時進行させることができる
ため、単位時間当たりの生産量を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるボンディング装置を示
す模式的平面図、 第２図はその模式的拡大正面図、 第３図はその赤外発光ダイオードを示す分解斜視図、 第４図は同じく組立斜視図である。 １・・・ペレット　（被ポンディング物）２・・・ステ
ム（被ボンディング物）３・・・供給ステージ、４・・
・ＸＹテーブル、５・・・受は具、６・・・ペレット載
置板、７・・・枠、８・・・ガラス板、９．１３．１８
・・・テレビカメラ（視覚袋り、１０・・・ボンディン
グステージ、１１・・・ステムフィーダ、１２・・・位
置決めピン、１４Ａ、１４Ｂ・・・ＸＹテーブル、１５
Ａ、１５Ｂ・・・アーム、１６Ａ、１６Ｂ・・・ＩＬ／
フト（１，Ｗ持具）　、ｌ　７Ａ、１７Ｂ・・・コレッ
ト駆動装置、１９・・・コントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、供給ステージの被ボンディング物を保持してボンデ
   ィングステージの被ボンディング物にボンディングさせ
   る保持具が複数設けられており、各保持具が交互に、供
   給ステージ、保持具に保持された被ボンディング物を認
   識して位置合わせするアライメントステージ、ボンディ
   ングステージおよび供給ステージの閉ループを循環する
   ように構成されていることを特徴とするボンディング装
   置。 ２、保持具が、被ボンディング物を下向きにして真空吸
   着保持するように構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のボンディング装置。