JP4914648B2 - 半導体装置用クランプ装置 - Google Patents
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Description
なお、接続電極にあらかじめフラックスを塗布するかわりに、吸着板にはんだボールを吸着支持した後、フラックスがコーティングされているフラックス供給板にはんだボールを接触させ、はんだボールの外面にフラックスを付着させた後、配線基板あるいは半導体ウエハに形成されている接続電極に位置合わせして、はんだボールを一括して接合する方法もある。
半導体ウエハにはんだボールを接合する場合の他に配線基板にはんだボールを接合する場合にもまったく同様のことが求められる。はんだボールの接合数が増えるとともにより高精度ではんだボールを接合できる装置が求められる。
すなわち、接続電極が形成されたワークを支持するワーク支持プレートと、前記接続電極の平面配置に一致する配置に接続端子を支持する端子支持プレートとを備え、ワーク支持プレートと端子支持プレートにワークと接続端子を支持し、前記ワークと前記接続端子とを対向させてクランプすることにより前記接続電極に前記接続端子を接合するクランプ機構部を備えた半導体装置用クランプ装置において、前記クランプ機構部が、基盤と、基盤に立設されたタイバーと、タイバーの上部に固定された固定盤と、タイバーにガイドされて移動する可動盤と、該可動盤を昇降駆動する少なくとも3個の押動手段を備えた昇降機構と、前記固定盤と可動盤との離間間隔を検知する間隔検知手段を備え、前記ワーク支持プレートが前記固定盤と可動盤の一方に、前記端子支持プレートが前記固定盤と可動盤の他方に固定支持され、前記昇降機構により前記可動盤を昇降駆動する際に、前記間隔検知手段による検出値に基づいて前記押動手段を個別に制御して、前記可動盤の面方向を前記固定盤に対して平行に昇降駆動する制御部が設けられていることを特徴とする。
また、前記ワーク支持プレートの前記ワークを支持するセット面に、ワークをエア吸着して支持するエア吸着孔が開口して設けられ、該エア吸着孔に接続するエア吸引機構が設けられていることにより、ワーク支持プレートにワークを精度よく位置決めしてセットすることができる。
また、前記端子支持プレートの端子の吸着面に、前記ワークの接続電極の配置位置に一致する配置に端子吸着孔が開口して設けられ、該端子吸着孔に接続してエア吸引機構が設けられていることにより、接続端子が容易に端子支持プレートに吸着支持される。
また、前記間隔検知手段として、前記固定盤と可動盤の一方にリニアスケールを取り付け、前記固定盤と可動盤の他方に前記リニアスケールの目盛りを読み取る測定子を取り付けたことを特徴とする。
(ボール接合装置の全体構成)
本実施の形態の装置は、半導体ウエハ5の接続電極に、はんだボール6を位置合わせして接合するクランプ機構部として、基盤10と、基盤10に立設したタイバー12と、タイバー12の上端に固定した固定盤14と、タイバー12に可動に支持された可動盤16と、可動盤16を昇降駆動する昇降機構30とを備える。
支持プレート18には半導体ウエハ5を位置決めして支持するセット凹部が設けられ、セット凹部の半導体ウエハ5を支持するセット面には半導体ウエハ5をエア吸着して支持するエア吸着孔が開口する。エア吸着孔は支持プレート18の外部に設けられたエア吸引機構22に連通する。半導体ウエハ5を支持するセット面は半導体ウエハ5を平らに支持するために平坦面に形成される。
荷重センサ40としては、圧電センサ等の適宜センサを使用することができる。荷重センサ40はボールねじ30a、30b、30cの配置位置に位置合わせする方法に限らず、設置位置および設置数は適宜設定可能である。
なお、可動盤16にリニアスケール60a、60b、60cを取り付けるかわりに、固定盤14にリニアスケール60a、60b、60cを取り付け、可動盤16に測定子62を取り付ける構成としてもよい。また、可動盤16と固定盤14との離間間隔を検知する間隔検知手段は、リニアスケールと測定子を使用する方法に限るものではなく、可動盤16と固定盤14間でレーザ光の反射光をみるといった他の方法によることもできる。
また、図3(a)、(b)では荷重センサ40をボールねじ30a、30b、30cの平面配置位置に一致させて配置した例を示す。図3(c)は、ボールねじ30a、30b、30cの配置位置の近傍に配置した例である。
ボール供給部50が配置された側とは反対側のクランプ機構部の他方側には、半導体ウエハ5にはんだボール6が接合された製品を搬出するアンローダー52を備えた搬出部が配置される。
続いて、上述した装置の作用について説明する。
上記装置では、荷重センサ40からA/D変換器42を介してサーボアンプ44に入力される荷重値と、測定子62からサーボアンプ44への入力値に基づいてシーケンサー46によりサーボアンプ44を介してサーボモータ32a、32b、32cの駆動を制御することによって半導体ウエハ5へのはんだボール6の接合操作がなされる。本実施形態ではA/D変換器42、サーボアンプ44、シーケンサー46が制御部を構成する。
一方、ボール供給部54がボール支持プレート20の下方に送入され、エア吸引機構24が作動してボール支持プレート20のボール吸着孔にはんだボール6がエア吸着される。ボール供給部54をボール支持プレート20のボールの吸着面に近づけ、加振部54aによりボール収容部を振動させることによって、すべてのボール吸着孔にはんだボール6がエア吸着される。
この状態からサーボモータ32a、32b、32cにより支持プレート18を押し上げ、半導体ウエハ5の接続電極5aにはんだボール6を接合する。はんだボール6は、半導体ウエハ5の接続電極5aにあらかじめ塗布されているフラックスにより接合される。
半導体ウエハ5にはんだボール6を接合した後、可動盤16が下位置に下降し、型開きしたところで、アンローダ52により製品が搬出される。
この制御は、可動盤16を昇降動作させる際に、固定盤14に取り付けた測定子62の検出値を監視し、シーケンサー46により、可動盤16と固定盤14とが正確に平行になるようにサーボモータ32a、32b、32cを制御することによって行われる。
本実施形態では、可動盤16が昇降する際には、可動盤16と固定盤14との平行度を常時検知し、常に平行度が維持されるようにフィードバック制御することによって、支持プレート18とボール支持プレート20との平行度を高精度に保った状態ではんだボール6を接合することにより、はんだボール6の高さのばらつきを最小限に抑えて接合することが可能になる。
前述したように、リニアスケール60a、60b、60cは、可動盤16を昇降駆動する際に可動盤16と固定盤14との離間間隔を検知して可動盤16が固定盤14に対して平行に移動するように制御するためのものであるから、可動盤16の移動高さ位置を検知できる方法であればリニアスケール60a、60b、60c以外の方法を利用することが可能であり、それら検知手段の検出値に基づいてサーボモータ32a、32b、32cを制御することによって半導体ウエハ5に高さばらつきのない状態ではんだボール6を接合することができる。
また、クランプ機構部に半導体ウエハ5とはんだボール6を供給して接合する構成とせず、半導体ウエハ5にはんだボール6を仮付けしたワークをクランプ機構部でクランプして、はんだボール6を最終的に本付けするように構成することもできる。この場合にはボール支持プレート20にはボール吸着孔20aを設ける必要はなく、ボール支持プレート20の押圧面は平坦面、あるいははんだボール6を位置決めするために各はんだボール6の配置位置に凹部を設けるようにしておけばよい。
5a 接続電極
6 はんだボール
10 基盤
12 タイバー
14 固定盤
16 可動盤
18 支持プレート
18a エア吸着孔
20 ボール支持プレート
20a ボール吸着孔
22、24 エア吸引機構
30a、30b、30c ボールねじ
32a、32b、32c サーボモータ
40 荷重センサ
42 A/D変換器
50 ローダー
52 アンローダー
54 供給容器
60a、60b、60c リニアスケール
62 測定子
Claims (6)
- 接続電極が形成されたワークを支持するワーク支持プレートと、前記接続電極の平面配置に一致する配置に接続端子を支持する端子支持プレートとを備え、ワーク支持プレートと端子支持プレートにワークと接続端子を支持し、前記ワークと前記接続端子とを対向させてクランプすることにより前記接続電極に前記接続端子を接合するクランプ機構部を備えた半導体装置用クランプ装置において、
前記クランプ機構部が、基盤と、基盤に立設されたタイバーと、タイバーの上部に固定された固定盤と、タイバーにガイドされて移動する可動盤と、該可動盤を昇降駆動する少なくとも3個の押動手段を備えた昇降機構と、前記固定盤と可動盤との離間間隔を検知する間隔検知手段を備え、
前記ワーク支持プレートが前記固定盤と可動盤の一方に、前記端子支持プレートが前記固定盤と可動盤の他方に固定支持され、
前記昇降機構により前記可動盤を昇降駆動する際に、前記間隔検知手段による検出値に基づいて前記押動手段を個別に制御して、前記可動盤の面方向を前記固定盤に対して平行に昇降駆動する制御部が設けられていることを特徴とする半導体装置用クランプ装置。 - 前記ワーク支持プレートに、ワークと接続端子とをクランプした際の荷重を検知する圧力検知手段が設けられ、
該圧力検知手段による検出値に基づいて、前記ワークに作用する荷重を均一にするよう前記押動手段を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置用クランプ装置。 - 前記押動手段が、ボールねじとボールねじを回動駆動するサーボモータからなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置用クランプ装置。
- 前記ワーク支持プレートの前記ワークを支持するセット面に、ワークをエア吸着して支持するエア吸着孔が開口して設けられ、
該エア吸着孔に接続するエア吸引機構が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の半導体装置用クランプ装置。 - 前記端子支持プレートの端子の吸着面に、前記ワークの接続電極の配置位置に一致する配置に端子吸着孔が開口して設けられ、
該端子吸着孔に接続してエア吸引機構が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の半導体装置用クランプ装置。 - 前記間隔検知手段として、前記固定盤と可動盤の一方にリニアスケールを取り付け、前記固定盤と可動盤の他方に前記リニアスケールの目盛りを読み取る測定子を取り付けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の半導体装置用クランプ装置。
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