JP4111817B2 - 半導体素子の装着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、間欠搬送装置の各送り爪によりヒータブロックに形成された搬送路上を滑りながら複数の作業ステーションに間欠送りされる各ヒートシンク上に半田を介してダイを装着する半導体素子の装着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この半導体素子の装着装置においては、各作業ステーションでワークを位置決めして各作業を行うために、ワーク下面を真空吸着することが知られている(例えば、特開平11−72929号公報)。更には、間欠搬送装置の送り爪により搬送路上を滑らせながらヒートシンクを間欠送りさせる場合には、搬送路上のヒートシンクを搬送する際のオーバーランを防止する必要があるために、ヒートシンクの下面を真空吸着させる。
【0003】
【特許文献】
特開平11−72929号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒートシンクと前記搬送路との間に発生する摩擦力はヒートシンクと搬送路の摩擦係数により、更に真空吸着力が加えられるため、必要以上の摩擦力が発生することとなる。これにより接触面に傷が発生し、ヒートシンク表面の酸化を誘発することとなり、後工程に悪影響を及ぼすこととなる。
【0005】
そこで本発明は、搬送路上のヒートシンクを搬送する際のオーバーランを確実に防止すると共に必要最低限の吸着力とするようにして傷の発生を防止してヒートシンク表面の酸化を極力防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため第1の発明は、間欠搬送装置の各送り爪によりヒータブロックに形成された搬送路上を滑りながら複数の作業ステーションに間欠送りされる各ヒートシンク上に半田を介してダイを装着する半導体素子の装着装置において、前記送り爪による前記ヒートシンクの搬送の際のオーバーランを防止すべく、前記各作業ステーションにおいて前記ヒートシンクの下面を真空吸着するための吸引路を前記ヒータブロックに形成すると共に各吸引路を吸着力を設定するための各真空レギュレータを介して真空源に接続したことを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、請求項1に記載の半導体素子の装着装置において、前記ヒートシンク上に半田を塗布する半田塗布ステーション、前記ヒートシンク上に半田を介してダイを装着する装着ステーション及び前記ヒートシンク上にダイを装着したワークを移載する移載ステーションを備え、各真空レギュレータによって各ステーションでの吸着力を装着ステーション、半田塗布ステーション、移載ステーションの順に強く設定したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づき詳述する。図1及び図2において、1は半導体素子の装着装置で、この装着装置1の上流側からヒータ(図示せず)を埋設したヒータブロック2上に順次供給されるヒートシンク3を加熱しながら間欠送り装置4で間欠送りしながら、順次該ヒートシンク3上に半田5を塗布して、この半田5を介してヒートシンク3上にダイ6をボンディングしたワ−ク7を移載装置8によりキャリア治具9に複数個、例えば2個ずつ移載して収納するものである。
【0009】
なお、半導体素子の装着装置1の各機器の設置スペースの関係によりコンパクト化すべく、前記ヒータブロック2の搬送方向と前記キャリア治具9の搬送方向とは直交しており、キャリア治具9は2ピッチずつ図示しない駆動源により移動されるものである。
【0010】
前記間欠送り装置4は、前記ヒートシンク3の搬送方向に沿って設けられるトランスファ10と、搬送路上の各ヒートシンク3に係止して搬送路上を滑られせながら移動させるために該トランスファ10に所定間隔毎に設けられる複数の送り爪11と、前記トランスファ10を所定長さの1ピッチずつ往復動させる往復駆動源(図示せず)と、該往復駆動源によりトランスファ10を1ピッチ往動作により移動させた後端を支点として上方へ揺動させてヒートシンク3と送り爪11との係止を解除する揺動駆動源(図示せず)とを備えている。
【0011】
そして、前記ヒートシンク3を前記間欠送り装置4で間欠送りする各作業ステーションでは、前記ヒータブロック2には上下に貫通する吸引孔12が開設され、同内径の各吸引孔12は吸引路となる各吸引管13及び各真空レギュレータ14を介して真空源15に並列接続される。この半導体素子の装着装置1の運転中は、常時真空源15により吸引動作が行われる。
【0012】
最初の作業ステーションは前記ヒータブロック2上に供給されるヒートシンク3の厚さをレーザー変位計から成る厚さ計測センサ20が計測するワーク厚さ検出ステーションであり、真空源15に接続する吸引孔12を介して吸引された状態のヒートシンク3の基準面である前記ヒータブロック2からの長さ、即ちヒートシンク3の厚さが計測される。この厚さ計測センサ20からの厚さ情報に基づき、後述する装着ステーションにおける装着ノズル22の下降量が図示しないマイクロコンピュータから構成される制御装置により算出される。そして、このワーク厚さ検出ステーションの吸引孔12に連通する真空レギュレータ14を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「弱」とする。
【0013】
次の作業ステーションは前記ヒータブロック2上のヒートシンク3上に半田5を図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動可能な塗布ノズル21が塗布する半田塗布ステーションであり、真空源15に接続する吸引孔12を介して吸引された状態のヒートシンク3上に半田5が塗布される。そして、この半田塗布ステーションの吸引孔12に連通する真空レギュレータ14を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「中」とする。
【0014】
次の作業ステーションは前記ヒータブロック2上のヒートシンク3上に半田5を介して図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動可能な装着ノズル22がダイ6を装着する装着ステーションであり、真空源15に接続する吸引孔12を介して吸引された状態のヒートシンク3上に半田5を溶融しながらダイ6が装着される。そして、この装着ステーションの吸引孔12に連通する真空レギュレータ14を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「強」とする。
【0015】
次の次の作業ステーション及びその次の作業ステーションは半田5を介してヒートシンク3上にダイ6をボンディングした前記ヒータブロック2上のワ−ク7を移載装置8によりキャリア治具9に2個ずつ移載する移載ステーションであり、真空源15に接続する吸引孔12を介して吸引された状態のワーク7がピックアップされキャリア治具9に移載される。そして、これらの移載ステーションの吸引孔12に連通する真空レギュレータ14を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「弱」とする。
【0016】
ここで、前記送り爪11で前記ヒータブロック2に形成された図示しない搬送路上のヒートシンク3を搬送する際のオーバーランを防止する必要があるために、ヒートシンク3の下面を真空吸着するが、ヒートシンク3と前記搬送路との間に発生する摩擦力はヒートシンク3と搬送路の摩擦係数により、更に真空吸着力が加えられるため、必要以上の摩擦力が発生することとなる。これにより接触面に傷が発生し、ワーク7表面の酸化を誘発することとなり、後工程に悪影響を及ぼすこととなるため、必要最低限の吸着力とするために、前述したようにオーバーランをしても良い作業ステーションでは「弱」、オーバーランを確実になくしたい作業ステーションでは「中」、搬送後外力が加わることが想定される作業ステーションは「強」に設定するものである。
【0017】
次に、図3乃至図6に基づき、移載装置8について説明する。25は移載動作の駆動源である駆動シリンダーで、該シリンダー25のロッドは装置本体26に対してベアリング27を介して回動可能な連結軸28に連結されている。
【0018】
そして、前記装置本体26には、第1筒体29に設けられたブールスプラインのナット30に規制されて図示しない駆動源により上下動可能なるも回動ができない第1移載ノズル31と、第2筒体32に設けられたブールスプラインのナット33に規制されて図示しない駆動源により上下動可能なるも回動ができない第2移載ノズル34とが設けられる。そして、前記第1筒体29及び第2筒体32の中間部と前記装置本体26との間には夫々ベアリング35、36が設けられている。また、前記第1筒体29及び第2筒体32周囲にはプーリ37、38が設けられ、これらのプーリ37、38と同じ歯数のタイミングベルト39が両プーリ37、38に跨るように張架される。40は前記タイミングベルト39にテンションを印加するためのテンションローラである。
【0019】
以上の構成により、以下動作について説明する。先ず、図示しない上流側装置より半導体素子の装着装置1にヒートシンク3がヒータブロック2上に1個ずつ順次供給される。そして、往復駆動源(図示せず)により前記トランスファ10を所定長さの1ピッチずつ往動させることにより各送り爪11により搬送路上の各ヒートシンク3に係止して移動させ、揺動駆動源(図示せず)によりトランスファ10を後端を支点として上方へ揺動させてヒートシンク3と送り爪11との係止を解除して、更に前記往復駆動源により復動作して1ピッチ戻り、前記揺動駆動源によりトランスファ10を後端を支点として下方へ揺動させるということを繰り返すこととなるが、その間各作業ステーションで後述するように各作業を行う。
【0020】
最初のワーク厚さ検出ステーションでは真空源15に接続する吸引孔12を介して吸着力が「弱」で吸引された状態のヒートシンク3の厚さを厚さ計測センサ20が計測する。この場合、ヒートシンク3の基準面であるヒータブロック2からの長さ、即ちヒートシンク3の厚さtが検出され、この厚さ計測センサ20からの厚さ情報に基づき、装着ノズル22の下降量が制御装置により算出される。
【0021】
次の半田塗布ステーションでは吸引孔12を介して吸着力が「中」で吸引された状態のヒートシンク3上に、平面方向に移動した塗布ノズル21が下降することにより半田5を塗布する。
【0022】
次の装着ステーションでは吸引孔12を介して吸着力が「強」で吸引された状態のヒートシンク3上に半田5を介して平面方向に移動した装着ノズル22が下降してダイ6を装着する。この場合、制御装置により装着ノズル22の下降量が算出されているので、即ちマイクロコンピュータで構成される制御装置のRAM(記憶装置)に格納されているヒートシンク3の標準厚さ(厚さ基準値)をTとし装着後の半田5の厚さを100μmにしたい場合には装着ノズル22の下降量は待機位置の装着ノズル22に吸着保持されたダイ6の下面から標準厚さTのヒートシンク3の上面までの距離Zから100μmを引いた値となるが、前記標準厚さTと前記厚さ計測センサ20により得られたヒートシンク3の厚さtとの差を加味して下降させることにより、一定の半田厚(100μm)を得ることができる。従って、ヒートシンク3の製作上の厚さバラツキをカバーしたボンディング後の半田厚を確保できることとなる。なお、この装着の際には、いわゆるスクラブ動作を行う。
【0023】
次の次の移載ステーション及びその次の移載ステーションでは、吸引孔12を介して吸着力が「弱」で吸引された状態のヒートシンク3上に半田5を介してダイ6が装着されたワーク7を移載装置8によりキャリア治具9に2個ずつ移載する。
【0024】
以下、この移載装置8の動作を詳述する。先ず、図示しない駆動源が駆動すると、第1移載ノズル31及び第2移載ノズル34とがナット30、33に案内されながら下降して、各ワーク7を夫々真空吸着してヒータブロック2上から取出す。
【0025】
そして、駆動シリンダー25が駆動するとそのロッドが伸張して、連結軸28が一点鎖線で示す円弧状の軌跡を描きながら第1移載ノズル31を支点として装置本体26が反時計方向に90度回動して、図2及び図3に示す状態から図7及び図8に示す状態となる。
【0026】
このとき、前記装置本体26は前記ロッドの伸張によりナット30に回動を規制された第1移載ノズル31を支点としてベアリング35により反時計方向に90度回動するため、図7に示すように、第1移載ノズル31が前述の如く下降することによりキャリア治具9の収納部にヒータブロック2の先頭のワーク7を移載できるが、図3及び図8におけるA乃至Dで示すように、プーリ37の位置は変わらずにワーク7の向きは変わらない状態で移載できる。
【0027】
またこのように、第1筒体29及び第1移載ノズル31は回動しないが、前記第1筒体29及び第2筒体32周囲のプーリ37、38にタイミングベルト39が跨るように設けられているので、前記装置本体26が90度回動する際にはプーリ38が90度回動することによりベアリング36を介して第2筒体32(及び第2移載ノズル34)は時計方向に90度回動することとなる。このため、結果として、図3及び図8におけるE乃至Hで示すように、第2移載ノズル34に吸着されたヒータブロック2上の2番目のワーク7の向きも変わらない状態でキャリア治具9の収納部に移載できる。しかも、第1移載ノズル31及び第2移載ノズル34により、前記ヒータブロック2上でダイボンディングの終了した複数のワーク7を吸着して取出した当該複数のワーク7を同時に同じ方向に揃えた状態で前記キャリア治具9に移載収納することができる。
【0028】
この移載後、図示しない駆動源によりキャリア治具9を2ピッチ分搬送させ、次の移載に備える。そして、以上のように順次ヒータブロック2上からワーク7を2個ずつ移載装置8によりキャリア治具9の収納部に同じ向きにした状態で移載することができる。
【0029】
なお、本実施形態では移載ノズルを2個設けたが、この2個に限らず、筒体、プーリ、ベアリングなども含めて3個以上設けることは可能である。
【0030】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、搬送路上のヒートシンクを搬送する際の各作業ステーションでの各ヒートシンクのオーバーランを確実に防止すると共に各吸引路の各真空レギュレータを設定することによって必要最低限の吸着力とするようにして傷の発生を防止してヒートシンク表面の酸化を極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワーク収納装置の一部正面図である。
【図2】ワーク収納装置の一部平面図である。
【図3】移載装置の平面図である。
【図4】移載装置の縦断正面図である。
【図5】移載装置の一部縦断側面図である。
【図6】移載装置の一部縦断側面図である。
【図7】移載動作後のワーク収納装置の一部平面図である。
【図8】移載動作後の移載装置の平面図である。
【符号の説明】
1 装着装置
2 ヒータブロック
3 ヒートシンク
4 間欠送り装置
7 ワーク
9 キャリア治具
10 トランスファ
11 送り爪
12 吸引孔
14 真空レギュレータ
15 真空源
21 塗布ノズル
22 装着ノズル
Claims (2)
- 間欠搬送装置の各送り爪によりヒータブロックに形成された搬送路上を滑りながら複数の作業ステーションに間欠送りされる各ヒートシンク上に半田を介してダイを装着する半導体素子の装着装置において、前記送り爪による前記ヒートシンクの搬送の際のオーバーランを防止すべく、前記各作業ステーションにおいて前記ヒートシンクの下面を真空吸着するための吸引路を前記ヒータブロックに形成すると共に各吸引路を吸着力を設定するための各真空レギュレータを介して真空源に接続したことを特徴とする半導体素子の装着装置。
- 前記ヒートシンク上に半田を塗布する半田塗布ステーション、前記ヒートシンク上に半田を介してダイを装着する装着ステーション及び前記ヒートシンク上にダイを装着したワークを移載する移載ステーションを備え、各真空レギュレータによって各ステーションでの吸着力を装着ステーション、半田塗布ステーション、移載ステーションの順に強く設定したことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の装着装置。
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