JPS5850023B2 - 超音波ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体部品を対象とする超音波ワイヤボンディ
ング装置、特に半導体部品を自動的にボンディング位置
に供給し、固定し、ボンディング作業終了後自動的にこ
れをボンディング位置から搬出することを可能ならしめ
る全自動超音波ワイヤボンディング装置に関するもので
ある。

周知のように、超音波ワイヤボンディング装置に於いて
は、半導体部品上の互いにワイヤ接続される２つのボン
ディング点を結ぶ直線は、ボンディング工具の超音波振
動方向に一致する方向に伸張しなければならない。

このため一般に超音波ワイヤボンディング装置は、直交
する２つの移動軸によってボンディング工具をボンディ
ング作業平面上の任意の点に移動させる装置を有すると
共に、半導体部品が載架される作業テーブルを指令され
た角度に応じて旋回するための装置を有している。

したがって、例えば半導体部品を作業テーブルに自動的
に供給し、また作業テーブルから自動的に搬出しようと
することは、作業テーブルに回転の自由度を与えつつ半
導体部品を連続的に移送することが困難であるために、
従来実現されておらずもっばら作業者の手作業によって
作業テープ／Ｌ／１に半導体部品の着脱を行ってきた。

本発明はこの点に鑑み、超音波ワイヤボンディング装置
に於ける半導体部品の自動供給、自動位置決め固定及び
自動搬出を可能ならしめ、もって超音波ワイヤボンディ
ング作業の全自動化を図り、省力、品質の向上、均一化
、さらに生産性の向上等を促す超音波ワイヤボンディン
グ装置を提供せんとするものである。

以下図面に従って本発明の一実施例を説明する。

第１図は超音波ワイヤボンディング装置に於ける半導体
部品の自動供給、固定、搬出のための装置の概念図で、
ａは平面図、ｂは正面図である。

図示しない超音波ボンディングヘッドを有し、先端にボ
ンディング工具２を具備せるボンディングアーム４の下
方対向位置に設けられた作業テーブル６は、別に指令さ
れる角度に従って旋回する。

さらに作業テーブル６は、上面に半導体部品８を載架す
ると共に、その移送の案内を行う直線移送案内路１０を
有し、また直線移送案内路１０上のほぼ中央にあたる所
定位置に於いて、半導体部品８を位置決め固定する固定
手段１２を備えている。

一方、作業テーブル６の図中左方には、作業テープル６
の所定回転角位置、例えば回転制御系の原点位置に於い
て、直線移送案内路１０の延長上に半導体部品８をある
一定の距離の間隔を置いて移送案内し、作業テーブル６
に半導体部品８を自動的に供給するためのＩＮ線供給案
内路１４が設置される。

そして他方作業テーブル６０図中右方には、同様に作業
テーブル６の例えば回転角原点位置に於いて、直線移送
案内路１０の延長上に半導体部品８を前記の間隔を置い
て移送案内し、作業テーブル６から半導体部品８を自動
的に搬出するための直線搬出案内路１６が設置されてい
る。

また、直線供給案内路１４０図中左方には、半導体部品
８を整列して貯蔵し、順次これを直線供給案内路１４に
送出する半導体部品送出装置１８が置かれ、直線搬出案
内路１６０図中右方には、半導体部品８を直線搬出案内
路１６から順次整列して収納する半導体部品収納装置２
０が置かれている。

そこで、半導体部品送出装置１８から順次送出された半
導体部品８は、直線供給案内路１４に沿って互いに前記
せる距離を置いて間欠的に送られ、作業テーブル６の上
面に設けられた直線移送案内路１０に移乗し、さらにこ
れに沿って送られ、やがて作業テーブル６のほぼ中央に
あたる所定位置に停止する。

ここで半導体部品８は固定手段１２により位置決め固定
され、ボンディング工具２によって所定のボンディング
作業が施される。

ボンディング作業が終了すると、半導体部品８は再び直
線移送案内路１０に沿って送られ、やがて直線搬出案内
路１６に移乗し、さらにこれによって半導体部品収納装
置２０に収納される。

このような自動供給搬出によれば、半導体部品８は互い
に前記せる距離を置いて送られるため、ボンディング作
業時に作業チーフルロ上には１個の半導体部品８がある
だけで、次に供給されるべき半導体部品８は未だ直線供
給案内路１４上にある。

また既に作業の終了した半導体部品８は直線搬出案内路
１６上に移乗しているため、作業テーブル６０回転動作
のための自由度は連続して送られる半導体部品８によっ
て何等損われることがない。

次にかかる超音波ワイヤボンディング装置に於ける自動
供給、固定、搬出のための機構の一実施例を説明する。

第２図はかかる実施例になる機構の正面断面図、第３図
は第２図に矢印Ａ−Ａで示す部分の平面断面図、第４図
は第２図に矢印ＢＢで示す部分の平面断面図、第５図は
第２図に矢印Ｃ−Ｃで示す部分の側断面図である。

第１図で説明した様に、回転可能な作業テーブル６上に
設けられた直線移送案内路１０の延長には、一方に直線
供給案内路１４、他方に直線搬出案内路１６がそれぞれ
凸状に成形されたレールを形成して配置されている。

今、例えば第６図に示す如き凹状のリードフレーム８ａ
を持った半導体部品８を流す場合について述べる。

リードフレーム８ａは脚部に定型の抜き部８ｂを多数有
している。

そこで、直線供給案内路１４及び直線搬出案内路１６に
沿って前記せる半導体部品８を移送するに必要な相互距
離に等しい間隔で支持板２２に植え込まれた多数の係合
ピン２４を配列し、この係合ピン２４を半導体部品８の
抜き部８ｂに係脱せしめると共に、搬送方向に前記相互
距離に等しいストロークを持つ往復運動を与えて半導体
部品８に送りを与える。

なお、ここに掲げた図面には、直線供給案内路１４に沿
う係合ピン２４の列が明示されていないが、第３図に示
された直線搬出案内路に沿う係合ピン２４の列と同様の
ものが設けられていることを理解されたい。

さて、この係合ピン２４の運動を行わしめる機構は次の
通りである。

直線供給案内路１４の下方にはカム軸１０２が設けられ
る。

カム軸１０２はモーター１０４によりプーリー１０６、
ベルト１０７、プーリ１０８を介して動力駆動され定速
回転を行う。

１１０ａ１１０ｂはカム軸１０２を回転可能に支持する
ベアリングである。

カム軸１０２には第１カム１１２、第２カム１１４、第
３カム１１６が固定されカム軸１０２と共に回転する。

そしてこれらのカムの従節として、第１支点軸１２４に
支持され揺動する第１カムレバー１１８、第２カムレバ
ー１２０、第３カムレバー１２２がそれぞれ設けられて
いる。

それぞれのカムレバーはカムフォロア１１８ａ 。

１２０ａ 、１２２ａを具備してなり、またカムスプリ
ング１１８ｂ 、１２０ｂ 、１２２ｂによって付勢さ
れ、カム軸の回転に伴いそれぞれのカムの形状に従って
揺動運動を行う。

またプーリー１０８には指令カム１２６が固定され、こ
れに対する検出スイッチ１２８との組合せによってカム
軸１０２０１回転検出を行うことが出来る。

カム軸１０２の上方には直線供給案内路１４に沿って第
１支軸１３０が設けられ、これに支持されそのまわりに
旋回可能且つ軸方向に揺動可能な第１旋回滑動体１３２
が設けられている。

他方、直線搬出案内路１６の下方には、同様にこれに沿
って第２支持軸１３４が備えられ、これに支持されて旋
回摺動可能な第２旋回滑動体１３６が設けられている。

第１Ｑ回滑動体１３２には第１ピンレバー１３８が固定
され、一方第２旋回滑動体１３６には第２ピンレバー１
４０が固定されて、それぞれの先端には支持板２２が固
定されている。

そして第１ピンレバー１３８と第２ピンレバー１４０と
は、第１連結棒１４２によって連結され、第１旋回滑動
体１３２の旋回及び滑動運動はこれによって第２旋回滑
動体１３６にそのまま伝達される。

第１旋回滑動体１３２の旋回運動は、第１ピンレバー１
３８の揺動を通じ係合ピン２４の半導体部品８に対する
係脱をコントロールするが、それは次の様な機構による
。

即ち、第１支持軸１３０の両端部に旋回自在に設けられ
たブラケット１４４１４６に支持された案内棒１４８は
、第１カムレバー１１８と第２連結棒１５０によって連
結され、第１カムレバー１１８の揺動に伴って第１支持
軸１３０に対して旋回揺動する。

一方第１旋回滑動体１３２には第１揺動レバー１５２が
固定され、その先端に設けられた軸受１５２ａ、１５２
ｂが案内棒１４８を挾持しているために案内棒１４８の
旋回揺動に伴って、第１旋回滑動体１３２が揺動する。

また、第１旋回滑動体１３２の滑動運動は係合ピン２４
による半導体部品８の送り動作をコントロールするが、
それは次の様な機構による。

即ち第２カムレバー１２０に螺合した調整押圧ネジ１２
０Ｃに当接し第２支点軸１５４に固定されこれと共に回
転揺動する第２揺動レバー１５６が設けられ、第２カム
１１４０回転に伴って第２カムレバー１２０が揺動する
と、第２揺動レバー１５６が揺動し、第２支点軸１５４
が揺動回転する。

第２支点軸１５４には第３揺動レバー１５８が固定され
、第２支点軸１５４の揺動回転に従って揺動する。

第３揺動レバー１５Ｂは先端に固定した座１５８ａを第
３揺動レバー１５８と第１ピンレバー１３８との間にか
げ合されたバネ１６０により付勢されて、第１ピンレバ
ー１３８に設けられたローラー１６２に当接せしめてい
る。

また、第１旋回滑動体１３２はバネ１６４によって常時
半導体部品８の搬送方向に付勢されている。

したがった第２カム１１４０回転に伴い、第３揺動レバ
ー１５８が揺動すると、第１旋回滑動体１３２が滑動運
動を行う。

さて、カム軸１０２にはさらに第３カム１１６が設けら
れているが、これは作業テーブル６上の直線移送案内路
１０に於ける所定位置でボンディング作業を旋すために
、半導体部品８を位置決め固定する固定装置をコントロ
ールするのに用いられる。

カム軸１０２の上方に設けられた第３支点軸１６６に支
持され、そのまわりに揺動自在な第４揺動レバー１６８
が設けられ、その一端が第３カムレバー１２２に第３連
結棒１７０によって連結され、第３カム１１６の回転に
伴う第３カムレバー１２２の揺動に従って第４揺動レバ
ー１６８が揺動する。

第４揺動レバー１６８の他端には座１６８ａが設けられ
ている。

この座１６８ａは第７図に示す固定装置の第５揺動レバ
ー１７１の一端を押圧し、第５揺動レバー１７１は揺動
する。

第５揺動レバー１７１の他端は昇降棒１７２の下端に当
接し、その拝顔によってこれを押し上げ、一方昇降棒１
７２はバネ１７４により常時下方に付勢されているため
、第５揺動レバー１７１が逆に揺動すれば下降する。

昇降棒１７２の上端には固定爪１７６が直線移送案内路
１０とによって半導体部品８を挾持可能に設けられてい
る。

そして、ボンディング時には、座１６８ａが第５揺動レ
バー１７１より離れ、固定爪１７６は半導体部品を押え
つげている。

こうした機構を有するワイヤボンディング装置では、半
導体部品８の供給はカム軸１０２の１回転毎の間欠回転
によって、まず第１旋回滑動体１３２が旋回し、係合ピ
ン２４が半導体部品８の抜き部８ｂに係合すると、次に
第１旋回滑動体１３２が滑動して半導体部品８を搬送し
、直線供給案内路１４から直線移送案内路１０にこれを
移乗せしめ、その所定位置までこれを送ることによって
行われる。

この動作が完了すると、第１旋回滑動体１３２は逆に旋
回して係合ピン２４を半導体部品８より離脱せしめ、さ
らに第１旋回滑動体１３２を原位置復帰させて係合ピン
２４を次に従う半導体部品８との係合位置に復帰せしめ
る。

一方、所定位置まで送られた半導体部品８は、固定爪１
７４によって直線移送案内路１０上に固定され、ここで
ボンディング作業が施される。

ボンディング終了後の半導体部品８の搬出は、第２旋回
滑動体１３６の旋回滑動体１３６の旋回による係合ピン
２４の係合、滑動による係合ピン２４の移動によって直
線搬出案内路１６への移乗によって行われる。

なお、この搬出のための係合ピンのうちボンディング位
置から直線搬出案内路１６への移乗を行う係合ピンにつ
いては、半導体部品８の前部に係合可能な特殊係合ピン
２４ａが用いられ、他の半導体部品８の後部に係合可能
な保合ピン２４とは植え込みピッチが異なっている。

そして実際の連続した供給、搬出動作では搬出と供給は
同時に行うことが望しいが、かかる機構によれば第１旋
回滑動体１３２と第２旋回滑動体１３６は全く同時に同
様の動作を行う様に構成されているため、この要求を充
分溝たすものである。

以上の説明から明らかな様に、本発明によれば、超音波
ワイヤボンディング装置に於ける半導体部品の自動供給
、自動位置決め固定及び自動搬出を可能ならしめ、もっ
て超音波ワイヤボンディング作業の全自動化を計り、省
力、品質の向上、均一化、さらに生産性の向上管を促す
超音波ワイヤボンディング装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波ワイヤボンディング装置に於ける半導体
部品の自動供給固定、搬出のための概念図で、ａは平面
図、ｂは正面図、第２図は本発明の一実施例による自動
供給、固定、搬出機構の正面断面図、第３図は第２図に
矢印Ａ−Ａで示す部分の平面断面図、第４図は第２図に
矢印Ｂ −Ｂで示す部分の平面断面図、第５図は第２図
に矢印Ｃ−Ｃで示す部分の側断面図、第６図は半導体部
品の斜視図、第７図は第２図に示す機構の固定爪部分の
詳細断面図である。 ６・−・・・作業テーブル、８・・・・・・半導体部品
、１０・・・・・・直線移送案内路、１４・・・・・・
直線供給案内路、１６・・・・・・直線搬出案内路、１
８・・・・・・半導体部品送出装置、２０・・・・・・
半導体部品収納装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 指令される回転角に従って回転可能な作業チーフル
   と、この作業テーブノ吐に設けられ半導体部品を載架及
   び移送案内する直線移送案内路と、半導体部品を供給す
   る半導体部品送出装置と、この半導体部品送出装置より
   前記直線移送案内路に半導体部品を導びく直線供給案内
   路と、ボンディング終了後の半導体部品を収納する半導
   体部品収納装置と、この半導体部品収納装置に前記直線
   移送案内路より半導体部品を導びく直線搬出案内路とよ
   りなる超音波ワイヤボンディング装置。