JP2002217217A - クランプ装置及びクランプ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の主面に平行度を合わせてその対象物
を均等にクランプするクランプ装置を提供する。 【解決手段】 クランプ装置に、平行度の基準になる基
準面５を有し可動プレート２に固定された上部ブロック
６と、上部ブロック６に対向して設けられ対象物が載置
されるステージ７と、回動軸８を有する調整ブロック９
と、回動軸１０を有する調整ブロック１１とを備え、各
軸受により軸支された回動軸８，１０が小さな角度だけ
振れるように動く。これにより、調整ブロック９は回動
軸８の回りを、調整ブロック１１は回動軸１０の回り
を、それぞれ回動する。したがって、ステージ７上の対
象物の主面が傾いている場合であっても、その主面の傾
きに合わせてステージ７が傾斜する。これにより、基準
面５に対して対象物の主面が平行度を合わせられた状態
で、対象物がクランプされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の組立に
使用されるクランプ装置であって、チップ状部品を樹脂
封止し、又はチップ状部品を基板にフリップチップ実装
する際に、対象物を均等にクランプするクランプ装置及
びクランプ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば個片のプリント基板（個片
基板）に半導体チップをフリップチップボンディングす
る場合には、次のようにして基板をクランプしていた。
まず、複数のステージに個片基板をそれぞれ載置した後
に、半田バンプが電極上に形成された半導体チップを、
各個片基板に位置合わせして装着する。次に、それぞれ
個別の圧着治具によって、半導体チップを介して基板を
クランプする。これにより、個片基板に対して半導体チ
ップをそれぞれ熱圧着し、個片基板と半導体チップとの
電極同士を、バンプによって電気的に接続する。ここ
で、各圧着治具は、それぞれエアシリンダにより個別に
駆動されている。更に、組立の効率化を図るために、半
導体チップが装着される領域を多数個有する多数個取り
の基板（短冊状基板）が、使用されている。この場合に
は、短冊状基板の各領域に半導体チップをそれぞれ装着
し、１個の圧着治具により各半導体チップを短冊状基板
の各領域に熱圧着する。また、樹脂封止工程で基板をク
ランプする場合にも、個片基板及び短冊状基板自体をク
ランプしている。更に、半導体チップの背面を露出させ
て樹脂封止する場合には、半導体チップ自体をクランプ
することもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のクランプによれば、半導体チップが個片基板に装着
される場合には、半導体チップに設けられたバンプの大
きさがばらつくことによって、半導体チップが傾いて装
着されることがある。この場合には、フリップチップボ
ンディングや樹脂封止を行う際に、半導体チップを均等
にクランプできない。したがって、バンプや半導体チッ
プに加えられる圧力に偏りが生じて、これらが破損する
おそれがある。また、短冊状基板を使用する場合には、
基板が大型化するので、基板内における板厚のばらつき
が大きくなる。これにより、短冊状基板に装着された各
半導体チップの主面が、基準面に対して一様に傾いてい
ることがある。この場合にも、フリップチップボンディ
ングや樹脂封止を行う際に、バンプや半導体チップに加
えられる圧力に偏りが生じて、これらが破損するおそれ
がある。更に、樹脂封止工程で基板をクランプする際
に、圧着治具と基板との間にすき間が生じることがあ
る。したがって、そのすき間に溶融樹脂が侵入して樹脂
漏れが発生し、歩留りを低下させるおそれがある。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、チップ状部品を樹脂封止し、又はチ
ップ状部品を基板にフリップチップ実装する際に、対象
物を均等にクランプするクランプ装置及びクランプ方法
に関するものである。

【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、本発明に係るクランプ装置は、対象物をク
ランプするクランプ装置であって、平行度の基準になる
基準面を有するとともに対象物をクランプする可動ブロ
ックと、可動ブロックに対向して設けられ対象物が載置
されるステージと、対象物の主面が基準面に対して平行
になるようにステージを傾斜させる傾斜機構とを備える
ことを特徴とする。

【０００６】これによれば、ステージが傾斜することに
より、対象物の主面が可動ブロックの基準面に対して平
行な状態で、対象物がクランプされる。したがって、対
象物が均等にクランプされるとともに、対象物の主面と
可動ブロックの基準面との間にすき間が生じることが抑
制される。

【０００７】また、本発明に係るクランプ装置は、上述
のクランプ装置において、傾斜装置は、少なくとも２個
の突き上げ機構を有するとともに、突き上げ機構が各々
昇降してステージを突き上げることによって該ステージ
を傾斜させることを特徴とする。

【０００８】これによれば、少なくとも２個の突き上げ
機構により、ステージがそれぞれ突き上げられる。した
がって、ステージが確実に傾斜する。

【０００９】また、本発明に係るクランプ装置は、上述
のクランプ装置において、傾斜機構は、ステージに対し
て重ねて設けられた第１の調整ブロックと、第１の調整
ブロックに設けられた第１の回動軸と、ステージと第１
の調整ブロックとの間に設けられた第２の調整ブロック
と、第２の調整ブロックに設けられ第１の回動軸にほぼ
直交する第２の回動軸とを備えるとともに、第１及び第
２の調整ブロックは、各々第１及び第２の回動軸を中心
にして回動自在に設けられていることを特徴とする。

【００１０】これによれば、第１及び第２の調整ブロッ
クは、ステージに対して重ねて設けられ、各々第１及び
第２の回動軸を中心に回動自在に設けられている。ま
た、第１及び第２の回動軸は、ほぼ直交して設けられて
いる。したがって、それぞれ第１及び第２の回動軸を中
心にして第１及び第２の調整ブロックが回動することに
より、ステージが確実に傾斜される。

【００１１】上述の技術的課題を解決するために、本発
明に係るクランプ方法は、ステージの上に載置された対
象物をクランプするクランプ方法であって、平行度の基
準になる基準面を有する可動ブロックにより対象物を押
圧する工程と、対象物の主面が基準面に対して平行にな
るようにステージを傾斜させる工程と、可動ブロックに
より対象物をクランプする工程とを備えたことを特徴と
する。

【００１２】これによれば、ステージを傾斜させること
により、対象物の主面が可動ブロックの基準面に対して
平行な状態で、対象物をクランプする。したがって、対
象物を均等にクランプするとともに、対象物の主面と可
動ブロックの基準面との間にすき間が生じることを抑制
することができる。

【００１３】また、本発明に係るクランプ方法は、上述
のクランプ方法において、傾斜させる工程では、少なく
とも２個所において下方からステージを各々突き上げる
ことを特徴とする。

【００１４】これによれば、少なくとも２個の突き上げ
機構が、それぞれステージを突き上げる。したがって、
ステージを確実に傾斜させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。図１
は、本実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図
である。図１において、ベース１に対して可動プレート
２が、タイバー３とばね４とを介して昇降自在に取り付
けられている。可動プレート２には、平行度の基準にな
る基準面５を有する上部ブロック６が取り付けられてい
る。基準面５に対向して、ステージ７が設けられてい
る。ステージ７は、回動軸８を有する調整ブロック９に
取り付けられ、調整ブロック９は、回動軸１０を有する
調整ブロック１１に載置されている。回動軸８，調整ブ
ロック９，回動軸１０，調整ブロック１１は、併せて傾
斜機構１２を構成する。調整ブロック１１は、ばね１３
を介してベース１に載置されている。ここで、回動軸８
は調整ブロック１１に固定された軸受（図示なし）に軸
支され、回動軸１０はベース１に固定された軸受（図示
なし）に軸支されている。各軸受は、それぞれ軸支する
回動軸８，１０を、小さな角度だけ振らせることができ
る。これにより、調整ブロック９は回動軸８の回りを、
調整ブロック１１は回動軸１０の回りを、それぞれ回動
することができる。また、サーボモータやエアシリンダ
等の駆動機構１４が、上部プレート１５に取り付けられ
ている。ボールねじ１６は、駆動機構１４の回転運動を
可動プレート２のボールナット（図示なし）に伝達する
伝達機構である。駆動機構１４とボールねじ１６とは、
併せて昇降機構１７を構成する。

【００１６】図１のクランプ装置の動作を説明する。ま
ず、半導体チップが装着された基板を、ステージ７上に
載置する。ここで、対象物は、それぞれ本発明に係るク
ランプ装置が使用される樹脂封止装置では基板又は半導
体チップであり、フリップチップボンダでは基板上に載
置された半導体チップである。

【００１７】次に、昇降機構１７により可動プレート２
を下降させ、上部ブロック６によりステージ７上の対象
物（図示なし）をクランプする。ここで、対象物である
基板の主面（上面）が、材料のばらつき等で傾いている
場合がある。また、基板上に装着され対象物である半導
体チップの主面（上面）が、バンプサイズのばらつき等
で傾いている場合がある。これらの場合には、上部ブロ
ック６が対象物の主面を押圧すると、基準面５が対象物
の主面の全面に接触するまで、調整ブロック９は回動軸
８の回りを、調整ブロック１１は回動軸１０の回りを、
それぞれ回動する。これにより、対象物の主面の傾きに
合わせて、ステージ７を傾斜させる。したがって、基準
面５に対して対象物の主面が平行になるように、すなわ
ち、対象物の主面が平行度を合わせられた状態で、対象
物をクランプすることになる。

【００１８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、対象物の主面が傾いている場合であっても、傾斜機
構１２により、対象物の主面の傾きに合わせてステージ
７を傾斜させる。これにより、基準面５に対して対象物
の主面が平行度を合わせられた状態で、対象物をクラン
プすることができる。したがって、フリップチップボン
ディングや樹脂封止を行う場合に、半導体チップ及び個
片基板を均等にクランプするので、バンプや半導体チッ
プに加えられる圧力を均一にして、これらの破損を防止
することができる。また、短冊状基板を使用する際に基
板内における板厚のばらつきが大きい場合であっても、
各半導体チップを均等にクランプする。したがって、フ
リップチップボンディングを行う場合に、バンプや半導
体チップに加えられる圧力を均一にして、これらの破損
を防止することができる。更に、樹脂封止工程で基板を
クランプする場合には、上部ブロック６と基板との間に
すき間が発生しないので、樹脂漏れを防止することがで
きる。

【００１９】なお、可動プレート２，上部ブロック６，
上部プレート１５，昇降機構１７を上方に、傾斜機構１
２を下方にそれぞれ配置した。これに限らず、傾斜機構
１２を上方に、可動プレート２，上部ブロック６，上部
プレート１５，昇降機構１７を下方にそれぞれ配置する
こともできる。

【００２０】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態を、図２を参照して説明する。図２は、本実施
形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。図
２において、圧電素子１８は、回動軸８に関してほぼ線
対称の位置に、調整ブロック１１の貫通穴においてベー
ス１に固定され、先端が調整ブロック９を突き上げるよ
うに設けられた１対の突き上げ機構である。圧電素子１
９は、調整ブロック１１の回動軸（図示なし）８に関し
てほぼ線対称の位置で、ベース１に設けられた穴におい
てベース１に固定され、先端が調整ブロック１１を突き
上げるように設けられた１対の突き上げ機構である。加
えて、例えばステージ７の下方、又は上部ブロック６の
上方において、圧電素子１８，１９に対応する位置に、
ロードセル等の圧力センサ（図示なし）を設けておく。
また、圧電素子１８，１９として、圧力センサを内蔵し
たタイプを使用してもよい。更に、各圧力センサが検出
した圧力に基づいて、圧電素子１８，１９の突き上げ量
を制御する制御部（図示なし）を設けておく。

【００２１】図２のクランプ装置は、ステージ７上の対
象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。
そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一にな
るように、制御部が、各圧電素子１８，１９の突き上げ
量を制御する。したがって、対象物をいっそう均等にク
ランプするので、第１の実施形態と同様の効果を更に大
きく生ずることになる。

【００２２】なお、本実施形態では、圧電素子１８，１
９をそれぞれ１対、すなわち計４個使用した。これに限
らず、ステージ７の重量や、必要なクランプ圧に応じ
て、圧電素子１８，１９のうちの一方を１個にして、合
計３個の圧電素子を使用することもできる。また、圧電
素子１８，１９をそれぞれ１個にして、合計２個の圧電
素子を使用してもよい。

【００２３】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態を、図３を参照して説明する。図３は、本実施
形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。図
３において、球面軸受２０は、ステージ７のほぼ中央部
の直下において、調整ブロック９，１１の間に設けられ
た摩擦低減機構である。圧電素子２１は、球面軸受２０
を中心にしてほぼ正三角形の位置に、調整ブロック１１
の貫通穴においてベース１に固定され、先端が調整ブロ
ック９を突き上げるように設けられた突き上げ機構であ
る。調整ブロック９，１１，球面軸受２０，圧電素子２
１は、併せて傾斜機構１２を構成する。また、第２の実
施形態と同様に、圧力センサと制御部とを設けておく
（いずれも図示なし）。

【００２４】図３のクランプ装置も、第２の実施形態と
同様にして動作する。すなわち、ステージ７上の対象物
の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そし
て、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるよ
うに、制御部が、各圧電素子２１の突き上げ量を制御す
る。したがって、対象物をいっそう均等にクランプする
ので、第１の実施形態と同様の効果を更に大きく生ずる
ことになる。

【００２５】なお、本実施形態では、球面軸受２０と、
３個の圧電素子２１とを使用した。これに限らず、ステ
ージ７の重量や必要なクランプ圧が小さい場合には、小
さい突き上げ力で十分なので、球面軸受２０を使用しな
い構成をとることもできる。また、ステージ７のサイ
ズ、重量や必要なクランプ圧が大きい場合には、球面軸
受２０を使用せず、圧電素子２１を例えば４個又は６個
設ける構成をとることもできる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ステージが傾斜するこ
とにより、対象物の主面が可動ブロックの基準面に対し
て平行な状態で、対象物がクランプされる。したがっ
て、対象物の主面に平行度を合わせてその対象物を均等
にクランプするクランプ装置及びクランプ方法を提供で
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】本発明の第１の実施形態に係るクランプ装置の
構成を示す正面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係るクランプ装置の
構成を示す正面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係るクランプ装置の
構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ 可動プレート ３ タイバー ４，１３ ばね ５ 基準面 ６ 上部ブロック（可動ブロック） ７ ステージ ８ 回動軸（第２の回動軸） ９ 調整ブロック（第２の調整ブロック） １０ 回動軸（第１の回動軸） １１ 調整ブロック（第１の調整ブロック） １２ 傾斜機構 １４ 駆動機構 １５ 上部プレート １６ ボールねじ １７ 昇降機構 １８，１９，２１ 圧電素子（突き上げ機構） ２０ 球面軸受

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物をクランプするクランプ装置であ
   って、 平行度の基準になる基準面を有するとともに前記対象物
   をクランプする可動ブロックと、 前記可動ブロックに対向して設けられ前記対象物が載置
   されるステージと、 前記対象物の主面が前記基準面に対して平行になるよう
   に前記ステージを傾斜させる傾斜機構とを備えることを
   特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記傾斜装置は、少なくとも２個の突き上げ機構を有す
   るとともに、前記突き上げ機構が各々昇降して前記ステ
   ージを突き上げることによって該ステージを傾斜させる
   ことを特徴とするクランプ装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のクランプ装置において、
   前記傾斜機構は、 前記ステージに対して重ねて設けられた第１の調整ブロ
   ックと、 前記第１の調整ブロックに設けられた第１の回動軸と、 前記ステージと前記第１の調整ブロックとの間に設けら
   れた第２の調整ブロックと、 前記第２の調整ブロックに設けられ前記第１の回動軸に
   ほぼ直交する第２の回動軸とを備えるとともに、 前記第１及び第２の調整ブロックは、各々前記第１及び
   第２の回動軸を中心にして回動自在に設けられているこ
   とを特徴とするクランプ装置。
4. 【請求項４】 ステージの上に載置された対象物をクラ
   ンプするクランプ方法であって、 平行度の基準になる基準面を有する可動ブロックにより
   前記対象物を押圧する工程と、 前記対象物の主面が前記基準面に対して平行になるよう
   に前記ステージを傾斜させる工程と、 前記可動ブロックにより前記対象物をクランプする工程
   とを備えたことを特徴とするクランプ方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のクランプ方法において、 前記傾斜させる工程では、少なくとも２個所において下
   方から前記ステージを各々突き上げることを特徴とする
   クランプ方法。