JP2010503230A - ２クランプを形成する３ジョーを有するグリッパ - Google Patents

Abstract

細片を投入マガジンからボンディング領域に、そして排出マガジンに移送するワイヤボンダの移送システムには、２つのグリッパを備える。第１グリッパを、投入マガジンから細片を引抜き、細片をワイヤボンダのボンディング領域に移送するよう構成したプラーグリッパとする。第２グリッパを、細片をボンディング領域から排出マガジンに移送し、細片を排出マガジンに押込むように構成したイジェクタグリッパとする。これらグリッパには、共通な軸に支持する３つのレバー（１６、１７、１８）と、単一のモータと、該モータの回転を上記３レバーの回転に変換する手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１マガジンから材料細片を引抜き、所定の方向に沿って該細片を移送する、又は所定の方向に沿って該細片を移送し、該細片を第２マガジンに押込むように、設計したグリッパに関する。

ワイヤボンダで基板に半導体チップの配線を行う際に、基板を投入マガジンから次々と取り出して、所定方向に沿って、ワイヤボンディング・ステーションへと移送し、該ステーションでワイヤボンディングを行った後、排出マガジンへと移送する。この移送システムには、異なるタスクを行う多数の異なる要素、即ち、プル機構、可動グリッパ、及びプッシュ機構を備える。プル機構により、投入マガジンから基板を引抜き、基板をグリッパに渡す。グリッパは基板を、まずワイヤボンディング・ステーションに移送し、その後基板をプッシュ機構に引渡す。プッシュ機構により基板を排出マガジン内へと押込む。

本発明の目的は、安価で高機能性を備えた移送システムを開発することである。

本発明による移送システムには、２つのグリッパを備え、第１グリッパには、プル機構を含み、第２グリッパには、プッシュ機構を含む。第１グリッパを、投入マガジンから細片を引抜き、細片をワイヤボンダのボンディング領域に移送するよう構成したプラーグリッパとする。第２グリッパを、細片をボンディング領域から排出マガジンに移送し、細片を排出マガジンに押込むよう構成したイジェクタグリッパとする。第１グリッパには、第１レバーの前端部に取着する第１ジョーを有する該第１レバーと、第２レバーの前端部に取着する第２ジョーを有する該第２レバーと、第３レバーの前端部に取着する第３ジョーを有する該第３レバーと、を備えており、第１ジョーと第２ジョーとで第１クランプを形成し、第１ジョーと第３ジョーとで第２クランプを形成し、モータと、該モータの回転を、３レバーの回転に変換する手段であって、それにより上記モータの第１位置において両クランプを開状態にし、上記モータの第２位置において第１クランプを閉状態に、第２クランプを開状態にし、上記モータの第３位置において第１クランプを開状態に、第２クランプを閉状態にする手段と、を備える。第２グリッパには、第１レバーの前端部に取着する第１ジョーを有する該第１レバーと、第２レバーの前端部に取着するタッカを有する該第２レバーと第３レバーの前端部に取着する第３ジョーを有する該第３レバーと、を備えており、第１ジョーと第２ジョーとでクランプを形成し、モータと、該モータの回転を、該３レバーの回転に変換する手段であって、それにより該モータの第１位置において上記クランプを開状態に、上記タッカを上昇位置にし、上記モータの第２位置において上記クランプを閉状態に、上記タッカを上昇位置にし、上記モータの第３位置において上記クランプを開状態に、上記タッカを下降位置にする手段と、を備える。

本明細書に組込まれ、本明細書の一部を構成する添付図により、本発明の１実施例又は複数の実施例について例示し、詳細な記述と共に、本発明の原理及び実施について説明するのに添付図を用いる。図面は正確な縮尺ではない。
本発明による２つのグリッパを備える移送システムを示す。 本発明によるグリッパの第１実施例を示す。 本発明によるグリッパの第１実施例を示す。 グリッパの詳細を示す。 グリッパの詳細を示す。 本発明によるグリッパの第２実施例を示す。

図１は、ワイヤボンダの一部を示す。直交座標系の方向を、ｘ、ｙ、ｚで表す。ワイヤボンダには、細片１を第１マガジン又は投入マガジン２から取り出して、細片１に取着する半導体チップ４を細片１に配線するボンディング・ステーション（図示せず）のボンディング領域３に該細片を移送すると共に、該細片１を第２マガジン又は排出マガジン５に移送する移送システムを備える。該移送システムには、ｘ方向に走るガイドレール８に担持する２つのグリッパ６及び７を備える。各グリッパ６、７には、固定的に設けたステータ１１に突出する電気コイル９又は１０を含む。コイル９とステータ１１とで、第１リニアモータを形成し、コイル１０とステータ１１とで、第２リニアモータを形成する。

第１グリッパ６は、細片１を投入マガジン２から引抜く、及び細片１をボンディング領域３へ移送するという、２つの機能を果たすようになっている。そのため、プラーグリッパと呼ぶ。第２グリッパ７も、細片１をボンディング領域３から排出マガジン５まで（細片１がマガジン５前に来るように）移送する、及び細片１を排出マガジン５内に押込む又は排出するといった、２つの機能を果たすようになっている。そのため、イジェクタグリッパと呼ぶ。各グリッパには、移送中に細片１を把持するクランプを備える。プラーグリッパ６には、３つのジョーを備え、イジェクタグリッパ７には、２つのジョー及びイジェクタを備える。しかしながら、両グリッパ６、７には、３ジョー又は２ジョー及びイジェクタを夫々作動させる同じ機構を備える。制御ユニット（図示せず）により各グリッパの運動及び運転を制御する。

本発明の第１実施例によるグリッパ、即ちプラーグリッパとして用いるグリッパについて、次に図２乃至図５を援用して詳しく説明する。図２は、グリッパの正面斜視図である。図３は、グリッパ背面の略平面図である。図４及び図５は、第１ジョー１２を作動する機構の詳細を示す。図２及び図３では、グリッパの殆どの部品が視認できるが、図４及び図５では一部の部品が視認できるのみである。グリッパには、３つのジョー１２、１３及び１４を備える。第１ジョー１２は、第２ジョー１３と第３ジョー１４の両方に対向して位置する長尺のジョーである。第１ジョー１２と第２ジョー１３とで、移送段階中に細片１を把持する第１クランプを形成する。第１ジョー１２と第３ジョー１４で、細片１を投入マガジン２から引抜く（図１）第２クランプを形成する。３つのジョー１２〜１４の各々は、下降位置か上昇位置かの２位置のどちらか一方を取ることができる。グリッパは、その後次のような異なる３状態を取ることができる。
状態１：第１ジョー１２は下降位置にあり、第２ジョー１３と第３ジョー１４は上昇位置にある。この状態では、グリッパは投入マガジン２とボンディング領域３との間を、細片１と接触せずに、往復移動可能である。
状態２：第１ジョー１２は上昇位置、第２ジョー１３は下降位置、第３ジョー１４は上昇位置にある。従って、第１クランプは、細片１が存在すれば、これを把持する。第２クランプは開状態であり、細片１が存在しても、これを把持しない。
状態３：第１ジョー１２は上昇位置、第２ジョー１３は上昇位置、第３ジョー１４は下降位置にある。第１クランプは開状態であり、細片１が存在しても、これを把持しない。第２クランプは閉状態であり、細片１を把持する。

状態１では、両クランプは開状態である。グリッパは、状態２及び状態３において、一方のクランプが閉状態であれば他方のクランプが開状態となるように、補完的に機能する。本発明によれば、グリッパはこれら３状態間で変化するのに１駆動部のみを備える：グリッパには、単一のモータ、好適には、ステッピング・モータ、そして該モータの回転をジョー１２、１３及び１４の上下運動に変換する手段を備える。好適な実施例では、これらの手段は、
-ｘ方向に走る共通の回転軸１９で支持する３本のレバー１６、１７及び１８であって、第１ジョー１２を第１レバー１６の前端部に取着し、第２ジョー１３を第２レバー１７の前端部に取着し、及び第３ジョー１４を第３レバー１８の前端部に取着して、各レバーをバネにより予張し、それによりレバー１６〜１８を無負荷状態で、第１ジョー１２と第２ジョー１３とで形成する第１クランプ、第１ジョー１２と第３ジョー１４とで形成する第２クランプを開状態とし、該両クランプで把持しないようにする該３レバー１６、１７及び１８と、
-第２レバー１７の後端部で支持する第１結合手段２０、及び第３レバー１８の後端部で支持する第２結合手段と、
-ｚ方向に走るガイドレールに可動に支持した２つのシャトル２２及び２３と、
-第１シャトル２２に取着した第１歯付ラック２４及び第２シャトル２３に取着した第２歯付ラック２５と、
-ｙ方向に走る軸２７に支持する歯車２６であって、該歯車２６の歯は歯付ラック２４、２５の歯と噛合い、モータで直接又はギアを介して駆動する歯車２６と、
-第１シャトル２２において変位可能に支持し、第１結合手段２０の方に突出する第１ロッド２８、及び第２シャトル２３において変位可能に支持し、第２結合手段２１の方に突出する第２ロッド２９と、
-第１ロッド２８に巻着し、第１シャトル２２と第１ロッド２８に固定した第１停止手段３１との間で圧縮し、それにより第１バネ３０を予張するようにした該第１バネ３０、及び第２ロッド２９に巻着し、第２シャトル２３と第２ロッド２９に固定した第２停止手段３３との間で圧縮し、それにより第２バネ３２を予張するようにした該第２バネ３２と、-ｙ方向に走る軸３５で回転可能に支持し、小輪３８を有する第４レバー３４と、
-第１シャトル２２に取着したプレート３６（図４を参照）であって、該プレート３６には鼻部３７を有し、該鼻部３７が、プレート３６の鼻部３７が小輪３８を通過すると、第４レバー３４をｘ方向に移動させるように、第４レバー３４の小輪３８と相互作用する該プレート３６と、
-ｚ方向に走る軸４０に支持する第５レバー３９（再び、図２参照）であって、第５レバー３９の第１端部を第４レバー３４の第２端部に結合させ、第５レバー３９の第２端部を第１レバー１６の後端部に結合させる、第５レバー３９と、から成る。第５レバー３９の第２端部と第１レバー１６の後端部を、楔形とし（図５参照）、即ち、これらは、ｘ方向に対して斜めに走る互いに対向する面を有し、それによりｘ方向に指向する第５レバー３９の第２端部の運動を、Ｚ方向に指向する第１レバー１６の第１端部の運動に変換する。従って、第４レバー３４の前後運動が、最終的に第１ジョー１２の上下運動となる。

グリッパの３つのジョー１２、１３及び１４の運転と作動について、以下に記述する。グリッパは、上記３状態間で所定の順序で、即ち状態２ -状態１ -状態３の順序で、モータを回動させて、前後に変化させることができる。グリッパが状態２にある、即ち第１クランプを形成するジョー１２と１３で細片１を把持していると仮定する。モータは第１位置に、歯車２６は第１位置にある。第１シャトル２２は上昇位置にあり、第１ロッド２８が、第２レバー１７の後端部で支持する第１結合手段２０を一定の力で押圧する。これにより、第１ロッド２８を第１シャトル２２に対して、第２レバー１７の後端部から離れる方向に向かい変位する。力は、第１シャトル２２の位置、この第１ロッド２８の変位程度及びバネ定数に従い、印加される。第２レバー１７の前端部は、従って下降位置となる。第２シャトル２３は下降位置にあり、第２ロッド２９は、第３レバー１８の後端部で支持する第２結合手段２１と接触しない。第３レバー１８は従って無負荷状態となり、該レバー１８のジョー１４は上昇位置となる。第１シャトル２２に取着したプレート３６の鼻部３７は、小輪３８の上方となり、小輪３８には作用しない。第４レバー３４の可動端部は、右側の第１位置（グリッパの背側から見たとき）にある。第５レバー３９の後端部も右側にあり、第５レバー３９の前端部は、左側にあり、それにより第１レバー１６の後端部は下降位置になる。従って、第１レバー１６の前端部は、上昇位置となる。第１ジョー１２を有する第１レバー１６の前端部が上昇位置となり、第２ジョー１３を有する第２レバー１７の前端部が下降位置となると、２つのジョー１２及び１３により細片１を把持する。これは、第３ジョー１４を有する第３レバー１８の前端部が上昇位置になり、２つのジョー１２及び１４で、細片１が存在しても、該細片１を把持しないためである。

状態２から状態１に変化するには、モータを時計回り方向に回動させて第２位置とする。モータが回動しながら、第１シャトル２２は負のｚ方向に下降移動し、同時に第２シャトル２３は正のｚ方向に上昇移動する。モータが第２位置に到達すると、第１シャトル２２と第２シャトル２３は両方共、第１ロッド２８と第２ロッド２９が夫々第１結合手段２０又は２１に接触しない位置になる。第２レバー１７の前端部及び第３レバー１８の前端部は、従って両方共上昇位置となる。よって、第１シャトル２２の運動により、第２レバー１７を回転軸１９周りに枢動させ、それにより第１ジョー１２を上昇位置へ移動させる。モータが第２位置に到達すると、プレート３６の鼻部３７は、第４レバー３４の小輪３８に作用し、それにより第４レバー３４の端部を、（図３で示すように）左側の第２位置にする。第４レバー３４の該端部を右側の第１位置から左側の第２位置へ移動させながら、第５レバー３９を軸４０について枢動させ、該第５レバー３９によって第１レバー１６を軸１９について枢動させ、それにより第１ジョー１２を最終的に下降位置に到達させる。グリッパはこの時点で、第１ジョー１２が下降位置、第２ジョー１３及び第３ジョー１４の両方が上昇位置にある状態１となる。そのため、両クランプは細片１を把持しない。

状態１から状態３に変化させるには、モータを更に時計回り方向に回動させて第３位置にする。モータが回転しながら、第１シャトル２２は再び負のＺ方向に下降移動し、同時に第２シャトル２３は正のＺ方向に上昇移動する。モータが第２位置に到達すると、第１ロッド２８は、第２レバー１７の後端部に支持する第１結合手段２０に接触しないが、第２ロッド２９は、再び第３レバー１８の後端部に支持する第２結合手段２１を押圧する。プレート３６の鼻部３７が第４レバー３４の小輪３８の下方となり、それにより第４レバー３４の端部を再び右側の第１位置にする。このため、結果的に第１ジョー１２がこの時点で上昇位置に、第２ジョー１３が上昇位置に、第３ジョー１４が下降位置となる。従って、第１ジョー１２と第２ジョー１３間で形成する第１クランプは細片１を把持せず、第１ジョー１２と第３ジョー１４間で形成する第２クランプは細片１を把持する。

図６では、本発明によるグリッパの第２実施例を示しており、該実施例をボンディング領域３（図１）から排出マガジン５まで移送し、細片１を排出マガジン５に押込むのに用いる。従って、イジェクタグリッパと呼ばれる。該イジェクタグリッパの構成は、プラーグリッパの構成と基本的に同じだが、以下で説明する幾つかの相違点がある。グリッパには、２つのジョー１２及び１３により形成する１つのクランプだけを有する。ここでは、第２ジョー１３を、第３レバー１８の前端部に取着する。第１ジョー１２の長さを、プラーグリッパの第１実施例より短くし、第２ジョー１３にだけ対向して位置するようにする。このようにして、第１ジョー１２と第２ジョー１３とで、細片１を移送するクランプを形成する。タッカ４１を第２レバー１７の前端部に取着する。第２レバー１７の前端部を上昇位置にすると、その結果タッカ４１が細片１の上方に距離を置いて存在し、細片１に接触しない。第２レバー１７の前端部を下降位置にすると、その結果タッカ４１が細片１の縁部に面し、それにより細片１を排出マガジン５内に押込むことができるようになる。運転中、イジェクタグリッパが、まず細片１をジョー１２及び１３で把持し、該細片１をボンディング領域から排出マガジン５に移動させる。その後、イジェクタグリッパはジョー１２及び１３を開き、所定距離後退し、タッカ４１を下降させ、細片１を排出マガジン５に押込む。

イジェクタグリッパには、ジャム検出機構を更に備える。残念ながら、基板が排出マガジン５のある部分で引っ掛る又は詰まることが、排出マガジン５の最終位置に到達する前に、しばしば発生する。そうなると、特に基板が比較的薄い場合には、基板が損傷する、或は破壊されてしまう可能性さえある。それを防止するために、イジェクタグリッパには、ジャム検出機構を備える。ジャム検出機構は、向かってタッカ４１側で第１ジョー１２に隣接して配設するローラ４２から成る。第２ジョー１３を、第１ジョー１２と対向するだけでなくローラ４２にも対向するように長くする。２つのジョー１２及び１３で細片１を把持すると、第２ジョー１３は細片１をまたローラ４２にも押圧する。細片１を通常状態で移送中は、ローラ４２は回動しない。しかし、細片１が何処かで引っ掛ると直ぐに、細片１は停止するが、一方グリッパ及び、グリッパと共に第２ジョー１３は依然として移動する。それによりローラ４２が回動する。このローラ４２の回動を、ローラ４２と連結した歯車４３と光バリアから成るセンサで検知する。ローラ４２が回動すると、歯車４３の歯が定期的に光バリアを開閉させる。ローラ４２の回動を検知すると、グリッパの移動を直ぐに停止させる及び／又はジョー１２及び１３を開状態にする。

本発明の実施例及び用途を示し記述したが、本開示の利益を享受する当業者には、本明細書で示した発明概念から逸脱することなく、上記以外の多数の変更例が可能であることは、明らかである。本発明は、従って、付記されたクレーム及びそれらの同等なものの精神を除いて、限定されない。

１ 細片
２ 投入マガジン
３ ボンディング領域
４ 半導体チップ
５ 排出マガジン
６、７ グリッパ
８ ガイドレール
９、１０ 電気コイル
１１ ステータ
１２、１３、１４ジョー
１６、１７、１８、３４、３９ レバー
１９、２７、３５、４０ 軸
２０、２１ 結合手段
２２、２３ シャトル
２４、２５ 歯付ラック
２６、４３ 歯車
２８、２９ ロッド
３０、３２ バネ
３１、３３ 停止手段
３６ プレート
３７ 鼻部
３８ 小輪
４１ タッカ
４２ ローラ

Claims (5)

1. 第１レバー（１６）の前端部に取着する第１ジョー（１２）を有する第１レバー（１６）と、
   第２レバー（１７）の前端部に取着する第２ジョー（１３）を有する第２レバー（１７）と、
   第３レバー（１８）の前端部に取着する第３ジョー（１４）を有する第３レバー（１８）と、を備えており、前記第１ジョー（１２）と前記第２ジョー（１３）とで第１クランプを形成し、前記第１ジョー（１２）と前記第３ジョー（１４）とで第２クランプを形成し、
   モータと、
   前記モータの回転を、前記３レバー（１６、１７、１８）の回転に変換する手段であって、それにより前記モータの第１位置において両クランプを開状態にし、前記モータの第２位置において前記第１クランプを閉状態に、前記第２クランプを開状態にし、前記モータの第３位置において前記第１クランプを開状態に、前記第２クランプを閉状態にする手段と、を備えること、
   を特徴とするグリッパ。
2. 第１レバー（１６）の前端部に取着する第１ジョー（１２）を有する第１レバー（１６）と、
   第２レバー（１７）の前端部に取着するタッカ（４１）を有する第２レバー（１７）と、
   第３レバー（１８）の前端部に取着する第３ジョー（１４）を有する第３レバー（１８）と、を備えており、前記第１ジョー（１２）と前記第２ジョー（１３）とでクランプを形成し、
   モータと、
   前記モータの回転を、前記３レバー（１６、１７、１８）の回転に変換する手段であって、それにより前記モータの第１位置において前記クランプを開状態に、前記タッカ（４１）を上昇位置にし、前記モータの第２位置において前記クランプを閉状態に、前記タッカ（４１）を上昇位置にし、前記モータの第３位置において前記クランプを開状態に、前記タッカ（４１）を下降位置にする手段と、を備えること、
   を特徴とするグリッパ。
3. 前記第２レバー（１７）の後端部に取着する第１結合手段（２０）と、
   前記第３レバー（１８）の後端部に取着する第２結合手段（２１）と、
   ｚ方向に走るガイドレールに移動可能に支持した、第１歯付ラック（２４）を有する第１シャトル（２２）、及び第２歯付ラック（２５）を有する第２シャトル（２３）と、
   前記モータによって駆動する歯車（２６）であって、該歯車（２６）の歯は歯付ラック（２４、２５）の歯と噛合う前記歯車（２６）と、
   前記第１シャトル（２２）において変位可能に支持し、前記第１結合手段（２０）の方に突出する第１ロッド（２８）、及び前記第２シャトル（２３）において変位可能に支持し、前記第２結合手段（２１）の方に突出する第２ロッド（２９）と、
   前記第１ロッド（２８）に巻着し、前記第１シャトル（２２）と前記第１ロッド（２８）に固定した第１停止手段（３１）との間で圧縮し、それにより第１バネ（３０）を予張する前記第１バネ（３０）、及び前記第２ロッド（２９）に巻着し、前記第２シャトル（２３）と前記第２ロッド（２９）に固定した第２停止手段（３３）との間で圧縮し、それにより第２バネ（３２）を予張する前記第２バネ（３２）と、を更に備えており、前記モータの前記第２位置において、前記第１ロッド（２８）は前記第１結合手段（２０）を押圧する一方、前記第２ロッド（２９）は前記第２結合手段（２１）に接触せず、前記モータの前記第３位置において、前記第１ロッド（２８）は前記第１結合手段（２０）に接触しない一方、前記第２ロッド（２９）は前記第２結合手段（２１）を押圧すること、を特徴とする請求項１又は２に記載のグリッパ。
4. 第４レバー（３４）と、
   第５レバー（３９）と、を更に備えており、
   前記第５レバー（３９）の第１端部を前記第４レバー（３４）の端部に結合し、前記第５レバー（３９）の第２端部を前記第１レバー（１６）の後端部に結合し、前記第５レバー（３９）の第２端部と前記第１レバー（１６）の後端部は、対向する表面を有し、楔形であり、
   前記第１シャトル（２２）に取着するプレート（３６）であって、鼻部（３７）を有する前記プレート（３６）と、を更に備えており、前記モータの前記第１位置において、前記鼻部（３７）は前記第４レバー（３４）に作用し、前記モータの前記第２及び第３位置において、前記鼻部（３７）は前記第４レバー（３４）に作用しないようにして、前記第４レバー（３４）の回転により結果的に、前記第１レバー（１６）の前端部を上下運動させること、
   を特徴とする請求項３に記載のグリッパ。
5. ローラ（４２）を有するジャム検出機構を更に備え、前記ローラ（４２）は前記第２ジョー（１３）に対向して位置すること、を特徴とする請求項２に記載のグリッパ。

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