JPH0750717B2 - ダイボンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレームに半導体チップ等の電子部品
をダイボンドするためのダイボンド装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体装置は一般に次の各工程を経て組み立て
られる。この各工程は、リードフレームの所定部位であ
る通常はダイパッドと称される半導体チップを載置する
部位に錫入りの半田等のろう材を置き、所定温度まで加
熱溶融させた上に半導体チップをろう付け固定するダイ
ボンド工程と、その半導体チップの上面電極とリードフ
レームとの間を金線等の金属細線で接続するワイヤボン
ド工程と、その半導体チップを含む周囲を封止する樹脂
封止工程などから構成されている。

ところで、最近の半導体装置の製造工程、特にダイボン
ド工程においても生産性向上のために、自動機による生
産に置き換えられるようになってきているが、さらにリ
ードフレームそれ自体も長尺化されてきてさらに１枚の
リードフレームから多数の半導体装置が製造されるよう
になってきているが、これらをさらに１枚のリードフレ
ーム内に従来では１列にダイパッドが配列されていたも
のを２列の配列にすることで、従来のリードフレーム構
造から得られる個数の倍の半導体装置が可能とされたも
のがある。

第11図は、このようなリードフレームの要部の斜視図で
ある。第11図に示すように１枚のリードフレーム１内
に、当該リードフレーム１の幅方向に対して２列のダイ
パッド部1aが同じくそのリードフレーム１の長手方向に
複数配設されている。1bは各ダイパッド部1aに対して複
数宛配設されたワイヤボンド部、1cは複数本宛の外部リ
ード部、1dは両側に帯状をなす連結部である。

第11図に示されるようなダイパッド部1aが２列状態に設
けられているリードフレーム１に対する従来例のダイボ
ンド装置としては、特公昭63−25703号公報に記載され
たものがある。

上記公報に記載に係る従来例のダイボンド装置を第12図
（ただし、上記公報では第５図）に示す。なお、説明の
便宜上、第12図中に付された部品、部分の各符号は同特
公昭63−25703号公報における部品、部品の各符号と対
応させている。

この従来例のダイボンド装置において、２は半導体チッ
プ、６は一対の直線運動用軸受、７は鎖線で示されてい
る枠体30に固着されて、各軸受６を保持する一対の支持
部材、８は摺動軸案内軸31に固定された駆動金具であ
る。この駆動金具８の下部には支持軸９が固定され、そ
の支持軸９に転動体10が支持されている。11は枠体30に
支持されたカム軸12に回転可能に固着された板カムであ
る。カム軸12は電動機などの図示省略された駆動装置に
より間欠回転されるようになっている。13は枠体30に固
定された支持ピン14を中心として回転自在に支持された
揺動アームである。揺動アーム13の先端部は二股にされ
てその二股先端部で転動体10をはさみ係合している。15
は支持ピン16により揺動アーム13の中間部に回転自在に
支持されたカムフォロワで、板カム11の外周辺に接して
いて揺動アーム13に回転運動を伝える。17は枠体30と揺
動アーム13との間に装着され、揺動アーム13を板カム11
側に引き付けている引張バネである。18は吸着ヘッド
で、細い貫通孔を有する吸着針19を上下動可能に支持し
ている。吸着針19は吸引管20に接続されており、図示省
略の真空ポンプにより真空吸引されることで半導体チッ
プ２を吸引保持可能になっている。21は吸着ヘッド18に
固定された空気圧シリンダで、ピストン棒22に取り付け
た連結部材23により吸着針19を連結していて上下移動さ
せる。

30はダイボンド装置の前記枠体、31は軸受６に支持され
て揺動アーム13により所定距離前進後退する中空の摺動
案内軸、32は摺動案内軸31に前後方向に移動可能に支持
され、かつその前端に吸着ヘッド18が固着された支持軸
で、引張バネ33により摺動案内軸13に対し後退方向に常
時引っ張られている。

34は摺動案内軸31の後端に取り付けられた支持枠、35は
支持軸32の後端に固着された取り付け金具、36は取り付
け金具35に垂直に固着された受棒で、上端にカムフォロ
ワ37が取り付けられている。38,39は枠体30の上部後部
側の両方に取り付けられた一対のラック、40はラック38
上を転動し回転される一方のピニオンで、一方向クラッ
チ41の外周にはめ込まれている。42は支持枠34に軸受
（図示省略）を介して支持され、一端に一方向クラッチ
41が固着され、他端に平歯車43が固着された伝達軸、44
はラック39上を転動し回転される他方のピニオンで、一
方向クラッチ45の外周にはめ込まれている。46は支持枠
34に軸受（図示省略）を介して支持され、一端に一方向
クラッチ45が固着された伝達軸で、平歯車43にかみ合う
同一歯数の平歯車47が他端に固着され、中間にウオーム
48が固着されている。49は支持枠34に軸受（図示省略）
を介して垂直に支持され、ウオーム48にかみ合い回転さ
れるウオーム歯車50が固着されたカム軸、51はこのカム
軸49の上端に固着された板カムで、外周辺がカムフォロ
ワ37に接触させられており、支持軸32を摺動案内軸31に
対して軸方向の所定距離の相対的移動させる。

このような構成を有する従来例のダイボンド装置の動作
については前記公報を参照することにして本明細書では
その説明を省略する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来例のダイボンド装置にあって
は次のような問題が指摘される。まず、第１に、摺動案
内軸31の後部に支持枠34が設けられ、この支持枠34の内
部に各種のピニオンギア、ウオームギア等が組み込まれ
ているために、支持枠34に一定以上の強度が要求される
ことから、組み込み部品のすべてを含めた支持枠34が例
えば800〜1,000グラムといった重量化された構造のもの
となり、装置全体のダイボンド処理のサイクルタイムの
短縮化の大きな支障となる。

より詳しく言えば、板カム11を高速で回転させる場合、
重量化した吸着ヘッド18、摺動案内軸31および支持枠34
全体を、揺動アムー13により動かすことになるわけであ
るが、そのために板カム11と揺動アムー13に取り付けた
カムフォロワ15の係合が外れないように引張バネ17の引
っ張り力を強くしておく必要があるが、その引っ張り力
を一定以上に強くすると、板カム11の駆動トルクが引張
バネ17の力に負けてしまって、その板カム11が安定して
回転することができなくなるという難点がある。そのた
め、ダイボンド処理のサイクルタイムの短縮化を図るこ
とがむつかしい。

第２に、ラック38,39、ピニオン40,44のかみ合わせのた
め、支持枠34の移動速度が速まるにつれて、ラック38,3
9の山歯形状からピニオンに上向きの推力が、より強く
なる結果、支持枠34にそれを上方に持ち上げる力が作用
して、次のラックの山歯にピニオンが移動する際には、
その上向きの推力が低下する。そして、このような繰り
返しが短時間の内に発生した場合では支持枠34が上下動
することとなって振動が発生する。このような振動はダ
イボンドの精度の劣化になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ダ
イボンド処理のサイクルタイムの短縮化とその精度の向
上とを図ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） このような目的を達成するために、本発明におけるダイ
ボンド装置は、吸着針を上下動可能に支持する吸着ヘッ
ドを一端に、また当たり板を他端にそれぞれ備えた支持
軸を軸方向に移動可能に支持し、第１の駆動手段により
駆動されて所定量移動し、支持軸の吸着ヘッド側を電子
部品を載置させる複数のダイパット部を有するリードフ
レーム上まで案内させる摺動案内軸と、この摺動案内軸
に固定されたブロックと、第２の駆動手段により駆動さ
れて上下動する上下動レールと、ブロックに回転可能に
固定されるとともに、当たり板に係合する第１の転動体
と上下動レールに係合する第２の転動体とがその回動中
心に対して所定のリンク比で配設され、上下動レールと
ともに第２の転動体が上下動することによって回動する
プレートとを具備し、さらにこのプレートは、その回動
により当たり板とともに支持軸を、摺動案内軸に対して
その軸方向に相対変位させ、支持軸の吸着ヘッド側がリ
ードフレーム上に案内された際に、その相対変位量に応
じて吸着ヘッドをリードフレームで支持軸の軸方向に並
列した第１のダイパッド部または第２のダイパット部ま
で案内させるようにしたものである。

（作用） 上記の構成によれば、第１の駆動手段に駆動されて摺動
案内軸が移動すると、この移動に伴って支持軸の一端に
ある吸着ヘッドはその摺動案内軸の移動方向に応じて電
子部品上またはリードフレーム上に位置させられる。

そして、吸着ヘッドが電子部品上にあるときはその位置
から吸着針を下降させるとともに、その吸着針で電子部
品を吸着してのちその吸着針を上昇させる。また、吸着
針がリードフレーム上にあるときはその位置から吸着針
を下降させるとともに、その吸着針に吸着されている電
子部品をリードフレームにおけるダイパッド部上に載置
させる。

この場合、第２の駆動手段で上下動レールを駆動するこ
とでプレートの各転動体、支持軸の他端の当たり板を介
して吸着ヘッドをリードフレームの一方のダイパッド部
上に位置させ、次いで、同じく第２の駆動手段で上下動
レールを駆動することで前記と同様にしてその吸着ヘッ
ドをリードフレームの他方のダイパッド部上に位置させ
る。

つまり、第１の駆動手段により吸着ヘッドを半導体チッ
プの受台上とリードフレーム上とに移動させ、第２の駆
動手段により、上下動レールを各ダイパッド部に対応し
た変位量分だけ上下動させるとともに、その上下動の変
位量を第２の転動体に伝達するとともに、第１の転動体
により当たり板をその変位量に応じた量だけ移動させ、
この当たり板の変位量を支持軸の他方の吸着ヘッドの変
位量として伝達させることで、その吸着ヘッドをリード
フレームにおける支持軸の軸方向に対し並列に位置する
第１のダイパット部と第２のダイパット部とのそれぞれ
に対向可能にさせて、当該電子部品に対する各ダイパッ
ド部へのダイボンドを可能にしている。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は組み立て状態で示された本発明の実施例に係る
ダイボンド装置の斜視図であり、第２図は同装置の主要
構造部分をさらに詳細に説明するために一部組み立て後
の斜視図を含む各構成部品の配置を示す斜視図であり、
第３図は第１図装置の主要部分の左側面図である。これ
らの図において、従来例に係る第11図および第12図に示
した符号と同一の符号は、その符号が示す部品、部分等
と同様のものを示し、特にことわらない限り、同一の符
号に係る部品、部分については本実施例と従来例とは同
様の構成を有しているとともに、その同一の符号に係る
部品、部分の説明は省略する。

本実施例において、従来例と異なる構成は次の通りであ
る。すなわち、本実施例のダイボンド装置にあっては、
摺動案内軸31の後端にＬ形ブロック81が固定されてい
る。このＬ形ブロック81の中を支持軸32が通されている
とともに、その支持軸32の後端に当たり板80が固着され
ている。Ｌ形ブロック81の先端には、Ｌ形プレート82の
回転中心部がカラー83、ボルト84を介して回動可能に取
り付けられている。Ｌ形プレート82はその回転中心部か
らＬ形に延びた形状のアーム部を備え、その上部のアー
ム部には、当たり板80に係合する第１の転動体としての
ラジアルベアリング86がカラー85、ボルト87により取り
付けられ、Ｌ形プレート82の下部のアーム部には、上下
動レール69の上面に係合するように第２の転動体として
のラジアルベアリング89がカラー88、ボルト90を介して
取り付けられている。

一方、摺動案内軸31をその軸方向に前後移動させる第１
のカム装置を構成する板カム11を回動させるカム軸12に
タイミングプーリ61が固定される。そして、このカム軸
12の回転力はタイミングプーリ61と、タイミングベルト
62、タイミングプーリ64を介してカム軸63に伝達される
ようになっている。タイミングプーリ61およびタイミン
グプーリ64の歯数比は1:2とされ、カム軸12が１回転す
ると、カム軸63が半回転するように設定されている。カ
ム軸63は軸受ユニット（図示省略）を介してダイボンド
装置の側面の枠体30に取り付けられている。カム軸63に
は、第２のカム装置としてのインデックスカム65が固定
されており、このインデックスカム65のカム面（外周
部）に係合するようにラジアルベアリング66がボルト68
を介して取付板67に取り付けられている。取付板67は２
本のボルト70により上下動レール69に取り付けられてい
る。上下動レール69は一対のボール列71と、同じく一対
のＶ形ブロック72とにより枠体30に対して相対的に上下
動可能に設けられている。

次に、動作を第４図ないし第10図を参照して説明する。

図示しない電動機によりカム軸12が回転させられると、
カム軸に固定された板カム11が第１図の矢印Ａ方向に回
動させられる。そうすると、この板カム11の外周部のカ
ム変位量に沿って第１図の矢印Ｂ方向に揺動アーム13が
支持ピン14を中心に揺動させられることになり、その揺
動アーム13の先端に係合されている転動体10が動かされ
る。その結果、摺動案内軸31が第４図中の矢印Ｃ方向の
半導体チップ１側に移動させられて第５図の位置にな
る。

この場合、摺動案内軸31の先端には引張バネ33により吸
着ヘッド18が連結されているから、摺動案内軸13の上記
の移動量と同寸法分、吸着ヘッド18も移動させられるこ
ととなる。

一方、上記のようにカム軸12が回転させられると、この
カム軸12に固定されたタイミングプーリ61が回動させら
れ、これによりタイミングベルト62を介してタイミング
プーリ64も回動させられる。このタイミングプーリ64は
カム軸63を回動させるから、そのカム軸63と同軸上に固
定されているインデックスカム65が回動させられる。そ
の結果、インデックスカム65の外周部分のカム変位量分
に沿ってラジアルベアリング66、さらに上下動レール69
が結果的に上下動させられて第５図の状態となる。

この時、上下動レール69上の平坦部に係合させられてい
るラジアルベアリング89は、Ｌ形プレート82、ラジアル
ベアリング86にてリンク機構を構成しており、ラジアル
ベアリング89を上下動レール69により上方へ回動させる
と、リンク比、すなわち、Ｌ形プレート82の支軸（ボル
ト84が通る穴）からラジアルベアリング86までの長さｌ
と同支軸からラジアルベアリング89までの長さｌ′とが
本実施例では互いに同長として設けられているために、
この場合のリンク比は1:1となり、上下動レール69の変
位量寸法と同変位量分だけ、当たり板80が第４図中の右
方向に押しやられることになる。その結果、一端が当た
り板80に連結されている支持軸32の他端に連結されてい
る吸着ヘッド18の全体が第４図の状態から第５図のよう
に移動させられることになる。また、第５図の位置から
第４図の位置へ吸着ヘッド18を移動させる場合は上述と
は逆の動作となる。

以上の動作は吸着ヘッド18を受台24上に置かれた半導体
チップ１上とリードフレーム２上とに移動させる基本動
作である。

次に、上記の基本動作を元にして実際のダイボンド動作
について説明すると、まず、最初、吸着ヘッド18が第４
図に示すように受台24に置かれた半導体チップ２の真上
に位置させられている状態で空気圧シリンダ21に空圧を
加えて吸着針19を下降させる。次いで、吸引管20内を排
気（真空）することにより、半導体チップ２を吸着針19
に真空吸引させて固定させる。その固定ののち、空気圧
シリンダ21に加えられた空圧を解放することにより、空
気圧シリンダ21の内部に設けられた圧縮バネ（図示省
略）により吸着針19は上昇させられて上死点で停止す
る。この状態により、次に電動機に電圧を印加しカム軸
12を1/2回転（180゜）駆動させ、板カム11、揺動アーム
13等により摺動案内軸31を第５図に示すようにリードフ
レーム１上へ移動させる。

このときのインデックスカム65の挙動について第10図を
参照して説明する。まず、インデックスカム65の周囲を
図中のようにAA〜DDの４等分に区分けすると、第４図の
状態ではラジアルベアリング66はインデックスカム65の
AA区分に位置している。次いで、この状態からインデッ
クスカム65が1/4回転すると、ラジアルベアリング66は
インデックスカム65のBB区分に位置する。このとき、第
10図に示すインデックスカム65は、AA区分とCC区分とが
それぞれ回転中心からの寸法Z1で半径同一の同円部であ
り、BB区分が図中の半径Y1を持ち、DD区分が図中の半径
X1を持ち、かつX1＜Z1＜Y1の関係からY1−Z1の差を変位
量αとして持つので、第５図に示すラジアルベアリング
89がそのインデックスカム65の1/4回転により寸法α分
持ち上げられる。そうすると、上下動レール69もその寸
法α分上昇させられるので、その上下動レール69に係合
しているラジアルベアリング86もその寸法α分回動させ
られる。これにより、そのラジアルベアリング86に係合
している当たり板80が図で右方向に移動させられる。こ
の場合、Ｌ形プレート82におけるその中心からそれぞれ
のラジアルベアリング89,86までのアーム長は同一であ
るから、当たり板80の移動量は上下動レール69の上昇分
と同寸法分だけ吸着ヘッド18は、板カム11による移動分
に対し、さらにα寸法分加算され全体でYZ寸法分移動さ
せられることになる。

この状態でリードフレーム１の一方のダイパッド部の真
上に半導体チップ２が位置させられることになる。そし
て、この位置からその半導体チップ２は空気圧シリンダ
21に圧空を印加されることにより下降させられるととも
に、リードフレーム１のダイパッド部上に載置させられ
る。その載置ののち、吸引管20内の真空が解除されるこ
とにより、半導体チップ２と吸着針19との結合が解かれ
る。そして、この状態で半導体チップ２はリードフレー
ム１のダイパッド部にダイボンドされる。

次に、空気圧シリンダ21の圧空を開放させ吸着針19を上
昇させる。なお、本動作の間に半導体チップ２が収納さ
れている受台24は、図示省略のXYテーブルにより、図中
の矢印Ｅの方向に移動させられ、次の半導体チップ２を
吸着点へ移動させる。第５図の状態から、また、カム軸
12が1/2回転させられることにより吸着ヘッド18は第６
図に示す位置まで後退させられる。

この間に、インデックスカム65も同様に1/4回転させら
れて、第10図に示すようにCC区分の範囲にラジアルベア
リング66が位置させられる。このことを言い換えると、
上下動レール69が寸法α分下降させられることとなる。
第６図において、新たな半導体チップ２が吸着針19によ
り吸着固定されると、再びカム軸12が1/2回転させられ
て、吸着ヘッド18が第２のダイパッド部の真上まで前進
させられる。なお、このときもインデックスカム65も1/
4回転させられるために、第10図中、DD区分へ移動させ
られることとなる。すなわち、Z1−X1の差をβとする
と、この寸法β分を上下動レール69はX1＜Z1＜Y1の関係
から今度は下降させられることとなる。したがって、板
カム11による移動量からβ寸法分が減算され全体でX2寸
法分吸着ヘッド18が移動させられたことになる。この状
態を第７図に示す。次いで、空気圧シリンダ21が下降さ
せられて（吸着針19も下降）半導体チップ20が残ったダ
イパッド部にダイボンドされる。そして、そののち、空
気圧シリンダ21が上昇させられて（吸着針19も上昇）、
一連のダイボンド動作が終了させられたこととなる。

ここで、もう一度吸着ヘッド18の移動量について整理す
ると、板カム11の変位量は常に一定であるからして第11
図に示すような２列のダイパッド部を持つリードフレー
ムに対しては、吸着ヘッド18の移動は板カム11の変位量
に対し相対的に移動させる必要がある。このため、第６
図に示すダイパッド間の寸法Y2−X2は、これに見合うイ
ンデックスカムの変位量（第10図）Y1−X1の寸法を前記
Y2−X2と同一にしておけばよいこととなる。

なお、使用に際してはリードフレームは多種多様である
ために、インデックスカムの交換を容易にするために第
８図、第９図に示すように割りカムにしてもよい。図中
のインデックスカム65は２本のボルトによりカム65aお
よびカム65bを結合した形態にしておけば、インデック
スカム65の交換作業が短時間（約１分程度）で済むとい
う利点がある。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明によれば、
吸着ヘッドを移動させる機構を簡素な構成としたから、
その全体の重量が従来例よりも大幅に軽量化されること
になって、その吸着ヘッドの前後動作の時間を大幅に短
縮することが可能となり、その結果、生産量を大幅に増
加させることが可能となる。

また、本発明によれば、従来例のように支持枠体が振動
してダイボンドの精度に悪影響のあるラック、ピニオン
といった歯車列の構成を用いてないのでその精度の向上
を図ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第10図は本発明の実施例のダイボンド装置
に係り、第１図は本発明の同実施例装置の斜視図、第２
図はその分解斜視図、第３図は同実施例装置の左側面
図、第４図ないし第７図はダイボンド工程における動作
説明に供する主要部の側面図、第８図および第９図はイ
ンデックスカムの変形例を示す斜視図および平面図、第
10図はインデックスカムの平面図である。 第11図はリードフレームの斜視図、第12図は従来例のダ
イボンド装置の斜視図である。 １……リードフレーム、1a……ダイパッド部、２……半
導体チップ、11……板カム、13……揺動アーム、15……
カムフォロワ、18……吸着ヘッド、19……吸着針、21…
…空気圧シリンダ、31……摺動案内軸、32……支持軸、
33……引張バネ、61……タイミングプーリ、62……タイ
ミングベルト、63……カム軸、64……タイミングプー
リ、65……インデックスカム、66……ラジアルベアリン
グ、69……上下動レール、80……当たり板、81……Ｌ形
ブロック、82……Ｌ形プレート、86……ラジアルベアリ
ング、89……ラジアルベアリング。 図中、同一の符号は同一ないし相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸着針を上下動可能に支持する吸着ヘッド
   を一端に、また当たり板を他端にそれぞれ備えた支持軸
   を軸方向に移動可能に支持し、第１の駆動手段により駆
   動されて所定量移動し、前記支持軸の吸着ヘッド側を、
   電子部品を載置させる複数のダイパット部を有するリー
   ドフレーム上まで案内させる摺動案内軸と、 前記摺動案内軸に固定されたブロックと、 第２の駆動手段により駆動されて上下動する上下動レー
   ルと、 前記ブロックに回動可能に固定されるとともに、前記当
   たり板に係合する第１の転動体と前記上下動レールに係
   合する第２の転動体とがその回動中心に対して所定のリ
   ンク比で配設され、前記上下動レールとともに前記第２
   の転動体が上下動することによって回動するプレート とを具備し、 前記プレートは、その回動により前記第１の転動体に係
   合する前記当たり板とともに前記支持軸を、前記摺動案
   内軸に対してその軸方向に相対変位させ、前記支持軸の
   吸着ヘッド側がリードフレーム上に案内された際に、前
   記支持軸の相対変位量に応じて前記吸着ヘッドを前記リ
   ードフレームで前記支持軸の軸方向に並列した第１のダ
   イパット部または第２のダイパット部まで案内させるよ
   うにしたことを特徴とするダイボンド装置。