JP2000294995A - 平行度測定装置、測定方法、及び調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板を載置するためのステージと、基板に電
子部品を圧接するための圧接ツールとの間の平行度を、
定量的に測定して調整する。 【解決手段】 まず、各々基準治具８の下側基準面９Ａ
に固定部７を載置し、上側基準面９Ｂに各接触部５を接
触させ、各表示部４が基準面同士の既知の間隔（８．０
００ｍｍ）と同等の値を表示するように、各表示部４を
校正する。次に、ステージ１０上に測定部２を載置し、
圧接ツール１１で各接触部５を押圧し、各接触部５にお
けるステージ１０の上面を基準とした圧接ツール１１の
下面の変位を測定する。次に、圧接ツール１１が各接触
部５を押圧した状態で、４個の調整機構１３により圧接
ツール１１の４点の変位を、つまりステージ１０の上面
に対する圧接ツール１１の下面の傾きを調整する。これ
により、ステージ１０と圧接ツール１１との間の平行度
を、定量的に測定して調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平行度測定装置、
測定方法、及び調整方法であって、特に電子部品を組み
立てる際に使用されるステージとツールとの間の平行度
についての測定装置、測定方法、及び調整方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器に対する小型化の要請か
ら、半導体集積回路等の電子部品のパッケージについて
も、小型化及び薄型化の要求が強くなっている。そのた
め、例えば半導体チップをリードフレームやプリント基
板にワイヤボンディングする際に、ワイヤ高さをできる
だけ低くかつ均一にすることが要求されている。また、
ピン挿入タイプのパッケージに加えて、半導体チップを
プリント基板に固定し、半田バンプ等によりチップと基
板との電極同士を電気的に接続して、プリント基板に外
部電極を設ける、ＢＧＡ（ Ball Grid Array）等のパッ
ケージが使用されるようになってきた。ここで、ワイヤ
高さを低くかつ均一にし、あるいは半田バンプ等によっ
て電極同士を確実に接続するためには、リードフレーム
やプリント基板（以下、基板という。）に半導体チップ
を、平行度を保って圧接した後に固定する必要がある。
したがって、基板に半導体チップを圧接するための圧接
ツールと基板が載置されるステージとの間の平行度を良
好に保つことが、極めて重要になる。従来、圧接ツール
とステージとの間の平行度を調整するためには、次のよ
うな方法によっていた。まず、ステージ上に、受けた圧
力に応じた濃度で発色する感圧紙（例えば富士写真フイ
ルム株式会社製の「プレスケール」）を載せ、圧接ツー
ルによってステージに感圧紙を圧接する。次に、圧接を
解除した後に、発色した感圧紙の濃度分布に基づき圧接
ツールとステージとの間の平行度を判断して、調整機構
を使用して、ステージ上面に対する圧接ツール下面の傾
きを調整する。次に、再び圧接ツールによって感圧紙を
圧接した後に感圧紙の濃度分布を調べ、発色濃度が均一
になるまで調整を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の調整方法によれば、圧接ツールとステージとの間の
平行度を定量的に測定することができない。したがっ
て、圧接と調整とを繰り返す、いわゆるトライアル・ア
ンド・エラーによって平行度を管理することになるの
で、調整に時間を必要とするとともに、平行度の値を定
量的に管理して良好に維持することが困難であった。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するために、
圧接ツールとステージとの間の平行度を定量的に測定す
ることができる測定装置及び測定方法と、平行度を短時
間に測定して調整することができる調整方法とを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するために、本発明に係る平行度測定装置は、基板が載
置されるステージと、載置された基板に電子部品を圧接
する圧接ツールとの間の平行度を測定する平行度測定装
置であって、ステージ上面を基準面として圧接ツール下
面の３点以上における変位を検出する検出手段と、各々
検出された変位を電気的信号に変換する変換手段と、各
々変換された電気的信号に基づいて変位を表示する表示
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明に係る平行度測定装置は、上
述の測定装置において、検出手段と変換手段とは一体と
して構成されていることを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明に係る平行度測定方法は、基
板が載置されるステージと載置された基板に電子部品を
圧接する圧接ツールとの間の平行度を測定する平行度測
定方法であって、ステージ上面を基準面として圧接ツー
ル下面の３点以上における変位をそれぞれ検出する工程
と、各々検出された変位を電気的信号に変換する工程
と、各々変換された電気的信号に基づいて変位を表示す
る工程とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明に係る平行度調整方法は、基
板が載置されるステージと、載置された基板に電子部品
を圧接する圧接ツールとの間の平行度を調整する平行度
調整方法であって、基準治具を使用して、基準面に対す
る少なくとも３点の変位を同時に測定する平行度測定装
置を校正する工程と、ステージ上面に平行度測定装置を
載置しステージ上面を基準面として圧接ツール下面の変
位を測定する工程と、測定された変位に基づいてステー
ジ上面に対するツール下面の傾きを調整する工程とを備
えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明に係る平行度測定装置によれば、ステー
ジ上面を基準にして、各々ツール下面の３点以上におけ
る変位を同時に検出した後に電気的信号に変換し、かつ
それぞれの電気的信号に基づいて各測定値を表示するこ
とができる。また、本発明に係る平行度測定装置によれ
ば、上述の測定装置において、ツール下面の３点以上に
おける変位を検出する検出手段と、各変位を電気的信号
に変換する変換手段とが、一体として構成される。ま
た、本発明に係る平行度測定方法によれば、ステージ上
面を基準にしてツール下面の３点以上における変位を検
出して表示する。したがって、ステージ上面と圧接ツー
ル下面との間の平行度を、定量的に測定して、かつ表示
することができる。また、本発明に係る平行度調整方法
によれば、予め測定装置を校正した後に、ツール下面の
３点以上においてステージ上面を基準とした変位を同時
に測定し、その測定結果に基づき必要に応じてツール下
面におけるステージ上面に対する傾きを調整する。した
がって、ステージと圧接ツールとの間の平行度を定量的
に測定して、測定値に応じて調整することにより、平行
度を定量的に管理して良好に維持することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して、本発明に
係る平行度測定装置を説明する。図１は、本発明の平行
度測定装置の概略を示す構成図である。図１において、
変位計１は、本発明に係る平行度測定装置であって、測
定部２と、出力ケーブル３と、表示部４とから構成され
ている。測定部２は、それぞれ４個の接触部５及び変換
部６（それぞれ３個のみ図示）と、１個の固定部７とか
ら構成されている。接触部５及び変換部６は、接触部５
が先端になるようにそれぞれ一体に設けられた板バネ状
の金属板からなり、直方体の形状を有する固定部７の各
側面からそれぞれ突出して設けられている。各接触部５
は、それぞれ押圧されない状態において、固定部７の下
面、つまり固定部７が載置された平面を基準面として、
初期位置がほぼ等しい高さになるようにして設けられて
いる。また、各接触部５は、測定対象である圧接ツール
の大きさと形状とに応じて、圧接ツールの下面に対して
適当に分布して接するように、互いに接近して設けられ
ている。そして、各接触部５が上方から押圧されると、
各接触部５が下方へと移動した移動量に応じて、変換部
６が変形する。変換部６は、それぞれ各接触部５の移動
量に応じた電気的信号を発生する変換手段である。各変
換部６には、それぞれ１個ずつ電気抵抗ひずみゲージ
（図示なし）が設けられている。各接触部５の移動量に
応じて各電気抵抗ひずみゲージにより得られた電気的抵
抗が、それぞれ電気抵抗ひずみゲージの端子間電圧に変
換される。各出力ケーブル３（２本のみ図示）は、それ
ぞれ変換された電圧を各表示部４（２個のみ図示）に供
給し、各表示部４は、受け取った電圧をＡ／Ｄ変換し
て、電圧の変化に基づき各接触部５について基準面から
の変位、つまり高さをデジタル表示する。また、各接触
部５が、既知である等しい高さにそれぞれ位置するよう
に治具によって押圧された状態で、各表示部４は、その
既知の値を表示するように予め校正されている。

【００１１】ここで、本発明に係る平行度測定装置の特
徴は、一体に設けられた接触部５と変換部６とが１個の
固定部７に４組だけ取り付けられているとともに、固定
部７の下面を基準面とする各接触部５の高さに応じて、
各変換部６によって４個の電気的信号が同時に供給され
ることである。このことによって、各接触部５につい
て、固定部７が載置された平面を基準とした高さが同時
に測定され、かつ表示される。したがって、各接触部５
同士の間の領域と、固定部７の下面との間の平行度が測
定される。

【００１２】以下、図２を参照して、本発明に係る平行
度調整方法を説明する。図２（１）〜（３）は、本発明
の調整方法を工程順にそれぞれ示す概略図である。

【００１３】まず、図２（１）に示されるように、基準
治具８が有する面であって相対向する校正用基準面であ
る下側基準面９Ａと上側基準面９Ｂとの間に、測定部２
を、固定部７が下側基準面９Ａに載置され、各接触部５
が上側基準面９Ｂに接触するようにして載置する。そし
て、表示部４による表示が、既知の値である基準面同士
の間隔と比較して所定の範囲内の値になるように、各表
示部４を校正する。ここで、基準治具８は、次の仕様に
従って予め製作されている校正用治具である。すなわ
ち、下側基準面９Ａと上側基準面９Ｂとの間の平行度が
極めて良好であって、かつ基準面同士の間隔（図２
（１）においては８．０００ｍｍ）が変位計１の測定レ
ンジに含まれるように製作されている。

【００１４】次に、図２（２）に示されるように、基板
を載置するためのステージ１０の上面に測定部２を載置
した後に、基板に半導体チップ等の電子部品を圧接する
ための圧接ツール１１によって、各接触部５を上方から
押圧する。そして、各変換部６によって、各接触部５の
下方への移動量を電圧に変換する。更に、各表示部４
（２個のみ図示）によって、変換された電圧に基づいて
ステージ１０の上面を基準面とした各接触部５の変位、
つまり高さを表示する。ここで、圧接ツール１１は、保
持機構１２に保持されているとともに、４個の調整機構
１３（２個のみ図示）によって、４点において上下方向
の変位が変えられるようになっている。すなわち、調整
機構１３を使用して、圧接ツール１１下面の４点におけ
る上下方向の変位を変えることによって、ステージ１０
の上面に対する圧接ツール１１の下面の傾きを調整する
ことができる。

【００１５】次に、図２（３）に示されるように、圧接
ツール１１が各接触部５を押圧している状態で、４個の
測定結果（２個のみ図示）に基づいて、圧接ツール１１
の４点における上下方向の変位を調整する。つまり、ス
テージ１０の上面を基準面とした各接触部５の高さの差
を０ｍｍに近づけるように、各調整機構１３を使用し
て、圧接ツール１１の４点における上下方向の変位を調
整する。これにより、ステージ１０の上面に対する圧接
ツール１１の下面の傾きを０に近づけることになり、す
なわち、ステージ１０の上面と圧接ツール１１の下面と
の間の平行度を０に近づけるように調整することにな
る。そして、各接触部５の高さの差が、所定の基準値以
内、例えば２０μｍ以内になれば、平行度の調整を完了
する。

【００１６】ここで、本実施形態に係る平行度調整方法
の特徴は、同時に測定した４点の変位に基づき、圧接ツ
ール１１が各接触部５を押圧している状態で、各表示部
４によって測定値を確認しながら、ステージ１０の上面
と圧接ツール１１の下面との間の平行度を調整すること
である。これによって、測定値に基づいて定量的に、か
つ測定値を確認しながら短時間に、ステージ１０と圧接
ツール１１との間の平行度を０に近づけるように調整す
ることができる。したがって、ステージ１０と圧接ツー
ル１１との間の平行度を、定量的に測定し、短時間に調
整して、良好に維持することができる。

【００１７】なお、上述の説明においては、接触部５を
４個としたが、接触部５を３個使用して、又は５個以上
使用して平行度を測定することもできる。

【００１８】また、調整機構１３を４個としたが、調整
機構１３を３個使用して、ステージ１０の上面と圧接ツ
ール１１の下面との間の平行度を調整することもでき
る。

【００１９】更に、圧接ツール１１の上面を４個所押圧
する調整機構１３を使用したが、これに変えて、平面的
に見て四辺形の形状を有する保持機構１２の隣り合う２
辺を軸として、それぞれの軸を中心に保持機構１２を傾
ける調整機構を使用してもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る平行度測定装置によれば、
ステージ上面を基準にして、各々圧接ツール下面の３点
以上における変位を同時に検出した後に電気的信号に変
換し、かつそれぞれの電気的信号に基づいて各測定値を
表示することができる。したがって、ステージ上面を基
準とした圧接ツール下面の３点以上における変位を、同
時に測定して表示する平行度測定装置を提供できるとい
う、優れた実用的な効果を奏するものである。また、本
発明に係る平行度測定方法によれば、ステージと圧接ツ
ールとの間の平行度を定量的に測定して、表示すること
ができる。また、本発明に係る平行度調整方法によれ
ば、予め測定装置を校正した後に、圧接ツール下面の３
点以上においてステージ上面を基準とした変位を同時に
測定し、その測定結果に基づき必要に応じてステージ上
面に対する圧接ツール下面の傾きを調整する。これによ
り、平行度を定量的に測定して、測定値に応じて０に近
づけるように調整することができる。したがって、平行
度を、定量的かつ短時間に調整し、良好に維持すること
ができる平行度調整方法を提供できるという、優れた実
用的な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平行度測定装置の概略を示す構成
図である。

【図２】（１）〜（３）は、本発明に係る平行度調整方
法を工程順にそれぞれ示す概略図である。

【符号の説明】

１ 変位計（平行度測定装置） ２ 測定部 ３ 出力ケーブル ４ 表示部（表示手段） ５ 接触部（検出手段） ６ 変換部（変換手段） ７ 固定部 ８ 基準治具 ９Ａ 下側基準面 ９Ｂ 上側基準面 １０ ステージ １１ 圧接ツール １２ 保持機構 １３ 調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA78 BB01 BB40 DD19 GG01 GG06 GG13 GG58 GG59 HH02 HH30 LL04 MM04 NN00 QQ07 5E313 AA03 AA11 CC09 DD03 EE02 EE03 EE22 EE33 EE50 FF12 FG10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板が載置されるステージと、前記載置
   された基板に電子部品を圧接する圧接ツールとの間の平
   行度を測定する平行度測定装置であって、 前記ステージ上面を基準面として前記圧接ツール下面の
   ３点以上における変位をそれぞれ検出する検出手段と、 各々検出された前記変位を電気的信号に変換する変換手
   段と、 各々変換された前記電気的信号に基づいて前記変位を表
   示する表示手段とを備えたことを特徴とする平行度測定
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の平行度測定装置におい
   て、 前記検出手段と前記変換手段とは一体として構成されて
   いることを特徴とする平行度測定装置。
3. 【請求項３】 基板が載置されるステージと、前記載置
   された基板に電子部品を圧接する圧接ツールとの間の平
   行度を測定する平行度測定方法であって、 前記ステージ上面を基準面として前記圧接ツール下面の
   ３点以上における変位をそれぞれ検出する工程と、 各々検出された前記変位を電気的信号に変換する工程
   と、 各々変換された前記電気的信号に基づいて前記変位を表
   示する工程とを備えたことを特徴とする平行度測定方
   法。
4. 【請求項４】 基板が載置されるステージと、前記載置
   された基板に電子部品を圧接する圧接ツールとの間の平
   行度を調整する平行度調整方法であって、 基準治具を使用して、基準面に対する少なくとも３点の
   変位を同時に測定する平行度測定装置を校正する工程
   と、 前記ステージ上面に前記平行度測定装置を載置し、前記
   ステージ上面を基準面として前記圧接ツール下面の変位
   を測定する工程と、 測定された前記変位に基づいて前記ステージ上面に対す
   る前記ツール下面の傾きを調整する工程とを備えたこと
   を特徴とする平行度調整方法。