JPH0736409B2 - 回路板への電子部品の自動ボンディング用システム - Google Patents
回路板への電子部品の自動ボンディング用システムInfo
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- JPH0736409B2 JPH0736409B2 JP3233812A JP23381291A JPH0736409B2 JP H0736409 B2 JPH0736409 B2 JP H0736409B2 JP 3233812 A JP3233812 A JP 3233812A JP 23381291 A JP23381291 A JP 23381291A JP H0736409 B2 JPH0736409 B2 JP H0736409B2
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
- H10P72/0446—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/046—Surface mounting
- H05K13/0465—Surface mounting by soldering
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Die Bonding (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に電子システム製
造の分野に関し、具体的には電子システムの自動製造用
システムに関する。さらに具体的には、本発明は、ロボ
ット式マニピュレータを利用して電子部品を回路板上に
自動的に配置しボンディングするためのシステムに関す
る。
造の分野に関し、具体的には電子システムの自動製造用
システムに関する。さらに具体的には、本発明は、ロボ
ット式マニピュレータを利用して電子部品を回路板上に
自動的に配置しボンディングするためのシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子システムがますます複雑になり、そ
れに伴って電子システム内の部品密度が高まってきたた
め、電子システムの組立て及び試験にロボットを用いた
製造方法が使用される傾向が増大してきた。従来技術で
普通に行われている方法は、ロボット・システムを利用
して、こうした部品の供給源から電子部品を選択し、そ
の部品を試験用取付け具またはジグ中に配置し、たとえ
ば光学的方法でそれを検査して、向きが正しいかどう
か、及びその部品用のすべての導線が存在し、正しく位
置合せされているか否かを判定するというものである。
れに伴って電子システム内の部品密度が高まってきたた
め、電子システムの組立て及び試験にロボットを用いた
製造方法が使用される傾向が増大してきた。従来技術で
普通に行われている方法は、ロボット・システムを利用
して、こうした部品の供給源から電子部品を選択し、そ
の部品を試験用取付け具またはジグ中に配置し、たとえ
ば光学的方法でそれを検査して、向きが正しいかどう
か、及びその部品用のすべての導線が存在し、正しく位
置合せされているか否かを判定するというものである。
【０００３】次に、一般に電子部品マニピュレータを利
用して部品を試験用取付具から除去し、それを回路板上
に配置して、フラックス等の粘着性物質を用いて定位置
に固定する。その後、一般に何らかの種類のボンディン
グ・ツールを利用して、電子部品の導線を回路板上に配
置して、予めはんだ付けした接触パッドに熱でボンディ
ングする。
用して部品を試験用取付具から除去し、それを回路板上
に配置して、フラックス等の粘着性物質を用いて定位置
に固定する。その後、一般に何らかの種類のボンディン
グ・ツールを利用して、電子部品の導線を回路板上に配
置して、予めはんだ付けした接触パッドに熱でボンディ
ングする。
【０００４】電子システムの回路板上に電子部品を配置
しボンディングするためにロボット・システムを利用す
るのは、部品を手で装着するのに比べて大きな改良であ
る。反復運動を必要とする動作にロボット・システムを
利用すると正確で効率がよいことはよく知られている。
しかし、電子部品を回路板上に自動的に配置しボンディ
ングする方法を採ると、品質保証上問題が生じる可能性
がある。というのは、上記の製造工程には多数の段階が
含まれ、電子部品の導線が、部品を移動する必要のある
上記の１つまたは複数の段階で損傷を受けたり位置がず
れたりする可能性があるからである。したがって、上記
システムのような自動工程では、さらに別の欠陥を生じ
る可能性があり、またすべての電子部品が回路板上に正
しく配置され、すべての導線が損傷なしで正しく位置合
せされるようにするために、かなり膨大な検査プログラ
ムが必要となることがある。
しボンディングするためにロボット・システムを利用す
るのは、部品を手で装着するのに比べて大きな改良であ
る。反復運動を必要とする動作にロボット・システムを
利用すると正確で効率がよいことはよく知られている。
しかし、電子部品を回路板上に自動的に配置しボンディ
ングする方法を採ると、品質保証上問題が生じる可能性
がある。というのは、上記の製造工程には多数の段階が
含まれ、電子部品の導線が、部品を移動する必要のある
上記の１つまたは複数の段階で損傷を受けたり位置がず
れたりする可能性があるからである。したがって、上記
システムのような自動工程では、さらに別の欠陥を生じ
る可能性があり、またすべての電子部品が回路板上に正
しく配置され、すべての導線が損傷なしで正しく位置合
せされるようにするために、かなり膨大な検査プログラ
ムが必要となることがある。
【０００５】したがって、電子部品を配置ヘッド内に維
持しながら回路板上の選択された場所に配置し、定位置
にボンディングして、電子部品の導線の損傷を最小限に
抑えるシステムが求められていることは明らかである。
さらに、現代の複雑な電子システムで使用される電子部
品の寸法及び種類が様々であるため、こうした電子シス
テムの組立てに利用される配置／ボンディング・システ
ムは、異なる多数の構成の電子部品を操作できることが
必要である。そのためには、こうした配置／ボンディン
グ・システムを、システムを大幅に変更する必要なし
に、異なる多くの種類の電子部品を利用してシステムを
組み立てられるように、修正できることが望ましい。
持しながら回路板上の選択された場所に配置し、定位置
にボンディングして、電子部品の導線の損傷を最小限に
抑えるシステムが求められていることは明らかである。
さらに、現代の複雑な電子システムで使用される電子部
品の寸法及び種類が様々であるため、こうした電子シス
テムの組立てに利用される配置／ボンディング・システ
ムは、異なる多数の構成の電子部品を操作できることが
必要である。そのためには、こうした配置／ボンディン
グ・システムを、システムを大幅に変更する必要なし
に、異なる多くの種類の電子部品を利用してシステムを
組み立てられるように、修正できることが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１目的は、電
子システム製造用の改良されたシステムを提供すること
にある。
子システム製造用の改良されたシステムを提供すること
にある。
【０００７】本発明の他の目的は、異なる多数の種類の
電子部品を利用することのできる、電子システムの自動
製造用の改良されたシステムを提供することにある。
電子部品を利用することのできる、電子システムの自動
製造用の改良されたシステムを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、ロボット式マニピュ
レータを利用して、多くの種類の電子部品を回路板上に
自動的に配置しボンディングすることのできるシステム
を提供することにある。
レータを利用して、多くの種類の電子部品を回路板上に
自動的に配置しボンディングすることのできるシステム
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の諸目的は、下記の
ようにして達成される。本発明の装置は、電子部品の回
路板への自動的ボンディングに利用できる。配置／ボン
ディング・ヘッドが操作可能なロボット式アームに取り
付けられており、これは、複数の導線を有する電子部品
を電子部品供給源から選択し、その部品を回路板上で複
数の接触パッドに隣接して位置決めするのに利用され
る。電子部品を配置／ボンディング・ヘッド内で保持し
ながら、次に部品を接触パッドに熱でボンディングす
る。本発明の１実施例では、電子部品を、配置／ボンデ
ィング・ヘッド内に保持しながら光学的方法で検査す
る。別の実施例では、熱で活動化することの可能な複数
のブレードを利用して、熱ボンディングを実施する。各
ブレードに隣接して熱電対が取り付けられている。次
に、選択的低電流制御信号を配置／ボンディング・ヘッ
ドに供給する。その際に、個別に熱で活動化可能なブレ
ードに制御信号を供給する前に、変圧器を用いて電流を
増幅する。本発明のもう１つの実施例では、配置／ボン
ディング・ヘッドが、不活性気体をボンディング部位に
供給するためのプレナム（充満室）を含み、したがって
フラックスの使用は不要である。
ようにして達成される。本発明の装置は、電子部品の回
路板への自動的ボンディングに利用できる。配置／ボン
ディング・ヘッドが操作可能なロボット式アームに取り
付けられており、これは、複数の導線を有する電子部品
を電子部品供給源から選択し、その部品を回路板上で複
数の接触パッドに隣接して位置決めするのに利用され
る。電子部品を配置／ボンディング・ヘッド内で保持し
ながら、次に部品を接触パッドに熱でボンディングす
る。本発明の１実施例では、電子部品を、配置／ボンデ
ィング・ヘッド内に保持しながら光学的方法で検査す
る。別の実施例では、熱で活動化することの可能な複数
のブレードを利用して、熱ボンディングを実施する。各
ブレードに隣接して熱電対が取り付けられている。次
に、選択的低電流制御信号を配置／ボンディング・ヘッ
ドに供給する。その際に、個別に熱で活動化可能なブレ
ードに制御信号を供給する前に、変圧器を用いて電流を
増幅する。本発明のもう１つの実施例では、配置／ボン
ディング・ヘッドが、不活性気体をボンディング部位に
供給するためのプレナム（充満室）を含み、したがって
フラックスの使用は不要である。
【００１０】本発明の新規な特徴と考えられる特性は、
頭記の特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発
明自体ならびにその好ましい使用方法、他の目的及び利
点は、下記の実施例の詳しい説明を添付の図面を参照し
ながら読めば、最もよく理解できよう。
頭記の特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発
明自体ならびにその好ましい使用方法、他の目的及び利
点は、下記の実施例の詳しい説明を添付の図面を参照し
ながら読めば、最もよく理解できよう。
【００１１】
【実施例】図１に、本発明の電子部品配置／ボンディン
グ・システム１０の側面図が示されている。図示のよう
に、電子部品配置／ボンディング・システム１０は、作
業面１４を支持する働きをするベース１２上に据え付け
られている。作業面１４の上面には、テープ・リール１
６が取り付けられている。テープ・リール１６は、本発
明の１実施例では、複数のいわゆる「テープ自動」ボン
ディング（ＴＡＢ）・デバイスを定量供給するのに利用
される。ＴＡＢデバイスとは、連続テープ上に装着され
た電子部品であり、本明細書で開示するタイプの自動配
置／ボンディング・システムで通常利用される。
グ・システム１０の側面図が示されている。図示のよう
に、電子部品配置／ボンディング・システム１０は、作
業面１４を支持する働きをするベース１２上に据え付け
られている。作業面１４の上面には、テープ・リール１
６が取り付けられている。テープ・リール１６は、本発
明の１実施例では、複数のいわゆる「テープ自動」ボン
ディング（ＴＡＢ）・デバイスを定量供給するのに利用
される。ＴＡＢデバイスとは、連続テープ上に装着され
た電子部品であり、本明細書で開示するタイプの自動配
置／ボンディング・システムで通常利用される。
【００１２】複数の電子部品を搭載したテープは、テー
プ・リール１６から切断／成形ツール１８に送ることが
好ましい。切断／成形ツール１８は、テープ・リール１
６内のテープから個々の電子部品を切り取り、その電子
部品に関連する導線を適当な形に成形するのに利用する
ことが好ましい。テープからＴＡＢデバイスを切り取り
成形する際には、各電子部品の導線をＳ字形に成形し
て、部品本体が、それが装着される回路板または平面部
材より上に持ち上がるようにするのが通常のやり方であ
る。同様に、ポリイミドのバーが導線の端部と交差した
ままの状態で、連続テープから部品を切り取ることも一
般的である。このバーは、導線を正しい間隔に保つ働き
をし、導線が曲がるのを防止する。このどちらかの方法
を利用して、切断／成形ツール１８によってテープ・リ
ール１６上のテープから電子部品を切り取るとき、電子
部品の導線を保護または成形することができる。
プ・リール１６から切断／成形ツール１８に送ることが
好ましい。切断／成形ツール１８は、テープ・リール１
６内のテープから個々の電子部品を切り取り、その電子
部品に関連する導線を適当な形に成形するのに利用する
ことが好ましい。テープからＴＡＢデバイスを切り取り
成形する際には、各電子部品の導線をＳ字形に成形し
て、部品本体が、それが装着される回路板または平面部
材より上に持ち上がるようにするのが通常のやり方であ
る。同様に、ポリイミドのバーが導線の端部と交差した
ままの状態で、連続テープから部品を切り取ることも一
般的である。このバーは、導線を正しい間隔に保つ働き
をし、導線が曲がるのを防止する。このどちらかの方法
を利用して、切断／成形ツール１８によってテープ・リ
ール１６上のテープから電子部品を切り取るとき、電子
部品の導線を保護または成形することができる。
【００１３】次に、ロボット式アーム旋回柱２２に取り
付けたロボット式アーム２０を利用して、配置／ボンデ
ィング・ヘッド２８を切断／成形ツール１８の近傍へ操
作し、本発明の方法に従って装着される個々の電子部品
を把持することができる。本発明のここに開示する１実
施例では、配置／ボンディング・ヘッド２８によって切
断／成形ツール１８から把持される各電子部品が、検査
用カメラ２４の真上で位置決めされる。検査用カメラ２
４を光学的走査技術で周知の方法で利用して、電子部品
を配置／ボンディング・ヘッド２８内に保持しながら電
子部品とその導線を視覚的に検査して、電子部品が適切
な向きにあり、すべての導線が存在し損傷していないこ
とを確認することができる。
付けたロボット式アーム２０を利用して、配置／ボンデ
ィング・ヘッド２８を切断／成形ツール１８の近傍へ操
作し、本発明の方法に従って装着される個々の電子部品
を把持することができる。本発明のここに開示する１実
施例では、配置／ボンディング・ヘッド２８によって切
断／成形ツール１８から把持される各電子部品が、検査
用カメラ２４の真上で位置決めされる。検査用カメラ２
４を光学的走査技術で周知の方法で利用して、電子部品
を配置／ボンディング・ヘッド２８内に保持しながら電
子部品とその導線を視覚的に検査して、電子部品が適切
な向きにあり、すべての導線が存在し損傷していないこ
とを確認することができる。
【００１４】その後、配置用カメラ２６をロボット式ア
ーム２０と一緒に利用して、電子部品を回路板３０の上
方の所望の場所に配置する。回路板３０は、支持装置３
２の上方のフレーム内部に取り付けることが好ましい。
支持装置３２は、電子部品を回路板３０に熱で装着する
のに必要な熱と圧力を加える際に、回路板３０の下側を
支持するのに利用される。
ーム２０と一緒に利用して、電子部品を回路板３０の上
方の所望の場所に配置する。回路板３０は、支持装置３
２の上方のフレーム内部に取り付けることが好ましい。
支持装置３２は、電子部品を回路板３０に熱で装着する
のに必要な熱と圧力を加える際に、回路板３０の下側を
支持するのに利用される。
【００１５】個々の電子部品は、Ｘ−Ｙテーブル３４を
用いて回路板３０の位置を選択的に変更することによ
り、回路板３０上の多数の場所に装着することができ
る。Ｘ−Ｙテーブル３４のようなＸ−Ｙテーブルは、電
子部品を所望の場所に装着できるように回路板を正確に
位置決めするために、当技術分野で一般に利用されてい
る。当業者なら理解するであろうが、Ｘ−Ｙテーブル３
４ならびに配置／ボンディング・ヘッド２８の位置を操
作することにより、回路板３０内のどの場所にも電子部
品を正確かつ効率的に配置することができる。
用いて回路板３０の位置を選択的に変更することによ
り、回路板３０上の多数の場所に装着することができ
る。Ｘ−Ｙテーブル３４のようなＸ−Ｙテーブルは、電
子部品を所望の場所に装着できるように回路板を正確に
位置決めするために、当技術分野で一般に利用されてい
る。当業者なら理解するであろうが、Ｘ−Ｙテーブル３
４ならびに配置／ボンディング・ヘッド２８の位置を操
作することにより、回路板３０内のどの場所にも電子部
品を正確かつ効率的に配置することができる。
【００１６】図１をさらに参照すると、電子装置ラック
３６が概略的に示されている。電子装置ラック３６は、
上記の様々な動作を制御するのに利用される電子制御回
路の様々なサブシステムを装着するのに役立つことが好
ましい。たとえば、ロボット制御システム３８を利用し
て、配置／ボンディング・ヘッド２８に切断／成形ツー
ル１８から部品を把持させ、その部品を回路板３０上の
所望の場所に配置させるのに必要な様々な移動範囲にわ
たって、ロボット式アーム２０と配置／ボンディング・
ヘッド２８の方向を指示することができる。
３６が概略的に示されている。電子装置ラック３６は、
上記の様々な動作を制御するのに利用される電子制御回
路の様々なサブシステムを装着するのに役立つことが好
ましい。たとえば、ロボット制御システム３８を利用し
て、配置／ボンディング・ヘッド２８に切断／成形ツー
ル１８から部品を把持させ、その部品を回路板３０上の
所望の場所に配置させるのに必要な様々な移動範囲にわ
たって、ロボット式アーム２０と配置／ボンディング・
ヘッド２８の方向を指示することができる。
【００１７】電子装置ラック３６内には、視野位置決め
システム回路４０も収容されている。視野位置決めシス
テム回路４０を、走査アルゴリズム及び検査用カメラ２
４と配置用カメラ２６と一緒に利用して、電子部品が適
切な向きにあり、そのすべての導線が存在して損傷がな
く、その部品が回路板３０上の所望の場所にあることを
確認することが好ましい。これは通常、プログラミング
によってシステムに組み込まれた、所望の装着点から既
知の相対方向及び距離にある、回路板３０上の既知の様
々な基準点を利用して実施する。
システム回路４０も収容されている。視野位置決めシス
テム回路４０を、走査アルゴリズム及び検査用カメラ２
４と配置用カメラ２６と一緒に利用して、電子部品が適
切な向きにあり、そのすべての導線が存在して損傷がな
く、その部品が回路板３０上の所望の場所にあることを
確認することが好ましい。これは通常、プログラミング
によってシステムに組み込まれた、所望の装着点から既
知の相対方向及び距離にある、回路板３０上の既知の様
々な基準点を利用して実施する。
【００１８】電子装置ラック３６はまた、Ｘ−Ｙテーブ
ル制御回路４２を含むことが好ましい。Ｘ−Ｙテーブル
制御回路４２を利用して、部品を回路板３０上の所望の
場所に正確に位置決めすることのできる、当技術分野で
周知の方法で、Ｘ−Ｙテーブル３４の移動を制御するこ
とが好ましい。
ル制御回路４２を含むことが好ましい。Ｘ−Ｙテーブル
制御回路４２を利用して、部品を回路板３０上の所望の
場所に正確に位置決めすることのできる、当技術分野で
周知の方法で、Ｘ−Ｙテーブル３４の移動を制御するこ
とが好ましい。
【００１９】次に、サーモード制御回路４４も電子装置
ラック３６内に取り付けられている。本発明の重要な１
態様によれば、サーモード制御回路４４を利用して、配
置／ボンディング・ヘッド２８の個別に活動化可能なブ
レードを、回路板３０内に配置された複数の接触パッド
に電子部品を完全にボンディングすることができるよう
に、正確に制御することができる。配置／ボンディング
・ヘッド２８内の熱で活動化可能な各ブレードの個別制
御の性格については、本明細書で後でより詳しく開示す
る。
ラック３６内に取り付けられている。本発明の重要な１
態様によれば、サーモード制御回路４４を利用して、配
置／ボンディング・ヘッド２８の個別に活動化可能なブ
レードを、回路板３０内に配置された複数の接触パッド
に電子部品を完全にボンディングすることができるよう
に、正確に制御することができる。配置／ボンディング
・ヘッド２８内の熱で活動化可能な各ブレードの個別制
御の性格については、本明細書で後でより詳しく開示す
る。
【００２０】最後に、背面力制御回路４６も電子装置ラ
ック３６内部に取り付けられている。背面力制御回路４
６を利用して、回路板３０の下の支持装置３２を選択的
に活動化して、電子部品を回路板３０に熱でボンディン
グするのに通常使用される必要な力と圧力に回路板３０
が耐えることができるように支持を行うことが好まし
い。ここで一般的に例示した方式で回路板３０を支持す
るシステムの一例は、米国特許出願第０７／６１６１５
２号明細書に出ている。
ック３６内部に取り付けられている。背面力制御回路４
６を利用して、回路板３０の下の支持装置３２を選択的
に活動化して、電子部品を回路板３０に熱でボンディン
グするのに通常使用される必要な力と圧力に回路板３０
が耐えることができるように支持を行うことが好まし
い。ここで一般的に例示した方式で回路板３０を支持す
るシステムの一例は、米国特許出願第０７／６１６１５
２号明細書に出ている。
【００２１】次に図２には、図１のシステムの配置／ボ
ンディング・ヘッド２８の透視図が示されている。図示
の通り、配置／ボンディング・ヘッド２８はハウジング
５０を含んでいる。ハウジング５０は、真鍮製とするこ
とが好ましく、４本の真鍮製内側アーム５２を含み、各
アーム５２は一端でポリカーボネート製絶縁コア４８に
取り付けられている。本発明の重要な一特徴によれば、
ハウジング５０の各アームが単一ループ電気経路を形成
するのに利用され、この電気経路は４個の変圧器コイル
５４と共に４個の交流変圧器を形成している。
ンディング・ヘッド２８の透視図が示されている。図示
の通り、配置／ボンディング・ヘッド２８はハウジング
５０を含んでいる。ハウジング５０は、真鍮製とするこ
とが好ましく、４本の真鍮製内側アーム５２を含み、各
アーム５２は一端でポリカーボネート製絶縁コア４８に
取り付けられている。本発明の重要な一特徴によれば、
ハウジング５０の各アームが単一ループ電気経路を形成
するのに利用され、この電気経路は４個の変圧器コイル
５４と共に４個の交流変圧器を形成している。
【００２２】このようにして、後で詳しく説明するよう
に、高電流接続の必要なしにすぐ容易にロボット式アー
ム２０（図１参照）に脱着可能な、配置／ボンディング
・ヘッド２８が作成できる。配置／ボンディング・ヘッ
ド２８への高電圧低電流接続を設け、次いで各変圧器コ
イル５４とそれに関連するハウジング・アームとで形成
される個々の変圧器を利用することにより、供給される
制御信号を簡単かつ容易に低電圧高電流の駆動信号に変
換することができ、次いでこの駆動信号を利用して、サ
ーモード・アセンブリ５６の個々の熱で活動化可能なブ
レード５８を活動化することができる。
に、高電流接続の必要なしにすぐ容易にロボット式アー
ム２０（図１参照）に脱着可能な、配置／ボンディング
・ヘッド２８が作成できる。配置／ボンディング・ヘッ
ド２８への高電圧低電流接続を設け、次いで各変圧器コ
イル５４とそれに関連するハウジング・アームとで形成
される個々の変圧器を利用することにより、供給される
制御信号を簡単かつ容易に低電圧高電流の駆動信号に変
換することができ、次いでこの駆動信号を利用して、サ
ーモード・アセンブリ５６の個々の熱で活動化可能なブ
レード５８を活動化することができる。
【００２３】真鍮製ハウジング５０及び真鍮製ハウジン
グ・アーム５２を、熱で活動化可能なブレード５８用の
物理的取付け表面、及び変圧器コイル５４を利用して形
成される変圧器の単巻き２次側として利用することによ
り、いくつかの有利な利点が得られる。当業者なら理解
する通り、熱で活動化可能なブレード５８からボンディ
ングすべき部品のリード線に熱を速やかにかつ効率的に
伝達するには、部品のリード線と熱で活動化可能なブレ
ード５８の間に熱抵抗が、したがって電気抵抗がないこ
とが望ましい。
グ・アーム５２を、熱で活動化可能なブレード５８用の
物理的取付け表面、及び変圧器コイル５４を利用して形
成される変圧器の単巻き２次側として利用することによ
り、いくつかの有利な利点が得られる。当業者なら理解
する通り、熱で活動化可能なブレード５８からボンディ
ングすべき部品のリード線に熱を速やかにかつ効率的に
伝達するには、部品のリード線と熱で活動化可能なブレ
ード５８の間に熱抵抗が、したがって電気抵抗がないこ
とが望ましい。
【００２４】電気絶縁がない場合、順方向バイアスを防
止し、かつボンディングされる電子部品の損傷を防止す
るため、熱で活動化可能な各ブレード５８の両端間での
電圧降下は、必ず単一ダイオード降下より小さくなけれ
ばならない。すなわち、熱で活動化可能な各ブレード５
８の底面の両端間で０．５ボルトの最大限界が望まし
い。ハウジング・アーム５２と変圧器コイル５４とで形
成される各変圧器の巻き数比を３０：１にすることによ
り、熱で活動化可能な各ブレード５８内で、公称３０ボ
ルトの１次ループ駆動電圧が１ボルトの２次ループ電圧
に変換される。
止し、かつボンディングされる電子部品の損傷を防止す
るため、熱で活動化可能な各ブレード５８の両端間での
電圧降下は、必ず単一ダイオード降下より小さくなけれ
ばならない。すなわち、熱で活動化可能な各ブレード５
８の底面の両端間で０．５ボルトの最大限界が望まし
い。ハウジング・アーム５２と変圧器コイル５４とで形
成される各変圧器の巻き数比を３０：１にすることによ
り、熱で活動化可能な各ブレード５８内で、公称３０ボ
ルトの１次ループ駆動電圧が１ボルトの２次ループ電圧
に変換される。
【００２５】この２次ループ電圧の半分（０．５ボル
ト）は、熱で活動化可能な各ブレード５８の垂直脚部の
両端間にかかり、他の半分は、配置／ボンディング・ヘ
ッド２８内に収容された電子部品の導線と接触する、熱
で活動化可能な各ブレード５８の底面の両端間にかか
る。このようにして形成された各変圧器はまた同時に、
５Ａの公称１次制御電流を、熱で活動化可能なブレード
５８に印加される１５０Ａの電流に増大させることがで
きる。当業者なら理解するように、これは、熱で活動化
可能なブレードを部品のボンディングに必要なレベルに
まで加熱するのに十分な電源となる。
ト）は、熱で活動化可能な各ブレード５８の垂直脚部の
両端間にかかり、他の半分は、配置／ボンディング・ヘ
ッド２８内に収容された電子部品の導線と接触する、熱
で活動化可能な各ブレード５８の底面の両端間にかか
る。このようにして形成された各変圧器はまた同時に、
５Ａの公称１次制御電流を、熱で活動化可能なブレード
５８に印加される１５０Ａの電流に増大させることがで
きる。当業者なら理解するように、これは、熱で活動化
可能なブレードを部品のボンディングに必要なレベルに
まで加熱するのに十分な電源となる。
【００２６】さらに、ハウジング・アーム５２と変圧器
コイル５４を利用して、配置／ボンディング・ヘッド２
８内に４個の電流増幅回路を形成すると、熱で活動化可
能なブレード５８の低インピーダンスと、変圧器の１次
巻線に制御電圧を供給するために利用される駆動トラン
ジスタとの間のインピーダンスを整合させる方法がもた
らされる。この技法は、熱で活動化可能なブレード５８
に印加される高電流を変圧器を利用せずに直接制御しよ
うとする場合に必要となる、高電流駆動トランジスタを
利用するよりもずっとコストが安くなる。
コイル５４を利用して、配置／ボンディング・ヘッド２
８内に４個の電流増幅回路を形成すると、熱で活動化可
能なブレード５８の低インピーダンスと、変圧器の１次
巻線に制御電圧を供給するために利用される駆動トラン
ジスタとの間のインピーダンスを整合させる方法がもた
らされる。この技法は、熱で活動化可能なブレード５８
に印加される高電流を変圧器を利用せずに直接制御しよ
うとする場合に必要となる、高電流駆動トランジスタを
利用するよりもずっとコストが安くなる。
【００２７】本明細書に記載するシステムのもう１つの
利点は、このシステムでは、配置／ボンディング・ヘッ
ド２８を、異なる電子部品で利用するのに適した異なる
配置／ボンディング・ヘッドに自動的に容易に交換でき
ることである。それぞれハウジング・アーム５２と変圧
器コイル５４とを利用して４個の変圧器を形成し、でき
た変圧器を配置／ボンディング・ヘッド２８に取り付け
ることにより、変圧器は配置／ボンディング・ヘッド２
８の一体部分として収納される。したがって、配置／ボ
ンディング・ヘッド２８とロボット式アーム２０の間の
接続は、低電流制御信号を扱うことができさえすればよ
く、その結果、この２種の装置間の骨の折れる相互接続
がずっと少なくなる。
利点は、このシステムでは、配置／ボンディング・ヘッ
ド２８を、異なる電子部品で利用するのに適した異なる
配置／ボンディング・ヘッドに自動的に容易に交換でき
ることである。それぞれハウジング・アーム５２と変圧
器コイル５４とを利用して４個の変圧器を形成し、でき
た変圧器を配置／ボンディング・ヘッド２８に取り付け
ることにより、変圧器は配置／ボンディング・ヘッド２
８の一体部分として収納される。したがって、配置／ボ
ンディング・ヘッド２８とロボット式アーム２０の間の
接続は、低電流制御信号を扱うことができさえすればよ
く、その結果、この２種の装置間の骨の折れる相互接続
がずっと少なくなる。
【００２８】本明細書に記載するシステムのもう一つの
利点は、このシステムの温度サイクル時間が速いことで
ある。熱で活動化可能なブレード５８から熱を運び去る
ヒート・シンクとして働く、大きな真鍮製ハウジング５
０とハウジング・アーム５２の利用によって、熱で活動
化可能な各ブレード５８で所望の温度を達成し、熱ボン
ディングを行う間その温度を一定に保ち、次いで熱で活
動化可能なブレードを冷却して、配置／ボンディング・
ヘッド２８が持ち上がって、次の部品の取付けに利用で
きるようにするのに必要な時間が大幅に減少する。熱で
活動化可能なブレード５８は、チタン型材料を使って作
成し、ハウジング５０及びハウジング・アーム５２より
も熱容量がずっと低いことが好ましい。このヒート・シ
ンク技能により、温度を動作温度まで上げ、次いで後で
部品が取り付けられるように下げるためのサイクル時間
が非常に速くなる。
利点は、このシステムの温度サイクル時間が速いことで
ある。熱で活動化可能なブレード５８から熱を運び去る
ヒート・シンクとして働く、大きな真鍮製ハウジング５
０とハウジング・アーム５２の利用によって、熱で活動
化可能な各ブレード５８で所望の温度を達成し、熱ボン
ディングを行う間その温度を一定に保ち、次いで熱で活
動化可能なブレードを冷却して、配置／ボンディング・
ヘッド２８が持ち上がって、次の部品の取付けに利用で
きるようにするのに必要な時間が大幅に減少する。熱で
活動化可能なブレード５８は、チタン型材料を使って作
成し、ハウジング５０及びハウジング・アーム５２より
も熱容量がずっと低いことが好ましい。このヒート・シ
ンク技能により、温度を動作温度まで上げ、次いで後で
部品が取り付けられるように下げるためのサイクル時間
が非常に速くなる。
【００２９】図３には、図２の配置／ボンディング・ヘ
ッド２８の部分切開図が示されている。この図は、この
装置のより詳細を示す。図示の通り、配置／ボンディン
グ・ヘッド２８は、市販の標準のツール交換装置６０に
取り付けることが好ましい。このようなツール交換装置
の一例は、アプライド・ロトボティクス社（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｒｏｔｏｂｏｔｉｃｓ Ｉｎｃ．）製のイオタ型
ツール・チェンジャである。ツール交換装置６０を利用
すると、配置／ボンディング・ヘッド２８を他の形の配
置／ボンディング・ヘッドと速やかにかつ効率的に相互
交換することができ、その結果、組立て操作中に異なる
電子部品を回路板に自動的にボンディングすることが可
能になる。絶縁コア４８はポリカーボネート型の材料製
とすることが好ましく、配置／ボンディング・ヘッド２
８をロボット式アーム２０から絶縁するのに利用され
る。
ッド２８の部分切開図が示されている。この図は、この
装置のより詳細を示す。図示の通り、配置／ボンディン
グ・ヘッド２８は、市販の標準のツール交換装置６０に
取り付けることが好ましい。このようなツール交換装置
の一例は、アプライド・ロトボティクス社（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｒｏｔｏｂｏｔｉｃｓ Ｉｎｃ．）製のイオタ型
ツール・チェンジャである。ツール交換装置６０を利用
すると、配置／ボンディング・ヘッド２８を他の形の配
置／ボンディング・ヘッドと速やかにかつ効率的に相互
交換することができ、その結果、組立て操作中に異なる
電子部品を回路板に自動的にボンディングすることが可
能になる。絶縁コア４８はポリカーボネート型の材料製
とすることが好ましく、配置／ボンディング・ヘッド２
８をロボット式アーム２０から絶縁するのに利用され
る。
【００３０】ツール交換装置６０と配置／ボンディング
・ヘッド２８との間に真空ホース６２を設け、ヘッド２
８の真空取付け部６４に接続することが好ましい。当業
者なら理解するように、約５００ｍｍＨｇの真空をもた
らす真空ポンプを利用して、配置／ボンディング・ヘッ
ド２８内部で電子部品の選択的装置及び保持を行うこと
ができる。このような用途用の制御回路及び適切な真空
ポンプは、市販のシステムを用いて用意することができ
る。
・ヘッド２８との間に真空ホース６２を設け、ヘッド２
８の真空取付け部６４に接続することが好ましい。当業
者なら理解するように、約５００ｍｍＨｇの真空をもた
らす真空ポンプを利用して、配置／ボンディング・ヘッ
ド２８内部で電子部品の選択的装置及び保持を行うこと
ができる。このような用途用の制御回路及び適切な真空
ポンプは、市販のシステムを用いて用意することができ
る。
【００３１】図３により詳しく示すように、複数のハウ
ジング・アーム５２を有する真鍮製ハウジング５０を設
ける。アーム５２は、トロイド形変圧器コイル５４を使
って作成された４個の変圧器の単巻き２次側を形成する
ために利用される。本発明の好ましい実施例では、各変
圧器コイル５４は、変圧器の１次側と２次側の巻き数比
が３０：１になるように６０回巻いた、中心タップ・ト
ロイド形コイルとすることが好ましい。
ジング・アーム５２を有する真鍮製ハウジング５０を設
ける。アーム５２は、トロイド形変圧器コイル５４を使
って作成された４個の変圧器の単巻き２次側を形成する
ために利用される。本発明の好ましい実施例では、各変
圧器コイル５４は、変圧器の１次側と２次側の巻き数比
が３０：１になるように６０回巻いた、中心タップ・ト
ロイド形コイルとすることが好ましい。
【００３２】図示の通り、配置／ボンディング・ヘッド
２８の底部にサーモード５６が形成されており、４個の
熱で活動化可能なブレード５８を含むことが好ましい。
上記の通り、熱で活動化可能なブレード５８はチタン製
とすることが好ましく、ハウジング・アーム５２と変圧
器コイル５４とで形成される各変圧器の出力を利用して
約２５０℃の温度に加熱し、電子部品を回路板上の複数
の予めはんだ付けした接触パッドに熱でボンディングす
る。図示の通り、サーモード５６は真空チャック６８を
含むことが好ましい。真空チャック６８は、サーモード
５６の下端の空洞を真空チャネル７０に結合するための
複数の開口を備えている。真空は、上述のように、真空
ホース６２を用いてサーモード５６に加えることが好ま
しい。真空ホース６２を経てサーモード５６に加える真
空を選択的に制御するために、サーモード５６の下に配
置された部品を、４個の熱で活動化可能なブレード５８
で取り囲まれたサーモード５６の下面に形成された空洞
内で選択的かつ一時的に保持することができる。
２８の底部にサーモード５６が形成されており、４個の
熱で活動化可能なブレード５８を含むことが好ましい。
上記の通り、熱で活動化可能なブレード５８はチタン製
とすることが好ましく、ハウジング・アーム５２と変圧
器コイル５４とで形成される各変圧器の出力を利用して
約２５０℃の温度に加熱し、電子部品を回路板上の複数
の予めはんだ付けした接触パッドに熱でボンディングす
る。図示の通り、サーモード５６は真空チャック６８を
含むことが好ましい。真空チャック６８は、サーモード
５６の下端の空洞を真空チャネル７０に結合するための
複数の開口を備えている。真空は、上述のように、真空
ホース６２を用いてサーモード５６に加えることが好ま
しい。真空ホース６２を経てサーモード５６に加える真
空を選択的に制御するために、サーモード５６の下に配
置された部品を、４個の熱で活動化可能なブレード５８
で取り囲まれたサーモード５６の下面に形成された空洞
内で選択的かつ一時的に保持することができる。
【００３３】本発明のもう１つの重要な特徴によれば、
熱で活動化可能な各ブレード５８は、熱電対６６などの
熱検出器を含んでいる。各熱電対６６は、鉄コンスタン
タン熱電対とすることが好ましく、これを熱で活動化可
能な各ブレード５８に溶接して、制御システムへの温度
フィードバックを行う。各熱電対６６の出力端と、変圧
器コイル５４で形成される各変圧器の１次コイル巻線
と、必要な真空ホースとをツール交換装置６０の下半部
に結合して、配置／ボンディング・ヘッド２８を類似の
装置と速やかにかつ効率的に相互交換できるようにする
ことが好ましい。
熱で活動化可能な各ブレード５８は、熱電対６６などの
熱検出器を含んでいる。各熱電対６６は、鉄コンスタン
タン熱電対とすることが好ましく、これを熱で活動化可
能な各ブレード５８に溶接して、制御システムへの温度
フィードバックを行う。各熱電対６６の出力端と、変圧
器コイル５４で形成される各変圧器の１次コイル巻線
と、必要な真空ホースとをツール交換装置６０の下半部
に結合して、配置／ボンディング・ヘッド２８を類似の
装置と速やかにかつ効率的に相互交換できるようにする
ことが好ましい。
【００３４】熱電対６６に話を戻すと、本発明のシステ
ムでは、熱で活動化可能な各ブレード５８と関連して個
々の熱電対６６を使用し、熱で活動化可能な各ブレード
５８にかかる力の大きさが個別に制御できるようにす
る。熱で活動化可能な各ブレード５８を独立して制御す
ることにより、これまで見られた温度の均一性の問題が
なくなる。
ムでは、熱で活動化可能な各ブレード５８と関連して個
々の熱電対６６を使用し、熱で活動化可能な各ブレード
５８にかかる力の大きさが個別に制御できるようにす
る。熱で活動化可能な各ブレード５８を独立して制御す
ることにより、これまで見られた温度の均一性の問題が
なくなる。
【００３５】熱で活動化可能な各ブレードを個別に制御
しない従来技術の熱式ブレード・ボンディング・システ
ムでは、熱で活動化可能なあるブレードが熱で活動化可
能な第２のブレードと異なる熱負荷を受けることによ
り、ボンディングの一貫性の問題が生じる可能性があ
る。このような熱負荷の差は、異なるブレードのリード
数の違い、熱で活動化可能な個々のブレードとそれに隣
接して配置された導線の間の非平面性、熱で活動化可能
なブレードと導線の間の酸化レベル及び汚染レベルの変
動、はんだ高さのばらつき、パネル平面内負荷の差など
によって生じる。本発明のシステムでは、サーモード５
６内の熱で活動化可能な各ブレード５８を別々に制御す
ることにより、熱負荷の低いブレードが回路板を過熱し
て損傷させず、同時に、熱負荷の高い第２のブレード
が、適正なボンディングに必要な温度に到達するのに十
分な電力を与えられるようになる。
しない従来技術の熱式ブレード・ボンディング・システ
ムでは、熱で活動化可能なあるブレードが熱で活動化可
能な第２のブレードと異なる熱負荷を受けることによ
り、ボンディングの一貫性の問題が生じる可能性があ
る。このような熱負荷の差は、異なるブレードのリード
数の違い、熱で活動化可能な個々のブレードとそれに隣
接して配置された導線の間の非平面性、熱で活動化可能
なブレードと導線の間の酸化レベル及び汚染レベルの変
動、はんだ高さのばらつき、パネル平面内負荷の差など
によって生じる。本発明のシステムでは、サーモード５
６内の熱で活動化可能な各ブレード５８を別々に制御す
ることにより、熱負荷の低いブレードが回路板を過熱し
て損傷させず、同時に、熱負荷の高い第２のブレード
が、適正なボンディングに必要な温度に到達するのに十
分な電力を与えられるようになる。
【００３６】次に図４には、配置／ボンディング・ヘッ
ド２８の熱で活動化可能な各ブレード５８と共に使用さ
れる制御回路の概略図が示されている。図示の通り、図
４の制御回路は１対のインバータ７２を含んでいる。こ
の２個のインバータ７２は、一連のパルス幅変調パルス
を交互に受け取ることが好ましい。このパルス幅変調パ
ルスは、サーモード制御回路（図１参照）で発生し、各
熱電対６６（図３参照）の出力端から発生される直接フ
ィードバック信号で制御することが好ましい。次に、イ
ンバータ５４に印加されるパルスを使って、一対のダー
リントン・トランジスタ７４のベース・ドライブを直接
制御する。インバータ７２の高出力に応答して、図の５
ボルトの電源から各ダーリントン・トランジスタ７４の
ベースに電流が流入する。どちらかのダーリントン・ト
ランジスタ７４が導通状態になると、３２ボルトの電源
からトランジスタ・コイル５４を通って電流が流れ、変
圧器７４を経て大地に戻る。
ド２８の熱で活動化可能な各ブレード５８と共に使用さ
れる制御回路の概略図が示されている。図示の通り、図
４の制御回路は１対のインバータ７２を含んでいる。こ
の２個のインバータ７２は、一連のパルス幅変調パルス
を交互に受け取ることが好ましい。このパルス幅変調パ
ルスは、サーモード制御回路（図１参照）で発生し、各
熱電対６６（図３参照）の出力端から発生される直接フ
ィードバック信号で制御することが好ましい。次に、イ
ンバータ５４に印加されるパルスを使って、一対のダー
リントン・トランジスタ７４のベース・ドライブを直接
制御する。インバータ７２の高出力に応答して、図の５
ボルトの電源から各ダーリントン・トランジスタ７４の
ベースに電流が流入する。どちらかのダーリントン・ト
ランジスタ７４が導通状態になると、３２ボルトの電源
からトランジスタ・コイル５４を通って電流が流れ、変
圧器７４を経て大地に戻る。
【００３７】本発明の好ましい実施例では、インバータ
７２に印加されるパルス信号はＴＴＬ信号であり、負で
真の論理信号なので、制御装置がオンになった後に、ア
ナログ・ドライバは「オフ」状態となる。電源投入のリ
セット後、ドライブ回路の全出力ポートは「高」ＴＴＬ
レベルである。このため、すべてのトランジスタがオフ
になる。正で真の論理信号を利用する場合は、制御回路
を初期設定する前に３２ボルト電源が偶然にオンになっ
たならば、変圧器を通して大電流を駆動することによ
り、ダーリントン・トランジスタ７４に損傷を与える可
能性がある。
７２に印加されるパルス信号はＴＴＬ信号であり、負で
真の論理信号なので、制御装置がオンになった後に、ア
ナログ・ドライバは「オフ」状態となる。電源投入のリ
セット後、ドライブ回路の全出力ポートは「高」ＴＴＬ
レベルである。このため、すべてのトランジスタがオフ
になる。正で真の論理信号を利用する場合は、制御回路
を初期設定する前に３２ボルト電源が偶然にオンになっ
たならば、変圧器を通して大電流を駆動することによ
り、ダーリントン・トランジスタ７４に損傷を与える可
能性がある。
【００３８】ダーリントン・トランジスタ７４は、スイ
ッチング・トランジスタとして使われるにすぎず、トラ
ンジスタ７４を直線領域付近のどこかで動作させて、電
流の大きさを制御しようとする試みは行われない。大き
なコレクタ／エミッタ電圧が許されるならば、ダーリン
トン・トランジスタ７４は疑いなく過大な電力を消費す
ることになり、恐らくは故障を起こす。実際に、ダーリ
ントン・トランジスタ７４のデューティ・サイクルは十
分に低く、ヒート・シンクは必要でないことが判明し
た。もちろん、当業者なら理解するように、本明細書で
開示するシステムのサイクル時間がまたは必要エネルギ
ーが著しく減少した結果、このデューティ・サイクルが
劇的に増大しなければならなくなる場合は、ヒート・シ
ンクを設ける必要がある。
ッチング・トランジスタとして使われるにすぎず、トラ
ンジスタ７４を直線領域付近のどこかで動作させて、電
流の大きさを制御しようとする試みは行われない。大き
なコレクタ／エミッタ電圧が許されるならば、ダーリン
トン・トランジスタ７４は疑いなく過大な電力を消費す
ることになり、恐らくは故障を起こす。実際に、ダーリ
ントン・トランジスタ７４のデューティ・サイクルは十
分に低く、ヒート・シンクは必要でないことが判明し
た。もちろん、当業者なら理解するように、本明細書で
開示するシステムのサイクル時間がまたは必要エネルギ
ーが著しく減少した結果、このデューティ・サイクルが
劇的に増大しなければならなくなる場合は、ヒート・シ
ンクを設ける必要がある。
【００３９】本発明の好ましい実施例では、インバータ
７２に印加される駆動パルスは、上側のダーリントン・
トランジスタと下側のダーリントン・トランジスタ７４
に交互に印加される、接続時間が８８マイクロ秒の一連
のパルスであることが好ましい。８８マイクロ秒の各
「オン」パルスの間に、１２マイクロ秒の「オフ」時間
がある。従って、上側のトランジスタと下側のトランジ
スタの間の１サイクルの合計時間は２００マイクロ秒で
ある。周期が５００マイクロ秒だと、５ｋＨｚの信号が
生じる。５ｋＨｚ以上の周波数を利用すると、各変圧器
コイル５４とそれに関連するハウジング・アーム５２と
で形成される変圧器は飽和しない。５ｋＨｚよりも低い
ドライバ周波数を利用した場合は、変圧器中を流れる電
流が鋭く増大し、疑いなくドライバ回路の損傷が起こる
はずである。
７２に印加される駆動パルスは、上側のダーリントン・
トランジスタと下側のダーリントン・トランジスタ７４
に交互に印加される、接続時間が８８マイクロ秒の一連
のパルスであることが好ましい。８８マイクロ秒の各
「オン」パルスの間に、１２マイクロ秒の「オフ」時間
がある。従って、上側のトランジスタと下側のトランジ
スタの間の１サイクルの合計時間は２００マイクロ秒で
ある。周期が５００マイクロ秒だと、５ｋＨｚの信号が
生じる。５ｋＨｚ以上の周波数を利用すると、各変圧器
コイル５４とそれに関連するハウジング・アーム５２と
で形成される変圧器は飽和しない。５ｋＨｚよりも低い
ドライバ周波数を利用した場合は、変圧器中を流れる電
流が鋭く増大し、疑いなくドライバ回路の損傷が起こる
はずである。
【００４０】操作に当たっては、ボンディング中に、各
熱電対６６の出力を利用して、４個の熱で活動化可能な
ブレード５８の温度を繰り返し測定する。次に、所望の
ボンディング温度と、特定のボンディング・サイクル中
に熱で活動化可能な各ブレード５８で達成可能な最高温
度との差を利用して、インバータ７２に印加される制御
波形をパルス幅変調する。このようにして、熱で活動化
可能な各ブレード５８に加えられる電力を正確かつ効率
的に制御することができる。
熱電対６６の出力を利用して、４個の熱で活動化可能な
ブレード５８の温度を繰り返し測定する。次に、所望の
ボンディング温度と、特定のボンディング・サイクル中
に熱で活動化可能な各ブレード５８で達成可能な最高温
度との差を利用して、インバータ７２に印加される制御
波形をパルス幅変調する。このようにして、熱で活動化
可能な各ブレード５８に加えられる電力を正確かつ効率
的に制御することができる。
【００４１】最後に、図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ図
１のシステムの配置／ボンディング・ヘッド２８の代替
実施例の概略側面図及び概略底面図が示されている。図
示の通り、図５Ａでは配置／ボンディング・ヘッド２８
は、熱で活動化可能なブレード５８を取り囲むプレナム
７６を含んでいる。プレナム７６は、ガス制御装置８０
を経てガス供給源７８に結合された空洞を含むことが好
ましい。ガス供給源７８は、窒素、または窒素と水素の
供給源であることが好ましく、信頼できる結合を得るた
めにフラックスを利用しなくてすむように、ボンディン
グ部位に供給される。
１のシステムの配置／ボンディング・ヘッド２８の代替
実施例の概略側面図及び概略底面図が示されている。図
示の通り、図５Ａでは配置／ボンディング・ヘッド２８
は、熱で活動化可能なブレード５８を取り囲むプレナム
７６を含んでいる。プレナム７６は、ガス制御装置８０
を経てガス供給源７８に結合された空洞を含むことが好
ましい。ガス供給源７８は、窒素、または窒素と水素の
供給源であることが好ましく、信頼できる結合を得るた
めにフラックスを利用しなくてすむように、ボンディン
グ部位に供給される。
【００４２】この種のシステムに適用される電子部品の
ピッチが小さくなるにつれ、ボンディングの後に回路板
からフラックスを除去する工程がますます難しくなる。
ボンディング部位に窒素などの不活性気体を供給する
と、フラックスを利用する必要がなくなる。したがっ
て、窒素を入れたガス供給源をガス制御装置８０を介し
てプレナム７６に結合する。図５Ｂの底面図に図示され
ている通り、熱で活動化可能なブレード５８が活動化さ
れる間に、ガスを開口８２からボンディング部位へ流出
させる。その結果、フラックスを塗布し、ボンディング
の後にフラックスを除去する必要なしに、回路板上の複
数の接触パッドに電子部品が正確にかつ信頼のできる形
でボンディングされる。
ピッチが小さくなるにつれ、ボンディングの後に回路板
からフラックスを除去する工程がますます難しくなる。
ボンディング部位に窒素などの不活性気体を供給する
と、フラックスを利用する必要がなくなる。したがっ
て、窒素を入れたガス供給源をガス制御装置８０を介し
てプレナム７６に結合する。図５Ｂの底面図に図示され
ている通り、熱で活動化可能なブレード５８が活動化さ
れる間に、ガスを開口８２からボンディング部位へ流出
させる。その結果、フラックスを塗布し、ボンディング
の後にフラックスを除去する必要なしに、回路板上の複
数の接触パッドに電子部品が正確にかつ信頼のできる形
でボンディングされる。
【００４３】
【発明の効果】上記の説明から当業者なら理解するよう
に、本発明者等は、電子部品を複数回操作する必要なし
に、電子部品を把持し、検査し、回路板上の所望の場所
に正確に配置し、次いでその場所にボンディングするた
めの新規な技法を開発した。さらに、熱で活動化可能な
各ブレードの設定が個別に制御できるため、ボンディン
グ誤差の原因となる、各ブレードが受ける熱負荷のばら
つきが有効に除去される。このようにして、本発明のシ
ステムは、ロボット技術を利用した電子システムの極め
て効率的かつ正確な組立てを可能にする。
に、本発明者等は、電子部品を複数回操作する必要なし
に、電子部品を把持し、検査し、回路板上の所望の場所
に正確に配置し、次いでその場所にボンディングするた
めの新規な技法を開発した。さらに、熱で活動化可能な
各ブレードの設定が個別に制御できるため、ボンディン
グ誤差の原因となる、各ブレードが受ける熱負荷のばら
つきが有効に除去される。このようにして、本発明のシ
ステムは、ロボット技術を利用した電子システムの極め
て効率的かつ正確な組立てを可能にする。
【図１】本発明の電子部品配置／ボンディング・システ
ムの側面図である。
ムの側面図である。
【図２】図１のシステムの配置／ボンディング・ヘッド
の透視図である。
の透視図である。
【図３】図２の配置／ボンディング・ヘッドの部分切開
図である。
図である。
【図４】図３の配置／ボンディング・ヘッドの各ボンデ
ィング・ブレードと共に使用される制御回路の概略図で
ある。
ィング・ブレードと共に使用される制御回路の概略図で
ある。
【図５Ａ】図１のシステムの配置／ボンディング・ヘッ
ドの代替実施例の概略側面図である。
ドの代替実施例の概略側面図である。
【図５Ｂ】図１のシステムの配置／ボンディング・ヘッ
ドの代替実施例の概略底面図である。
ドの代替実施例の概略底面図である。
１０ 電子部品配置／ボンディング・システム １８ 切断／成形ツール ２０ ロボット式アーム ２２ アーム旋回柱 ２４ 検査用カメラ ２６ 配置用カメラ ２８ 配置／ボンディング・ヘッド ３０ 回路板 ３２ 支持装置 ３４ Ｘ−Ｙテーブル ３６ 電子装置ラック ３８ ロボット制御システム ４０ 視野位置決めシステム回路 ４２ Ｘ−Ｙテーブル制御回路 ４４ サーモード制御回路 ４６ 背面力制御回路 ４８ 絶縁コア ５２ ハウジング・アーム ５４ 変圧器コイル ５６ サーモード・アセンブリ ５８ 熱で活動化可能なブレード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョウェル・ロバート・アンストローム アメリカ合衆国78729、テキサス州オース チン、グローブデール・トレール 7615番 地 (72)発明者 フランシス・ウォルター・ボガチク アメリカ合衆国78750、テキサス州オース チン、バルコンズ・クラブ・ドライブ 9115番地 (72)発明者 ロバート・ウェイン・カルターマン アメリカ合衆国78731、テキサス州オース チン、チムニー・コーナーズ 7700番地 (72)発明者 ギルバート・バーナード・ネブゲン アメリカ合衆国78681、テキサス州ラウン ドロック、メイフィールド・ドライブ 2108番地 (72)発明者 ダリル・レイ・ポルク アメリカ合衆国78750、テキサス州オース チン、バルコンズ・クラブ・ドライブ 9102番地 (72)発明者 マイケル・アラン・ラブサム アメリカ合衆国78727、テキサス州オース チン、ベッドロック・トレール 12305番 地 (72)発明者 デーヴィッド・ポール・ワトソン アメリカ合衆国78681、テキサス州ラウン ド・ロック、ヴァレイ・ヴュー 3910番地 (72)発明者 テリー・リー・ウィルマス アメリカ合衆国78750、テキサス州オース チン、バスィル・ドライブ 7708番地 (72)発明者 クリフォード・マックスウェル・ウッド アメリカ合衆国78681、テキサス州ラウン ド・ロック、スパニッシュ・オーク・トレ ール 2800番地 (56)参考文献 特開 昭59−225536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−46470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−19656（ＪＰ，Ａ)
Claims (14)
- 【請求項１】回路板を収容する作業スペース内で選択的
に移動できるようになった操作可能なロボット式アーム
と、上記の操作可能なロボット式アームに選択的かつ一
時的に取り付けられた、上記回路板上に電子部品を配置
するための配置ヘッドと、上記電子部品を選択的に上記
配置ヘッド内で保持する手段と、上記配置ヘッド内に収
容された、上記電子部品を上記配置ヘッド内で保持して
いる間に、上記電子部品を上記回路板に熱でボンディン
グするためのボンディング手段とを備えた、複数の導線
を備えた電子部品を回路板上の複数の接触パッド上に配
置し、上記電子部品を上記回路板にボンディングするた
めのシステム。 - 【請求項２】上記ボンディング手段が、上記配置ヘッド
内に上記電子部品の上記複数の導線に隣接して固定して
取り付けられた複数の熱で活動化可能なブレードを含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の、複数の導線を備
えた電子部品を回路板上の複数の接触パッド上に配置
し、上記電子部品を上記回路板にボンディングするため
のシステム。 - 【請求項３】さらに、それぞれが上記の複数の熱で活動
化可能なブレードのうちの関連する１つのブレードに隣
接して取り付けられた、複数の熱検出器を含む、請求項
２に記載の、複数の導線を備えた電子部品を回路板上の
複数の接触パッド上に配置し、上記電子部品を上記回路
板にボンディングするためのシステム。 - 【請求項４】さらに、それぞれが上記の複数の熱検出器
と、上記の複数の熱で活動化可能なブレードのうちの関
連する１つのブレードとに結合された、熱で活動化可能
なブレードに電流を供給するための複数の制御回路を含
み、上記複数の熱で活動化可能なブレードのそれぞれ
が、その近傍における熱伝導率の変動を補償するように
個別に制御できることを特徴とする、請求項３に記載
の、複数の導線を備えた電子部品を回路板上の複数の接
触パッド上に配置し、上記電子部品を上記回路板にボン
ディングするためのシステム。 - 【請求項５】さらに、それぞれが上記複数の熱で活動化
可能なブレードのうちの関連する１つのブレードに結合
された、上記配置ヘッド内に取り付けられた複数の電流
増幅装置を含む、請求項４に記載の、複数の導線を備え
た電子部品を回路板上の複数の接触パッド上に配置し、
上記電子部品を上記回路板にボンディングするためのシ
ステム。 - 【請求項６】上記複数の制御回路のそれぞれが、上記配
置ヘッドと、上記複数の電流増幅手段のうちの選択され
た１つの電流増幅手段とに低レベル供給電流を供給し、
上記配置ヘッドが、低電流接続を利用して上記の操作可
能なロボット式アームに選択的かつ一時的に取り付ける
ことができることを特徴とする、請求項５に記載の、複
数の導線を備えた電子部品を回路板上の複数の接触パッ
ド上に配置し、上記電子部品を上記回路板にボンディン
グするためのシステム。 - 【請求項７】上記配置ヘッド内に取り付けられた上記複
数の電流増幅装置のそれぞれが、変圧器を含むことを特
徴とする、請求項５に記載の、複数の導線を備えた電子
部品を回路板上の複数の接触パッド上に配置し、上記電
子部品を上記回路板にボンディングするためのシステ
ム。 - 【請求項８】上記の各変圧器の１次側が、中心タップ・
トロイド形変圧器コイルを含むことを特徴とする、請求
項７に記載の、複数の導線を備えた電子部品を回路板上
の複数の接触パッド上に配置し、上記電子部品を上記回
路板にボンディングするためのシステム。 - 【請求項９】上記複数の制御回路それぞれの出力が、パ
ルス幅変調制御信号を含み、上記の複数の熱で活動化可
能なブレードのうちの選択された１つのブレードに供給
される電流の量が、上記パルス幅変調制御信号のパルス
幅を変えることによって制御できることを特徴とする、
請求項４に記載の、複数の導線を備えた電子部品を回路
板上の複数の接触パッド上に配置し、上記電子部品を上
記回路板にボンディングするためのシステム。 - 【請求項１０】電子部品を受けるようになった空洞を有
するボンディング・ヘッドと、上記ボンディング・ヘッ
ド内に上記空洞に隣接して取り付けられ、活動化された
とき複数の導線を複数の接触パッドにボンディングする
ようになっている、複数の熱で活動化可能なブレード
と、それぞれが上記複数の熱で活動化可能なブレードの
うちの関連する１つのブレードに隣接して取り付けられ
た、複数の熱検出器と、それぞれが上記複数の熱検出器
のうちの１つの検出器と、上記複数の熱で活動化可能な
ブレードのうちの関連する１つのブレードとに結合され
た、熱で活動化可能なブレードに電流を供給するための
複数の制御回路とを含み、上記複数の熱で活動化可能な
ブレードの温度が、その近傍における熱伝導率の変動を
補償するように個別に制御できることを特徴とする、複
数の導線を有する電子部品を回路板上の複数の接触パッ
ドにボンディングするための装置。 - 【請求項１１】さらに、電子部品を選択的に上記空洞内
で保持する手段を含む、請求項１０に記載の、複数の導
線を有する電子部品を回路板上の複数の接触パッドにボ
ンディングするための装置。 - 【請求項１２】電子部品を選択的に上記空洞内で保持す
る上記手段が、上記空洞内の真空チャックと、それに適
用される選択的真空源とを含むことを特徴とする、請求
項１１に記載の、複数の導線を有する電子部品を回路板
上の複数の接触パッドにボンディングするための装置。 - 【請求項１３】さらに、上記ボンディング・ヘッド内に
上記複数の熱で活動化可能なブレードに隣接して取り付
けられたプレナムと、上記プレナムへの不活性ガス供給
源の結合を制御する手段とを含み、上記ボンディングが
フラックスを利用する必要なしに行えることを特徴とす
る、請求項１０に記載の、複数の導線を有する電子部品
を回路板上の複数の接触パッドにボンディングするため
の装置。 - 【請求項１４】上記不活性ガス供給源が、窒素供給源を
含むことを特徴とすることを特徴とする、請求項１３に
記載の、複数の導線を有する電子部品を回路板上の複数
の接触パッドにボンディングするための装置。
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