JP2001338935A - ダイボンディング装置 - Google Patents
ダイボンディング装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子部品を金属製のステムに実装させるにあ
たって自動化を達成するようにしたダイボンディング装
置を提供する。 【解決手段】 ダイボンディング装置1は、電子部品S
を金属製のステム2に実装させるためのダイボンディン
グ装置1において、電子部品Sを吸着させると共に、ス
テム2の部品実装面27に電子部品Sを載置させるボン
ディングノズル17と、ステム2を搭載させるステム搭
載ヘッド6と、ステム2の部品実装面27上に電子部品
Sを配置させた状態で加熱するヒータ部9と、ヒータ部
9内に配置させたステム2の部品実装面27を通るよう
に延在する光軸Lを有すると共に、光軸Lの方向に沿っ
て往復運動する撮像カメラ12とを備えた構成である。
たって自動化を達成するようにしたダイボンディング装
置を提供する。 【解決手段】 ダイボンディング装置1は、電子部品S
を金属製のステム2に実装させるためのダイボンディン
グ装置1において、電子部品Sを吸着させると共に、ス
テム2の部品実装面27に電子部品Sを載置させるボン
ディングノズル17と、ステム2を搭載させるステム搭
載ヘッド6と、ステム2の部品実装面27上に電子部品
Sを配置させた状態で加熱するヒータ部9と、ヒータ部
9内に配置させたステム2の部品実装面27を通るよう
に延在する光軸Lを有すると共に、光軸Lの方向に沿っ
て往復運動する撮像カメラ12とを備えた構成である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ結晶
などの電子部品をステムに実装させる際に利用するダイ
ボンディング装置に関するものである。
などの電子部品をステムに実装させる際に利用するダイ
ボンディング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来において、半導体レーザ結晶をステ
ムに実装させたものとして、特開平7−321410号
公報がある。また、このような半導体レーザ結晶などの
微小部品をステムに実装する作業は、ピンセット等を利
用した手作業によって行われており、拡大鏡によって実
装部分を拡大しながら作業が進められているのが現実で
ある。
ムに実装させたものとして、特開平7−321410号
公報がある。また、このような半導体レーザ結晶などの
微小部品をステムに実装する作業は、ピンセット等を利
用した手作業によって行われており、拡大鏡によって実
装部分を拡大しながら作業が進められているのが現実で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、微小部品の実装作業は、拡大鏡をのぞきなが
らの手作業によって行われる関係上、作業者の技量によ
るところが大きく、実装作業の効率化を図る上で問題点
であった。
たように、微小部品の実装作業は、拡大鏡をのぞきなが
らの手作業によって行われる関係上、作業者の技量によ
るところが大きく、実装作業の効率化を図る上で問題点
であった。
【0004】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、電子部品を金属製のステムに実装
させるにあたって自動化を達成するようにしたダイボン
ディング装置を提供することを目的とする。
されたもので、特に、電子部品を金属製のステムに実装
させるにあたって自動化を達成するようにしたダイボン
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】本発明に係るダイボンデ
ィング装置は、電子部品を金属製のステムに実装させる
ためのダイボンディング装置において、電子部品を吸着
させると共に、ステムの部品実装面に電子部品を載置さ
せるボンディングノズルと、ステムを搭載させるステム
搭載ヘッドと、ステムの部品実装面上に電子部品を配置
させた状態で加熱するヒータ部と、ヒータ部内に配置さ
せたステムの部品実装面を通るように延在する光軸を有
すると共に、光軸の方向に沿って往復運動する撮像カメ
ラとを備えたことを特徴とする。
ィング装置は、電子部品を金属製のステムに実装させる
ためのダイボンディング装置において、電子部品を吸着
させると共に、ステムの部品実装面に電子部品を載置さ
せるボンディングノズルと、ステムを搭載させるステム
搭載ヘッドと、ステムの部品実装面上に電子部品を配置
させた状態で加熱するヒータ部と、ヒータ部内に配置さ
せたステムの部品実装面を通るように延在する光軸を有
すると共に、光軸の方向に沿って往復運動する撮像カメ
ラとを備えたことを特徴とする。
【0006】このダイボンディング装置において、金属
製のステムはステム搭載ヘッドによって吸着され、ヒー
タ部に配置(固定)される。所定の場所でボンディング
ノズルに吸着された電子部品は、ステムまで搬送されて
部品実装面上に配置される。そして、部品実装面と電子
部品との間に配置させたハンダ材をヒータ部内で溶融さ
せ、その後、固化させることで電子部品はステムに固定
されるが、ヒータ部内でこのような加熱を行う前に、ボ
ンディングノズルに吸着させた電子部品を部品実装面に
正確に載置させる必要がある。そこで、実装前の部品実
装面の位置を正確に認識させることが必要で、そのため
に本発明では撮像カメラを採用するが、認識対象となる
電子部品が微細であればある程、撮像カメラによって、
部品実装面を高倍率で拡大する必要が生じる。また、撮
像カメラは、ボンディングノズルとの衝突を回避するた
めに往復運動するが、このときのカメラの撮像位置のズ
レが部品の実装に多大な影響を与えることになる。そこ
で、この撮像カメラは、ボンディングノズルに対し側方
へ逃がすように往復運動するのではなく、レンズのもつ
被写界深度を利用し、部品実装面を通る光軸に沿って往
復運動することになる。これにより、撮像カメラを機械
的に往復運動させた場合に必然的に生じる移動誤差を、
被写界深度内で吸収させることができ、簡単な構成をも
って確実な撮像を可能にし、特に、部品実装予定領域が
微小である場合でかつ撮像カメラを移動せざるを得ない
場合に、著しい効果を発揮するものである。
製のステムはステム搭載ヘッドによって吸着され、ヒー
タ部に配置(固定)される。所定の場所でボンディング
ノズルに吸着された電子部品は、ステムまで搬送されて
部品実装面上に配置される。そして、部品実装面と電子
部品との間に配置させたハンダ材をヒータ部内で溶融さ
せ、その後、固化させることで電子部品はステムに固定
されるが、ヒータ部内でこのような加熱を行う前に、ボ
ンディングノズルに吸着させた電子部品を部品実装面に
正確に載置させる必要がある。そこで、実装前の部品実
装面の位置を正確に認識させることが必要で、そのため
に本発明では撮像カメラを採用するが、認識対象となる
電子部品が微細であればある程、撮像カメラによって、
部品実装面を高倍率で拡大する必要が生じる。また、撮
像カメラは、ボンディングノズルとの衝突を回避するた
めに往復運動するが、このときのカメラの撮像位置のズ
レが部品の実装に多大な影響を与えることになる。そこ
で、この撮像カメラは、ボンディングノズルに対し側方
へ逃がすように往復運動するのではなく、レンズのもつ
被写界深度を利用し、部品実装面を通る光軸に沿って往
復運動することになる。これにより、撮像カメラを機械
的に往復運動させた場合に必然的に生じる移動誤差を、
被写界深度内で吸収させることができ、簡単な構成をも
って確実な撮像を可能にし、特に、部品実装予定領域が
微小である場合でかつ撮像カメラを移動せざるを得ない
場合に、著しい効果を発揮するものである。
【0007】また、ヒータ部はステム搭載ヘッドの側方
に配置され、ステム搭載ヘッドは、ステムのステムベー
スから延びたステムピンを挿入させるピン挿入孔を有す
ると共に、ピン挿入孔の開口が上方を向く状態と側方を
向く状態との間で90度回転すると好適である。この場
合、ステム搭載ヘッドが90度回転する構造が採用され
ているので、ステムのステムピンを、ステム搭載ヘッド
のピン挿入孔に上から落とし込むことができる。そし
て、ステムをステム搭載ヘッドに搭載させた状態で、ス
テム搭載ヘッドを寝せるようにして90度回転させるこ
とができるので部品実装面を撮像カメラ側に向けること
が可能となる。
に配置され、ステム搭載ヘッドは、ステムのステムベー
スから延びたステムピンを挿入させるピン挿入孔を有す
ると共に、ピン挿入孔の開口が上方を向く状態と側方を
向く状態との間で90度回転すると好適である。この場
合、ステム搭載ヘッドが90度回転する構造が採用され
ているので、ステムのステムピンを、ステム搭載ヘッド
のピン挿入孔に上から落とし込むことができる。そし
て、ステムをステム搭載ヘッドに搭載させた状態で、ス
テム搭載ヘッドを寝せるようにして90度回転させるこ
とができるので部品実装面を撮像カメラ側に向けること
が可能となる。
【0008】また、ステム搭載ヘッドは、このステム搭
載ヘッドの頂部に設けられてステムのステムベースの周
面を支持するステムベース受け部と、ステムのステムベ
ースの周面に押し当てられて、ステムベース受け部にス
テムベースの周面を押し付ける押圧爪を有すると好適で
ある。ステムをステム搭載ヘッドに搭載させた状態にお
いて、ステム搭載ヘッドが回転運動する場合や直線的な
進退運動する場合、ステムがステム搭載ヘッドから飛び
出したり、位置ずれを起こしたりする虞れがある。そこ
で、ステムのステムベースの周面を、押圧爪とステムベ
ース受け部とで挟持させることで、ステムの飛び出しや
位置ずれを機械的な手段によって回避させている。
載ヘッドの頂部に設けられてステムのステムベースの周
面を支持するステムベース受け部と、ステムのステムベ
ースの周面に押し当てられて、ステムベース受け部にス
テムベースの周面を押し付ける押圧爪を有すると好適で
ある。ステムをステム搭載ヘッドに搭載させた状態にお
いて、ステム搭載ヘッドが回転運動する場合や直線的な
進退運動する場合、ステムがステム搭載ヘッドから飛び
出したり、位置ずれを起こしたりする虞れがある。そこ
で、ステムのステムベースの周面を、押圧爪とステムベ
ース受け部とで挟持させることで、ステムの飛び出しや
位置ずれを機械的な手段によって回避させている。
【0009】また、ヒータ部に載置させるステムベース
に向けて上昇する位置決め爪の先端を、ステムのステム
ベースの周面に設けられた切欠き部内に差し入れると好
適である。このように構成することで、ステム搭載ヘッ
ドにステムを搭載させた状態でのステムの回り止めを達
成することができ、このような位置決めによって、撮像
時や加熱時において、ステムが位置ずれを起こすことな
く、固定しておくことができる。
に向けて上昇する位置決め爪の先端を、ステムのステム
ベースの周面に設けられた切欠き部内に差し入れると好
適である。このように構成することで、ステム搭載ヘッ
ドにステムを搭載させた状態でのステムの回り止めを達
成することができ、このような位置決めによって、撮像
時や加熱時において、ステムが位置ずれを起こすことな
く、固定しておくことができる。
【0010】また、電子部品が半導体レーザ結晶であ
り、ステムのステムベースには部品実装突部が形成さ
れ、この部品実装突部には、ステムベースに対して直交
する方向に部品実装面が延在すると好適である。これら
は、本発明のダイボンディング装置に適用させる最適な
部品であるといえる。
り、ステムのステムベースには部品実装突部が形成さ
れ、この部品実装突部には、ステムベースに対して直交
する方向に部品実装面が延在すると好適である。これら
は、本発明のダイボンディング装置に適用させる最適な
部品であるといえる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるダ
イボンディング装置の好適な一実施形態について詳細に
説明する。
イボンディング装置の好適な一実施形態について詳細に
説明する。
【0012】図1及び図2に示すように、ダイボンディ
ング装置1は、電子部品(例えば、半導体レーザ結晶な
どの微小な部品)Sを金属製のステム2の所定の場所に
融着実装させる装置であり、自動化を実現させたもので
ある。このダイボンディング装置1は、筺体H内におい
て、各ステム2を宙づりの状態でマトリックス状に配列
させるためのストッカ3を有している。このストッカ3
に配列させたステム2は、一本ずつ所定の場所まで搬送
されるが、このときの搬送には、前後及び上下左右に移
動可能な吸着ヘッド4が利用される。この吸着ヘッド4
には、反転自在な回転式吸着ノズル5A,5Bが設けら
れている。そして、各吸着ノズル5A,5Bは、ステム
2を、筺体Hの略中央のステム搭載ヘッド6まで搬送さ
せたり、実装工程完了後のステム2をストッカ3に戻し
たりするのに利用される。
ング装置1は、電子部品(例えば、半導体レーザ結晶な
どの微小な部品)Sを金属製のステム2の所定の場所に
融着実装させる装置であり、自動化を実現させたもので
ある。このダイボンディング装置1は、筺体H内におい
て、各ステム2を宙づりの状態でマトリックス状に配列
させるためのストッカ3を有している。このストッカ3
に配列させたステム2は、一本ずつ所定の場所まで搬送
されるが、このときの搬送には、前後及び上下左右に移
動可能な吸着ヘッド4が利用される。この吸着ヘッド4
には、反転自在な回転式吸着ノズル5A,5Bが設けら
れている。そして、各吸着ノズル5A,5Bは、ステム
2を、筺体Hの略中央のステム搭載ヘッド6まで搬送さ
せたり、実装工程完了後のステム2をストッカ3に戻し
たりするのに利用される。
【0013】このステム搭載ヘッド6は、水平方向に進
退運動するステム搭載ユニット7に設けられると共に、
鉛直平面内において90度の範囲内で回転する。よっ
て、ステム搭載ヘッド6は、ステム2を受け入れるため
に立った状態と、ステム2を加熱するために寝せた状態
との間を回転する。更に、ステム搭載ヘッド6は、寝せ
た状態で前進し、ステム搭載ユニット7に対面するヒー
タユニット8まで移動することになる。そして、ヒータ
ユニット8内に設けたセラミックス製ヒータ部9によっ
て、ハンダ箔15を溶かし、ステム2に電子部品Sを実
装させる(図6参照)。
退運動するステム搭載ユニット7に設けられると共に、
鉛直平面内において90度の範囲内で回転する。よっ
て、ステム搭載ヘッド6は、ステム2を受け入れるため
に立った状態と、ステム2を加熱するために寝せた状態
との間を回転する。更に、ステム搭載ヘッド6は、寝せ
た状態で前進し、ステム搭載ユニット7に対面するヒー
タユニット8まで移動することになる。そして、ヒータ
ユニット8内に設けたセラミックス製ヒータ部9によっ
て、ハンダ箔15を溶かし、ステム2に電子部品Sを実
装させる(図6参照)。
【0014】このヒータユニット8の真上には、送りネ
ジ機構10により上下動する撮像ユニット11が配置さ
れ、この撮像ユニット11には、拡大レンズ群とCCD
カメラとの組み合わせからなる撮像カメラ12が取り付
けられている。この撮像カメラ12は、ヒータ部9内を
上から覗きみる位置に配置され、ヒータ部9内に置かれ
たステム2上の微細な部品実装領域を拡大して認識させ
るために利用される。従って、撮像カメラ12によっ
て、ステム2の部品実装領域を真上から撮像して画像処
理すると、予定された実装位置と現実の実装位置との位
置ずれを割り出すことができ、この値に基づいて、実装
の位置補正を行っている。
ジ機構10により上下動する撮像ユニット11が配置さ
れ、この撮像ユニット11には、拡大レンズ群とCCD
カメラとの組み合わせからなる撮像カメラ12が取り付
けられている。この撮像カメラ12は、ヒータ部9内を
上から覗きみる位置に配置され、ヒータ部9内に置かれ
たステム2上の微細な部品実装領域を拡大して認識させ
るために利用される。従って、撮像カメラ12によっ
て、ステム2の部品実装領域を真上から撮像して画像処
理すると、予定された実装位置と現実の実装位置との位
置ずれを割り出すことができ、この値に基づいて、実装
の位置補正を行っている。
【0015】なお、撮像カメラ12の先端(下端)に
は、環状に配列したLEDからなる光源部19が取り付
けられている。この光源部19によって撮像する部位す
なわち後述の部品実装面27を照らし出すことができ
る。
は、環状に配列したLEDからなる光源部19が取り付
けられている。この光源部19によって撮像する部位す
なわち後述の部品実装面27を照らし出すことができ
る。
【0016】更に、筺体H内には、半導体レーザ結晶
(以下、「チップ部品」という)Sをステム2の所定位
置まで搬送するためのチップ用ボンディングヘッド13
と、チップ部品Sとステム2との間に装着させるハンダ
箔15(図6参照)をステム2の所定位置まで搬送する
ためのハンダ用ボンディングヘッド14とが配置されて
いる。そして、各ボンディングヘッド13,14は、独
立した駆動系を有するものであり、水平方向に延在する
送りネジ16によって独立した水平運動をする。さら
に、各ボンディングノズル17,18は、各ボンディン
グヘッド13,14の内部機構によって上下動する。
(以下、「チップ部品」という)Sをステム2の所定位
置まで搬送するためのチップ用ボンディングヘッド13
と、チップ部品Sとステム2との間に装着させるハンダ
箔15(図6参照)をステム2の所定位置まで搬送する
ためのハンダ用ボンディングヘッド14とが配置されて
いる。そして、各ボンディングヘッド13,14は、独
立した駆動系を有するものであり、水平方向に延在する
送りネジ16によって独立した水平運動をする。さら
に、各ボンディングノズル17,18は、各ボンディン
グヘッド13,14の内部機構によって上下動する。
【0017】このようなボンディングヘッド13,14
の移動範囲内にチップトレー20及びハンダトレー21
が配置されている。このチップトレー20内にはチップ
部品Sが個別収容され、ボンディングヘッド13により
チップ部品Sは一個ずつ確実に取り出される。同様に、
ハンダトレー21内にはハンダ箔15が個別収容され、
ボンディングヘッド14によりハンダ箔15が一枚ずつ
確実に取り出されることになる。
の移動範囲内にチップトレー20及びハンダトレー21
が配置されている。このチップトレー20内にはチップ
部品Sが個別収容され、ボンディングヘッド13により
チップ部品Sは一個ずつ確実に取り出される。同様に、
ハンダトレー21内にはハンダ箔15が個別収容され、
ボンディングヘッド14によりハンダ箔15が一枚ずつ
確実に取り出されることになる。
【0018】更に、筺体H内には、チップ部品Sの吸着
位置を撮像するためのチップ認識カメラ22が配置さ
れ、このチップ認識カメラ22は、チップトレー20と
ヒータユニット8との間でチップ部品Sの搬送経路の途
中に設置されている。また、チップ認識カメラ22の先
端(上端)には、環状に配列したLEDからなる光源部
23が取り付けられ、この光源部23によって撮像する
部位を照らし出すことができる。
位置を撮像するためのチップ認識カメラ22が配置さ
れ、このチップ認識カメラ22は、チップトレー20と
ヒータユニット8との間でチップ部品Sの搬送経路の途
中に設置されている。また、チップ認識カメラ22の先
端(上端)には、環状に配列したLEDからなる光源部
23が取り付けられ、この光源部23によって撮像する
部位を照らし出すことができる。
【0019】従って、チップ認識カメラ22の真上でボ
ンディングノズル17を一旦停止させ、チップ部品Sを
下から撮像して画像処理することにより、予定された部
品吸着位置と現実の部品吸着位置との位置ずれを割り出
すことができる。すなわち、この画像処理によって、ボ
ンディングノズル17の吸引口に対するチップ部品Sの
位置ずれが割り出され、この値に基づいて部品実装の位
置補正が行われる。なお、チップ部品Sをステム2に実
装させる際の正確な位置の割り出しは、チップ認識カメ
ラ22による位置補正情報と、撮像カメラ12による前
述した位置補正情報との組み合わせによって行われてい
る。
ンディングノズル17を一旦停止させ、チップ部品Sを
下から撮像して画像処理することにより、予定された部
品吸着位置と現実の部品吸着位置との位置ずれを割り出
すことができる。すなわち、この画像処理によって、ボ
ンディングノズル17の吸引口に対するチップ部品Sの
位置ずれが割り出され、この値に基づいて部品実装の位
置補正が行われる。なお、チップ部品Sをステム2に実
装させる際の正確な位置の割り出しは、チップ認識カメ
ラ22による位置補正情報と、撮像カメラ12による前
述した位置補正情報との組み合わせによって行われてい
る。
【0020】ここで、前述した構成のダイボンディング
装置1に適用させるためのステム2の一例について説明
する。
装置1に適用させるためのステム2の一例について説明
する。
【0021】図3〜図5に示すように、金属製のステム
2は円板状のステムベース24を有し、このステムベー
ス24には上方に向けて部品実装突部26が形成されて
いる。この部品実装突部26には、ステムベース24の
上面24cに対して直交する方向に延在する部品実装面
27が設けられ、この部品実装面27にチップ部品(半
導体レーザ結晶)Sがハンダ箔15を介して融着実装さ
れることになる(図6参照)。また、ステムベース24
には、その下面側から突出する3本のステムピン28が
固定され、所定のステムピン28を介して、チップ部品
Sに所定の電圧を印加させることができる。なお、ステ
ムベース24の周面24aにおいて、部品実装突部26
の後方には位置決め用の切欠き部29が設けられてい
る。
2は円板状のステムベース24を有し、このステムベー
ス24には上方に向けて部品実装突部26が形成されて
いる。この部品実装突部26には、ステムベース24の
上面24cに対して直交する方向に延在する部品実装面
27が設けられ、この部品実装面27にチップ部品(半
導体レーザ結晶)Sがハンダ箔15を介して融着実装さ
れることになる(図6参照)。また、ステムベース24
には、その下面側から突出する3本のステムピン28が
固定され、所定のステムピン28を介して、チップ部品
Sに所定の電圧を印加させることができる。なお、ステ
ムベース24の周面24aにおいて、部品実装突部26
の後方には位置決め用の切欠き部29が設けられてい
る。
【0022】次に、前述したステム搭載ユニット7につ
いて詳述する。このステム搭載ユニット7は、図7に示
すように、エアーシリンダ90によってガイドレール3
1に沿うように水平方向に進退する可動ブロック32を
有し、この可動ブロック32にはステム搭載ヘッド6が
回動自在に取付けられている。このステム搭載ヘッド6
は、図8及び図9に示すように、水平方向に延在する回
転シャフト33に固定され、この回転シャフト33は、
可動ブロック32に設けたベアリング34によって両持
ちの状態で支持される。
いて詳述する。このステム搭載ユニット7は、図7に示
すように、エアーシリンダ90によってガイドレール3
1に沿うように水平方向に進退する可動ブロック32を
有し、この可動ブロック32にはステム搭載ヘッド6が
回動自在に取付けられている。このステム搭載ヘッド6
は、図8及び図9に示すように、水平方向に延在する回
転シャフト33に固定され、この回転シャフト33は、
可動ブロック32に設けたベアリング34によって両持
ちの状態で支持される。
【0023】さらに、回転シャフト33の片端には、リ
ンク35の一端が固定され、このリンク35の他端は、
軸ピン36を介してエアーシリンダ機構39のピストン
ロッド37に連結されている。更に、エアーシリンダ機
構39を揺動させることが必要であるから、エアーシリ
ンダ機構39の末端は、軸部38を介して可動ブロック
32に回動自在に取り付けられている。従って、ピスト
ンロッド37を突出させることで、図9に示すように、
ステム搭載ヘッド6を立てた状態にでき、ピストンロッ
ド37を後退させることで、図7に示すように、ステム
搭載ヘッド6を寝かせた状態にして、ステム2のステム
ベース24をヒータ部9側に向けることができる。
ンク35の一端が固定され、このリンク35の他端は、
軸ピン36を介してエアーシリンダ機構39のピストン
ロッド37に連結されている。更に、エアーシリンダ機
構39を揺動させることが必要であるから、エアーシリ
ンダ機構39の末端は、軸部38を介して可動ブロック
32に回動自在に取り付けられている。従って、ピスト
ンロッド37を突出させることで、図9に示すように、
ステム搭載ヘッド6を立てた状態にでき、ピストンロッ
ド37を後退させることで、図7に示すように、ステム
搭載ヘッド6を寝かせた状態にして、ステム2のステム
ベース24をヒータ部9側に向けることができる。
【0024】このように、ステム搭載ヘッド6は、鉛直
平面内において90度の範囲内で回転し、ステム2のス
テムピン28を受け入れるために立った状態と、ステム
2の部品実装突部26を加熱するために寝せた状態との
間を回転する。よって、ステム搭載ヘッド6を立たせた
状態では、ステム搭載ヘッド6のピン挿入孔6a(図9
参照)の開口6bが上を向いた状態となるので、ステム
ピン28を、ピン挿入孔6a内に上から簡単に落とし込
むことができる。
平面内において90度の範囲内で回転し、ステム2のス
テムピン28を受け入れるために立った状態と、ステム
2の部品実装突部26を加熱するために寝せた状態との
間を回転する。よって、ステム搭載ヘッド6を立たせた
状態では、ステム搭載ヘッド6のピン挿入孔6a(図9
参照)の開口6bが上を向いた状態となるので、ステム
ピン28を、ピン挿入孔6a内に上から簡単に落とし込
むことができる。
【0025】これに対し、ステム搭載ヘッド6を寝せる
ことで、開口6bが側方を向き、ステム2の部品実装面
27が上を向くことになるので、この部品実装面27に
対し上方からチップ部品Sを実装させることが可能とな
る。また、ステム搭載ヘッド6が可動ブロック32と一
緒に前進するので、部品実装面27を上に向けた状態
で、部品実装突部26をヒータ部9内に差し込むことが
可能となる。
ことで、開口6bが側方を向き、ステム2の部品実装面
27が上を向くことになるので、この部品実装面27に
対し上方からチップ部品Sを実装させることが可能とな
る。また、ステム搭載ヘッド6が可動ブロック32と一
緒に前進するので、部品実装面27を上に向けた状態
で、部品実装突部26をヒータ部9内に差し込むことが
可能となる。
【0026】更に、ステム搭載ヘッド6は、90度の回
転運動や直線的な進退運動を行うので、ステム2がステ
ム搭載ヘッド6から飛び出したり、位置ずれを起こした
りする虞れがある。そこで、図10及び図11に示すよ
うに、ステム搭載ヘッドの頂部にはステムベース受け部
40が突出し、ステム2のステムピン28をピン挿入孔
6a内に挿入させた状態で、ステムベース24の底面2
4bはステムベース受け部40によって支持される。ま
た、ステムベース24の周面24aには、押圧爪41の
先端がステムベース受け部40の対向する側から押し当
てられる。
転運動や直線的な進退運動を行うので、ステム2がステ
ム搭載ヘッド6から飛び出したり、位置ずれを起こした
りする虞れがある。そこで、図10及び図11に示すよ
うに、ステム搭載ヘッドの頂部にはステムベース受け部
40が突出し、ステム2のステムピン28をピン挿入孔
6a内に挿入させた状態で、ステムベース24の底面2
4bはステムベース受け部40によって支持される。ま
た、ステムベース24の周面24aには、押圧爪41の
先端がステムベース受け部40の対向する側から押し当
てられる。
【0027】この押圧爪41は、図12に示すように、
ステム搭載ヘッド6に沿って延びる揺動レバー42の先
端に設けられている。この揺動レバー42は、ステム搭
載ヘッド6に設けられた軸部46によって揺動自在に支
持され、揺動レバー42の基端は、バネ43によって付
勢させている。従って、バネ43の付勢力によって、押
圧爪41は、ステムベース24の周面24aに押し付け
られることになり、ステムベース24の周面24aを、
押圧爪41の先端とステムベース受け部40とで挟持さ
せるので、ステム2の飛び出しや位置ずれを機械的な手
段によって回避させることができる。
ステム搭載ヘッド6に沿って延びる揺動レバー42の先
端に設けられている。この揺動レバー42は、ステム搭
載ヘッド6に設けられた軸部46によって揺動自在に支
持され、揺動レバー42の基端は、バネ43によって付
勢させている。従って、バネ43の付勢力によって、押
圧爪41は、ステムベース24の周面24aに押し付け
られることになり、ステムベース24の周面24aを、
押圧爪41の先端とステムベース受け部40とで挟持さ
せるので、ステム2の飛び出しや位置ずれを機械的な手
段によって回避させることができる。
【0028】また、押圧爪41の押付け解除は、エアー
シリンダ機構44のピストンロッド45によって達成さ
れる。すなわち、ピストンロッド45の突出動作によっ
て、ピストンロッド45の先端を、バネ43の力に抗し
て揺動レバー42の基端に押し付け、その結果として、
押圧爪41を外方に逃がす。このような押付け解除動作
は、ステム2をステム搭載ヘッド6に搭載させる直前
と、部品実装完了後に、ステム2をステム搭載ヘッド6
から取り出すときに利用される。
シリンダ機構44のピストンロッド45によって達成さ
れる。すなわち、ピストンロッド45の突出動作によっ
て、ピストンロッド45の先端を、バネ43の力に抗し
て揺動レバー42の基端に押し付け、その結果として、
押圧爪41を外方に逃がす。このような押付け解除動作
は、ステム2をステム搭載ヘッド6に搭載させる直前
と、部品実装完了後に、ステム2をステム搭載ヘッド6
から取り出すときに利用される。
【0029】なお、ステム搭載ヘッド6に設けられたピ
ン挿入孔6aを介して真空引きすることによっても、ス
テムベース2の底面24bはステムベース受け部40に
押し付けられているので、前述した機械的手段ばかりで
なく、物理的な手段によっても、ステム2の飛び出しや
位置ずれを防止させる。
ン挿入孔6aを介して真空引きすることによっても、ス
テムベース2の底面24bはステムベース受け部40に
押し付けられているので、前述した機械的手段ばかりで
なく、物理的な手段によっても、ステム2の飛び出しや
位置ずれを防止させる。
【0030】図10及び図13に示すように、撮像時や
加熱時において、ヒータ部9の前面に形成した凹部9a
内に部品実装面27を配置させた場合に、この部品実装
面27が常に上を向くように、ステム2の回り止めを行
うことが必要である。そこで、ステムベース24に向け
て下から位置決め爪50を突出させ、この位置決め爪5
0を、ステムベース24の周面24aに設けらた切欠き
部29に差し込むようにする。この位置決め爪50は、
鉛直方向に延びる昇降部材55の先端に固定され、この
昇降部材55を、水平に延在する揺動アーム51の先端
に固定させる。
加熱時において、ヒータ部9の前面に形成した凹部9a
内に部品実装面27を配置させた場合に、この部品実装
面27が常に上を向くように、ステム2の回り止めを行
うことが必要である。そこで、ステムベース24に向け
て下から位置決め爪50を突出させ、この位置決め爪5
0を、ステムベース24の周面24aに設けらた切欠き
部29に差し込むようにする。この位置決め爪50は、
鉛直方向に延びる昇降部材55の先端に固定され、この
昇降部材55を、水平に延在する揺動アーム51の先端
に固定させる。
【0031】また、この揺動アーム51は、ヒータユニ
ット8に設けられた軸部52によって揺動自在に支持さ
れると共に、下方に配置したバネ53によって、下から
突き上げるように支持されている。従って、バネ53の
付勢力によって、位置決め爪50がステムベース24の
切欠き部29内に差し込まれることになる。
ット8に設けられた軸部52によって揺動自在に支持さ
れると共に、下方に配置したバネ53によって、下から
突き上げるように支持されている。従って、バネ53の
付勢力によって、位置決め爪50がステムベース24の
切欠き部29内に差し込まれることになる。
【0032】これに対し、位置決め爪50による位置決
め解除は、揺動アーム51の基端側に配置したエアーシ
リンダ機構54のピストンロッド56によって達成され
る。すなわち、ピストンロッド56の突出動作によっ
て、ピストンロッド56の先端を、バネ53の力に抗し
て揺動アーム51の基端に下から押し付け、その結果と
して、位置決め爪50が下方に逃がされることになる。
このような位置決め解除動作は、ステム2の加熱/冷却
作業完了後に行われる。
め解除は、揺動アーム51の基端側に配置したエアーシ
リンダ機構54のピストンロッド56によって達成され
る。すなわち、ピストンロッド56の突出動作によっ
て、ピストンロッド56の先端を、バネ53の力に抗し
て揺動アーム51の基端に下から押し付け、その結果と
して、位置決め爪50が下方に逃がされることになる。
このような位置決め解除動作は、ステム2の加熱/冷却
作業完了後に行われる。
【0033】図10に示すように、ヒータ部9内で行わ
れる部品実装面27の位置決めは、撮像カメラ12の光
軸Lがチップ部品Sの実装予定領域の中心を通るような
位置で行われる。そして、微細なチップ部品Sの実装予
定位置を認識させる場合、撮像カメラ12によって、部
品実装面27を高倍率で拡大する必要がある。このと
き、撮像カメラ12は、ボンディングヘッド13,14
との衝突を避けるために上下方向に往復運動する。そし
て、撮像カメラ12は、レンズのもつ被写界深度を利用
し、部品実装面27を通る光軸Lに沿って往復運動する
ことになる。これによって、撮像カメラ12が、送りネ
ジ機構10等により機械的に往復運動した場合に必然的
に生じる移動誤差を、被写界深度内で吸収させることが
でき、簡単な構成をもって確実な撮像を可能にし、部品
実装予定領域が微小である場合でかつ撮像カメラ12を
移動せざるを得ない場合に、著しい効果を発揮する。
れる部品実装面27の位置決めは、撮像カメラ12の光
軸Lがチップ部品Sの実装予定領域の中心を通るような
位置で行われる。そして、微細なチップ部品Sの実装予
定位置を認識させる場合、撮像カメラ12によって、部
品実装面27を高倍率で拡大する必要がある。このと
き、撮像カメラ12は、ボンディングヘッド13,14
との衝突を避けるために上下方向に往復運動する。そし
て、撮像カメラ12は、レンズのもつ被写界深度を利用
し、部品実装面27を通る光軸Lに沿って往復運動する
ことになる。これによって、撮像カメラ12が、送りネ
ジ機構10等により機械的に往復運動した場合に必然的
に生じる移動誤差を、被写界深度内で吸収させることが
でき、簡単な構成をもって確実な撮像を可能にし、部品
実装予定領域が微小である場合でかつ撮像カメラ12を
移動せざるを得ない場合に、著しい効果を発揮する。
【0034】次に、ダイボンディング装置1の前述した
構成に基づく動作を簡単に説明する。
構成に基づく動作を簡単に説明する。
【0035】先ず、図1及び図2に示すように、ストッ
カ3に吊されるように並べられた多数のステム2から選
択して、吸着ノズル5A及び吸着ノズル5Bのそれぞれ
に、選択されたステム2のステムベース24を一本ずつ
吸着させる。この状態で、吸着ヘッド4を前進させて、
吸着ノズル5A,5Bがステム搭載ヘッド6の真上にな
るように、吸着ヘッド4を静止させる。その後、吸着ノ
ズル5Aを下降させ、立てられた状態のステム搭載ヘッ
ド6のピン挿入孔6a内にステム2のステムピン28を
挿入する。そして、ピン挿入孔6a内を真空引きの状態
にした後、押圧爪41でステムベース24の周面24a
を押しながら、ステムベース24をステムベース受け部
40と押圧爪41とで挟み込む。
カ3に吊されるように並べられた多数のステム2から選
択して、吸着ノズル5A及び吸着ノズル5Bのそれぞれ
に、選択されたステム2のステムベース24を一本ずつ
吸着させる。この状態で、吸着ヘッド4を前進させて、
吸着ノズル5A,5Bがステム搭載ヘッド6の真上にな
るように、吸着ヘッド4を静止させる。その後、吸着ノ
ズル5Aを下降させ、立てられた状態のステム搭載ヘッ
ド6のピン挿入孔6a内にステム2のステムピン28を
挿入する。そして、ピン挿入孔6a内を真空引きの状態
にした後、押圧爪41でステムベース24の周面24a
を押しながら、ステムベース24をステムベース受け部
40と押圧爪41とで挟み込む。
【0036】この状態からステム搭載ヘッド6を寝せる
ように90度回転させて、部品実装面27を真上に向け
る。その後、可動ブロック32を前進させて、ヒータ部
9の凹部9a内にステム2の部品実装突部26を差し込
む。そして、位置決め爪50を下から突出させ、位置決
め爪50をステムベース24の切欠き部29内に差し込
んで、ステム2を位置決めさせる。この状態で、撮像カ
メラ12によって部品実装面27を拡大し、ステム2の
部品実装領域を真上から撮像して画像処理し、予定され
た実装位置と現実の実装位置との位置ずれを割り出す。
ように90度回転させて、部品実装面27を真上に向け
る。その後、可動ブロック32を前進させて、ヒータ部
9の凹部9a内にステム2の部品実装突部26を差し込
む。そして、位置決め爪50を下から突出させ、位置決
め爪50をステムベース24の切欠き部29内に差し込
んで、ステム2を位置決めさせる。この状態で、撮像カ
メラ12によって部品実装面27を拡大し、ステム2の
部品実装領域を真上から撮像して画像処理し、予定され
た実装位置と現実の実装位置との位置ずれを割り出す。
【0037】この画像処理完了後、ハンダトレー21内
のハンダ箔15は、ボンディングノズル18に吸着させ
た状態で、ステムベース24上まで搬送され、部品実装
面27上に置かれる。その後、チップトレー20内のチ
ップ部品Sが、ボンディングノズル17に吸着され、ス
テムベース24上まで搬送される途中で、チップ認識カ
メラ22の真上で一旦停止する。そして、チップ認識カ
メラ22によって、画像処理を行い、ボンディングノズ
ル17の吸引口において、予定された部品吸着位置と実
際上の部品吸着位置との位置ずれを割り出す。そして、
チップ認識カメラ22による位置補正情報と、撮像カメ
ラ12による位置補正情報との組み合わせにより、ボン
ディングノズル17を制御しながら、チップ部品Sを部
品実装面27に正確に置くことになる。
のハンダ箔15は、ボンディングノズル18に吸着させ
た状態で、ステムベース24上まで搬送され、部品実装
面27上に置かれる。その後、チップトレー20内のチ
ップ部品Sが、ボンディングノズル17に吸着され、ス
テムベース24上まで搬送される途中で、チップ認識カ
メラ22の真上で一旦停止する。そして、チップ認識カ
メラ22によって、画像処理を行い、ボンディングノズ
ル17の吸引口において、予定された部品吸着位置と実
際上の部品吸着位置との位置ずれを割り出す。そして、
チップ認識カメラ22による位置補正情報と、撮像カメ
ラ12による位置補正情報との組み合わせにより、ボン
ディングノズル17を制御しながら、チップ部品Sを部
品実装面27に正確に置くことになる。
【0038】その後、セラミックス製ヒータ部9を例え
ば350℃程度に加熱させることで、チップ部品Sと部
品実装面27との間のハンダ箔15を溶融させる。その
後、ヒータ電源をOFFにし、ヒータ部9内に窒素ガス
を流すことで、ヒータ部9を急速冷却し、ハンダ箔15
が冷やされることで、ハンダ箔15が固化し、チップ部
品Sが部品実装面27に実装されることになる。なお、
この場合、ステム搭載ヘッド6のピン挿入孔6aから窒
素ガスを吹き出させることで、ステムベース24をも冷
却している。
ば350℃程度に加熱させることで、チップ部品Sと部
品実装面27との間のハンダ箔15を溶融させる。その
後、ヒータ電源をOFFにし、ヒータ部9内に窒素ガス
を流すことで、ヒータ部9を急速冷却し、ハンダ箔15
が冷やされることで、ハンダ箔15が固化し、チップ部
品Sが部品実装面27に実装されることになる。なお、
この場合、ステム搭載ヘッド6のピン挿入孔6aから窒
素ガスを吹き出させることで、ステムベース24をも冷
却している。
【0039】このような部品実装工程が完了した後、可
動ブロック32をエアーシリンダ90で後退させた後、
ステム搭載ヘッド6を立たせるように90度回転させ、
押圧爪41を外側に逃がすようにして、ステム2をステ
ム搭載ヘッド6から解放する。そして、吸着ノズル5A
によって、実装完了後のステム2を持ち上げるようにす
る。そして、このステム2は、ストッカ3まで運ばれて
元の場所に戻され、一連の部品実装工程が完了する。
動ブロック32をエアーシリンダ90で後退させた後、
ステム搭載ヘッド6を立たせるように90度回転させ、
押圧爪41を外側に逃がすようにして、ステム2をステ
ム搭載ヘッド6から解放する。そして、吸着ノズル5A
によって、実装完了後のステム2を持ち上げるようにす
る。そして、このステム2は、ストッカ3まで運ばれて
元の場所に戻され、一連の部品実装工程が完了する。
【0040】ここで、吸着ノズル5Aによって、ステム
搭載ヘッド6からステム2を取り出した後、空になった
ステム搭載ヘッド6に、部品未実装状態のステム2を搭
載させるため、吸着ヘッド4を180°回転させる。こ
れにより、吸着ノズル5Bが下に向き、この状態で、ス
テム2のステムピン28がステム搭載ヘッド6のピン挿
入孔6a内に落とし込まれる。このように、回転式の吸
着ヘッド4を採用すると、吸着ノズル5Aで実装完了後
のステム2を取り出した直後に、吸着ノズル5Bで別の
ステム2をステム搭載ヘッド6に装填させることがで
き、次の部品実装作業の準備が短時間で整えられること
になり、部品実装作業工程の効率化が図られる。
搭載ヘッド6からステム2を取り出した後、空になった
ステム搭載ヘッド6に、部品未実装状態のステム2を搭
載させるため、吸着ヘッド4を180°回転させる。こ
れにより、吸着ノズル5Bが下に向き、この状態で、ス
テム2のステムピン28がステム搭載ヘッド6のピン挿
入孔6a内に落とし込まれる。このように、回転式の吸
着ヘッド4を採用すると、吸着ノズル5Aで実装完了後
のステム2を取り出した直後に、吸着ノズル5Bで別の
ステム2をステム搭載ヘッド6に装填させることがで
き、次の部品実装作業の準備が短時間で整えられること
になり、部品実装作業工程の効率化が図られる。
【0041】本発明のダイボンディング装置は、前述し
た実施形態に限定されるものではなく、例えば、前述し
たボンディングノズル18を利用して、チップ部品Sと
部品実装面27との間に、ヒートシンクを配置させる場
合もある。
た実施形態に限定されるものではなく、例えば、前述し
たボンディングノズル18を利用して、チップ部品Sと
部品実装面27との間に、ヒートシンクを配置させる場
合もある。
【0042】
【発明の効果】本発明によるダイボンディング装置は、
以上のように構成されているため、次のような効果を得
る。すなわち、電子部品を金属製のステムに実装させる
ためのダイボンディング装置において、電子部品を吸着
させると共に、ステムの部品実装面に電子部品を載置さ
せるボンディングノズルと、ステムを搭載させるステム
搭載ヘッドと、ステムの部品実装面上に電子部品を配置
させた状態で加熱するヒータ部と、ヒータ部内に配置さ
せたステムの部品実装面を通るように延在する光軸を有
すると共に、光軸の方向に沿って往復運動する撮像カメ
ラとを備えたことにより、電子部品を金属製のステムに
実装させるにあたって自動化を達成することが可能とな
る。
以上のように構成されているため、次のような効果を得
る。すなわち、電子部品を金属製のステムに実装させる
ためのダイボンディング装置において、電子部品を吸着
させると共に、ステムの部品実装面に電子部品を載置さ
せるボンディングノズルと、ステムを搭載させるステム
搭載ヘッドと、ステムの部品実装面上に電子部品を配置
させた状態で加熱するヒータ部と、ヒータ部内に配置さ
せたステムの部品実装面を通るように延在する光軸を有
すると共に、光軸の方向に沿って往復運動する撮像カメ
ラとを備えたことにより、電子部品を金属製のステムに
実装させるにあたって自動化を達成することが可能とな
る。
【図1】本発明に係るダイボンディング装置の一実施形
態を示す側面図である。
態を示す側面図である。
【図2】図1に示したダイボンディング装置の正面図で
ある。
ある。
【図3】ステムを示す斜視図である。
【図4】ステムの平面図である。
【図5】ステムの背面図である。
【図6】ステムの部品実装面にチップ部品を実装した状
態を示す拡大図である。
態を示す拡大図である。
【図7】図1に示したダイボンディング装置の要部拡大
側面図である。
側面図である。
【図8】ステム搭載ヘッドの回転機構を示す平面図であ
る。
る。
【図9】ステム搭載ヘッドの回転機構を示す側面図であ
る。
る。
【図10】ヒータ部内にステムの部品実装面を配置させ
た状態を示す断面図である。
た状態を示す断面図である。
【図11】図10の平面図である。
【図12】押圧爪の作動機構を示す断面図である。
【図13】位置決め爪の作動機構を示す断面図である。
S…チップ部品(電子部品)、L…光軸、1…ダイボン
ディング装置、2…ステム、6…ステム搭載ヘッド、6
a…ピン挿入孔、9…ヒータ部、12…撮像カメラ、1
7…ボンディングノズル、24…ステムベース、27…
部品実装面、28…ステムピン、29…切欠き部、40
…ステムベース受け部、41…押圧爪、50…位置決め
爪。
ディング装置、2…ステム、6…ステム搭載ヘッド、6
a…ピン挿入孔、9…ヒータ部、12…撮像カメラ、1
7…ボンディングノズル、24…ステムベース、27…
部品実装面、28…ステムピン、29…切欠き部、40
…ステムベース受け部、41…押圧爪、50…位置決め
爪。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 洋 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 (72)発明者 泉 正則 神奈川県座間市相武台2丁目215番地 日 本電産トーソク株式会社内 Fターム(参考) 5F047 AA02 BA01 BB05 CA08 FA52 FA73 FA83
Claims (5)
- 【請求項1】 電子部品を金属製のステムに実装させる
ためのダイボンディング装置において、 前記電子部品を吸着させると共に、前記ステムの部品実
装面に前記電子部品を載置させるボンディングノズル
と、 前記ステムを搭載させるステム搭載ヘッドと、 前記ステムの前記部品実装面上に前記電子部品を配置さ
せた状態で加熱するヒータ部と、 前記ヒータ部内に配置させた前記ステムの前記部品実装
面を通るように延在する光軸を有すると共に、前記光軸
の方向に沿って往復運動する撮像カメラとを備えたこと
を特徴とするダイボンディング装置。 - 【請求項2】 前記ヒータ部は前記ステム搭載ヘッドの
側方に配置され、前記ステム搭載ヘッドは、前記ステム
のステムベースから延びたステムピンを挿入させるピン
挿入孔を有すると共に、前記ピン挿入孔の開口が上方を
向く状態と側方を向く状態との間で90度回転すること
を特徴とする請求項1記載のダイボンディング装置。 - 【請求項3】 前記ステム搭載ヘッドは、このステム搭
載ヘッドの頂部に設けられて前記ステムの前記ステムベ
ースの周面を支持するステムベース受け部と、前記ステ
ムのステムベースの周面に押し当てられて、前記ステム
ベース受け部に前記ステムベースの前記周面を押し付け
る押圧爪を有することを特徴とする請求項1又は2記載
のダイボンディング装置。 - 【請求項4】 前記ヒータ部に載置させる前記ステムベ
ースに向けて上昇する位置決め爪の先端を、前記ステム
の前記ステムベースの周面に設けられた切欠き部内に差
し入れることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項
記載のダイボンディング装置。 - 【請求項5】 前記電子部品が半導体レーザ結晶であ
り、前記ステムの前記ステムベースには部品実装突部が
形成され、この部品実装突部には、前記ステムベースに
対して直交する方向に前記部品実装面が延在することを
特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のダイボン
ディング装置。
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