JP3842192B2 - 部品実装装置及び部品検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装装置及び部品検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
[部品実装装置]
被実装部品、例えば半導体チップを相手部品に実装するためのチップボンディング装置が部品実装装置の一種として知られている。このチップボンディング装置では、ウェハを切断して得られたチップをリードフレーム上に搬送し、該リードフレーム上にチップを所定の接合圧にて押圧することにより、ボンディングを行っている。
【0003】
また近年では、エアベアリングシリンダを備えたボンディング装置が実用化されており、同ボンディング装置ではエアベアリングシリンダによってチップが搬送される。すなわち、エアベアリングシリンダのロッドの先端部に設けられた治具にチップを保持し、その状態で駆動装置によりシリンダを移動させることによりチップを搬送する。そして、エアベアリングシリンダのロッドの推力でボンディング用の接合圧を発生させている。
【0004】
図6に示すように、かかるエアベアリングシリンダ71は本体72を有し、この本体72にはロッド挿通孔73が形成されている。ロッド挿通孔73にはロッド74が挿通され、本体72の両端からロッド74の軸線方向の両端部がそれぞれ突出している。ロッド74の側面には、同側面から突出する圧力作用部75が設けられている。前記本体72のロッド挿通孔73を形成する内周面には、圧力作用部75を収容するシリンダ溝76が形成されている。シリンダ溝76は圧力作用部75によって同圧力作用部75を挟んだ2部屋に区画され、一方が推力室77、もう一方がキャンセル室78となっている。そして、圧力作用部75の各室77,78側に向けられた面は、それぞれ圧力作用面75a,75bとなっている。
【0005】
本体72の外周面には推力ポート79及びキャンセルポート80が形成されている。推力ポート79は通路81を介して推力室77に、キャンセルポート80は通路82を介してキャンセル室78に連通されている。両ポート79,80には図示しない圧力制御弁からの配管が接続される。このため、推力室77内の圧力及びキャンセル室78内の圧力がそれぞれ圧力制御弁により制御されると、その圧力に応じてロッド74の圧力作用面75,75bに作用する圧力が変化し、その圧力に応じてロッド74がその軸線方向へ移動する。
【0006】
本体72のロッド挿通孔73内周面における前記シリンダ溝76を挟んだ両端部には、環状の軸受け用多孔質体83がそれぞれ設けられている。多孔質体83の奥には流通溝84が形成され、本体72の外周面に形成されたベアリングポート85と通路86を介して連通されている。ベアリングポート85には図示しない圧力供給源からの配管が接続される。そして、ベアリングポート85に圧力供給源から加圧エアが供給されると、かかる加圧エアが通路86、流通溝84を介して多孔質体83に供給され、同多孔質体83内部を介してその内周面全体から噴出される。これにより、多孔質体83の内周面とロッド74の外周面との間に環状の圧力エア層が形成され、静圧がもたらされる。その結果、ロッド74が本体72の両端部で非接触支持される。
【0007】
かかる構成のエアベアリングシリンダ71は、ボンディング装置において次のように駆動制御される。すなわち、チップをウェハからリードフレーム上に配置するまで、図示しない制御装置により圧力制御弁が制御されて推力室77及びキャンセル室78がそれぞれ所定の圧力に制御され、ロッド74は中立位置で保持される。そして、ロッド74によりチップを所定の接合圧で押圧する際には、必要な接合圧が発生するように、制御装置により圧力制御弁を制御して推力室77内の圧力を所定圧に加圧制御する。
[部品検査装置]
部品検査装置として、被検査部品、例えば半導体チップの導電性等を検査する半導体検査装置が半導体の検査工程で用いられている。この半導体検査装置では、図10に示すように、半導体チップTにプローブ等の検査器具91を直接接触させることにより、そのチップTの検査を行うようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
[部品実装装置]
通常、ボンディング装置では、チップの搬送時、チップをリードフレーム上に配置する直前までは駆動装置によりエアベアリングシリンダ71を高速で移動させ、その後低速移動に変わりチップの配置、押圧が行われる。このため、リードフレームの上方ではエアベアリングシリンダ71はチップをリードフレーム上に配置する直前まで高速で下動することになる。このとき、エアベアリングシリンダ71のロッド74は、前述した通り、推力室77内の圧力及びキャンセル室78内の圧力がそれぞれ所定の圧力に制御されることにより、中立位置に保持されている。
【0009】
ところが、エアベアリングシリンダ71があまりに高速で下動するため、推力室77及びキャンセル室78内のエア圧によって保持されただけのロッド74はシリンダ71全体の動きに追随できず、慣性力によってロッド74が本体72に対して上方に変位してしまうことになる。すると、チップをリードフレーム上に配置する直前で高速移動から低速移動に変わったとき、上方にあったロッド74が今度は逆方向の慣性力により本体72に対して下方に変位してしまい、保持したチップをリードフレーム上に適切でない接合圧で押圧してしまうという問題があった。
【0010】
このようにロッド74が慣性力で不用意な動きをしてしまうという問題は、ボンディング装置以外の部品実装装置においても、エアベアリングシリンダを高速で移動させる場合には、同様に発生してしまう。
[部品検査装置]
図10に示すように、チップTにプローブ等の検査器具91を直接接触させた際には、チップTに外力が作用することは避けられない。そして、この外力によってチップTは移動してしまう。近年では、検査されるチップTは非常に小さいもので、たとえ作用する外力が微小であってもチップTは移動してしまうし、また、たとえ微小な移動であっても検査器具91との接触が適切に行われなくなってしまうという問題がある。
【0011】
そこで、検査器具91を接触させる際には、チップTを真空吸着させておくことでチップTを固定する構成が考えられる。しかしながら、非常に小さなチップTを真空吸着させることはほとんど不可能である。
【0012】
このような問題は、半導体検査装置以外の部品検査装置においても、被検査部品に検査器具による外力が作用する場合には、同様に発生してしまう。
【0013】
本発明は、以上のような問題を解消し得る部品実装装置及び部品検査装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
以下に、上記課題を解決し得る手段等について項を分けて列挙する。なお、必要に応じてその作用、効果、具体的手段等についても付記する。
【0015】
手段1.シリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にロッドをその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するエアベアリングシリンダを備え、当該エアベアリングシリンダを駆動してロッドの先端部に保持した被実装部品を相手部品の近傍まで搬送し、かつその被実装部品を相手部品に実装する部品実装装置において、
前記エアベアリングシリンダのロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態と、同ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とを切換可能に構成した部品実装装置。
【0016】
手段2.手段1において、被実装部品の搬送時にはロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とし、被実装部品を相手部品近傍まで搬送した後、加圧エアによりロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態に切り換えることを特徴とする部品実装装置。
【0017】
手段1によれば、エアベアリングシリンダのロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態と同ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とが切り換えられる。特に手段2によれば、被実装部品の搬送時にはロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とされ、被実装部品を相手部品近傍まで搬送した後、加圧エアによりロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態に切り換えられる。
【0018】
かかる場合、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とすることで、シリンダ本体に対してロッドが不用意に変位するといった不都合が防止できる。故に、ロッド先端部に被実装部品を保持し、その状態でエアベアリングシリンダを移動させる場合にも、ロッドの不用意な変位が抑制でき、ひいては被実装部品の実装を好適に実施することが可能となる。
【0019】
手段3.手段1又は2において、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態では、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とが面接触されることを特徴とする部品実装装置。
【0020】
手段3によれば、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とを面接触させることで、ロッド挿通孔の内周面に確実にロッドを当接させることができる。故に、手段1,2の効果をより一層確かなものとすることができる。
【0021】
手段4.手段1乃至3の何れかにおいて、前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、該吸引装置の吸引によりロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させるよう構成したことを特徴とする部品実装装置。
【0022】
手段4によれば、吸引装置の吸引によりロッドがロッド挿通孔の内周面に当接されるため、かかるロッドの当接状態を確実なものとし、実用上望ましい部品実装装置が実現できる。
【0023】
手段5.手段4において、前記ロッド挿通孔には、前記吸引装置による吸引部と反対側の部位に通路を介して加圧装置を接続し、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させる際、その反対側から加圧装置による加圧を行うよう構成したことを特徴とする部品実装装置。
【0024】
手段5によれば、吸引装置による吸引に加え、反対側からの加圧装置による加圧によりロッドの当接状態が保持される。故に、より一層好適な効果を得ることができる。
【0025】
手段6.被検査部品を把持し、その部品を把持した状態で検査を行う部品検査装置において、
前記部品の一側に当接されるストッパ面が設けられた固定部と、前記部品の他側に当接されるロッドとを備え、
そのロッドをシリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するように構成し、
そのロッドの移動方向をストッパ面へ接離する方向に指向させ、
そのロッドのストッパ面側への移動によりストッパ面とロッドとによって前記部品を把持した状態で前記ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制するように構成した部品検査装置。
【0026】
手段6によれば、シリンダ本体に対して非接触支持されかつ長手方向に移動し得るロッドをストッパ面に向けて移動させると、部品が固定部に設けられたストッパ面とロッドとの間で挟持される。この状態で、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制することで、部品が確実に固定される。その結果、部品に対して外力が加わる検査を行っても、部品の位置ずれを生じることがない。しかも、シリンダ本体に対して非接触支持されたロッドを利用して部品を挟持している。かかるロッドは非接触支持されていることからその移動において摩擦が生じない。このため、微小な推力の制御を行うことができる。これにより、挟持の際に生じる応力を非常に小さくすることができ、かかる応力に弱い部品であっても、当該部品を破壊することなく挟持することができる。
【0027】
手段7.被検査部品を把持し、その部品を把持した状態で検査を行う部品検査装置において、
前記部品の一側に当接されるストッパ面、及びその部品が載置される載置面が設けられた固定部と、前記部品の他側に当接されるロッドとを備え、
そのロッドをシリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するように構成し、
そのロッドの移動方向をストッパ面へ接離する方向に指向させ、
そのロッドのストッパ面側への移動によりストッパ面とロッドとによって前記部品を把持した状態で前記ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制するように構成し、
さらに、前記ストッパ面及び載置面には加圧エアを噴出して部品を浮上させる浮上手段を備えた部品検査装置。
【0028】
手段7によれば、シリンダ本体に対して非接触支持されかつ長手方向に移動し得るロッドをストッパ面に向けて移動させると、部品が固定部に設けられたストッパ面とロッドとの間で挟持される。この状態で、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制することで、部品が確実に固定される。その結果、部品に対して外力を加える検査を行っても、部品の位置ずれを生じることがない。しかも、シリンダ本体に対して非接触支持されたロッドを利用して部品を挟持している。かかるロッドは非接触支持されていることからその移動において摩擦が生じない。このため、微小な推力の制御を行うことができる。これにより、挟持の際に生じる応力を非常に小さくすることができ、かかる応力に弱い部品であっても、当該部品を破壊することなく挟持することができる。
【0029】
ここで、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させるとロッドの軸心位置が当接前後で若干ずれるため、部品に対してそのずれに基づく外力が作用する。また、部品を載置面に直接載置するとロッドの移動により部品の一側がストッパ面と当接するまで部品は載置面上を移動するため、当該部品と載置面との間に摩擦が生じる。そこで、固定部側において浮上手段によって部品を浮上させておき、ロッドの移動と同期させてその浮上量を徐々に減少させれば、部品に加わる外力を低減することができるし、部品と載置面との間に摩擦が発生することを防止できる。
【0030】
手段8.手段6又は7において、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態では、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とが面接触されることを特徴とする部品検査装置。
【0031】
手段8によれば、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とを面接触させることで、ロッド挿通孔の内周面に確実にロッドを当接させることができる。故に、手段6,7の効果をより一層確かなものとすることができる。
【0032】
手段9.手段6乃至8の何れかにおいて、前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、該吸引装置の吸引によりロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させるよう構成したことを特徴とする部品検査装置。
【0033】
手段9によれば、吸引装置の吸引によりロッドがロッド挿通孔の内周面に当接されるため、かかるロッドの当接状態を確実なものとし、実用上望ましい部品検査装置が実現できる。
【0034】
手段10.手段9において、前記ロッド挿通孔には、前記吸引装置による吸引部と反対側の部位に通路を介して加圧装置を接続し、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させる際、その反対側から加圧装置による加圧を行うよう構成したことを特徴とする部品検査装置。
【0035】
手段10によれば、吸引装置による吸引に加え、反対側からの加圧装置による加圧によりロッドの当接状態が保持される。故に、より一層好適な効果を得ることができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
以下に、第1の実施形態について図1乃至図5を参照しつつ説明する。なお、図1乃至図3はエアベアリングシリンダを示す一部断面図であり、図4はエアベアリングシリンダの動作を示す概略図であり、図5は部品実装装置を示す概略斜視図である。なお、図2は図1におけるロッドを別の側面(90度回転させた側面)からみた状態を示している。
【0037】
図5に示されているように、部品実装装置としてのチップボンディング装置1は、図示しない回動軸を中心として回動可能に設けられた回動筒部2と、同回動筒部2の外周面に基端が固定された連結部3と、同連結部3の先端に上下動可能に設けられたエアベアリングシリンダ4とを備えている。エアベアリングシリンダ4のロッド13の下端には被実装部品としてのチップTを保持するための治具5が設けられている。そして、図示しない制御装置Sの制御により図示しない駆動装置Kが駆動され、これにより回動筒部2が回動したり、エアベアリングシリンダ4が連結部3に対して上下動したりする。なお、被実装部品としては半導体チップTに限らず、例えば光デバイス等の光学部品を用いることもできる。
【0038】
このボンディング装置1では、まず、ウェハWを切断して得られたチップT上にエアベアリングシリンダ4を配置し、その状態でエアベアリングシリンダ4を下動させて治具5でチップTを保持する。その後、チップTを保持したままエアベアリングシリンダ4を上動させる。次いで、回動筒部2を回動させてエアベアリングシリンダ4を相手部品としてのリードフレームF上に配置させる。その後、エアベアリングシリンダ4を下動させてチップTをリードフレームF上の実装位置に配置し、さらに所定の接合圧で押圧することによりボンディングが行われる。
【0039】
ここで、前記エアベアリングシリンダ4は、次のような構成を備えている。
【0040】
すなわち、図1及び図2に示すように、エアベアリングシリンダ4は本体11を有し、この本体11にはロッド挿通孔12が形成されている。ロッド挿通孔12にはロッド13がその軸線方向(長手方向)に移動可能に挿通され、本体11の両端からロッド13の軸線方向の両端部がそれぞれ突出している。このロッド挿通孔12及びロッド13はその横断面形状が四角形状に形成されている。ロッド13の側面には、同側面から突出する一対の圧力作用部14がロッド13の中心軸線を中心として対称となるように設けられている。前記本体11のロッド挿通孔12の内周面には、圧力作用部14を収容する一対のシリンダ溝15が形成されている。シリンダ溝15は圧力作用部14によって同圧力作用部14を挟んだ2部屋に区画され、一方が推力室16、もう一方がキャンセル室17となっている。そして、圧力作用部14の各室側に向けられた面は、それぞれ圧力作用面14a,14bとなっている。
【0041】
本体11の外周面には推力ポート18及びキャンセルポート19が形成されている。推力ポート18は通路20を介して推力室16に、キャンセルポート19は通路21を介してキャンセル室17に連通されている。両ポート18,19には圧力供給源Pに接続された圧力制御弁B1,B2からの配管L1,L2が接続される。このため、各ポート18,19に加圧エアが供給されると、加圧エアが通路20,21を介して対応する室16,17に供給され、各室16,17が加圧雰囲気となる。そして、推力室16内の圧力とキャンセル室17内の圧力がそれぞれ所定の圧力となるように、制御装置Sにより圧力制御弁B1,B2が制御される。なお、この制御装置Sはエアベアリングシリンダ4を駆動する駆動装置Kの制御も行う。
【0042】
本体11のロッド挿通孔12内周面における前記シリンダ溝15を挟んだ両端部には、環状の軸受け用多孔質体22がそれぞれ、同多孔質体22の内周面がロッド挿通孔12の内周面と面一となるように設けられている。多孔質体22の奥には流通溝23が形成され、流通溝23は本体11の外周面に形成されたベアリングポート24と通路25を介して連通されている。
【0043】
ベアリングポート24には、制御装置Sの制御によりベアリングポート24が圧力供給源Pにつながる場合と、ベアリングポート24が吸引装置としての真空装置V(例えば、真空ポンプ)とつながる場合とに切り換える切換装置C(例えば、切換弁)からの配管L3が接続されている。真空装置Vはベアリングポート24と真空装置Vがつながった場合に、制御装置Sにより駆動される。
【0044】
そして、ベアリングポート24と圧力供給源Pとがつながるとベアリングポート24に加圧エアが供給され、加圧エアが通路25、流通溝23を介して多孔質体22に供給される。加圧エアは多孔質体22内部を介してその内周面全体から噴出される。これにより、多孔質体22の内周面とロッド13の外周面との間に環状の圧力エア層が形成され、静圧がもたらされる。その結果、ロッド13が本体11の両端部で非接触支持される。他方、ベアリングポート24と真空装置Vがつながると、真空装置Vが駆動されてベアリングポート24に真空圧が作用する。これにより、通路25を介して多孔質体22の内周面とロッド13の側面(より具体的には、Y側面)との間に多孔質体22の内周面側への吸引力が作用する。そして、通路25が流通溝23内に開口する箇所の付近にある多孔質体22がロッド13の吸引部となっている。
【0045】
また、本体11の外周面には加圧ポート26が設けられている。加圧ポート26は、通路27を介してロッド13の圧力作用部14が設けられていない側面のうちの一方(X側面)と多孔質体22との間に連通している。加圧ポート26には圧力供給源Pにつながる加圧装置A(例えば、圧力制御弁)からの配管L4が接続されている。加圧装置Aは制御装置Sにより駆動制御される。
【0046】
そして、制御装置Sにより加圧装置Aが駆動されると、加圧ポート26には加圧エアが供給され、通路27を介してロッド13の前記X側面と多孔質体22との間に噴出される。これにより、図3に示すように、ロッド13をロッド挿通孔12の内周面に押圧する力が発生し、ロッド13のX側面とは反対の側面(Y面)がロッド挿通孔12の内周面に押圧される。この加圧エアによる押圧力と前述した多孔質体22の内周面側への吸引力とがあいまって、ロッド13はロッド挿通孔12の内周面に密着し、その状態でロッド13の移動が規制される(ロック状態)。
【0047】
ボンディング装置1では、かかる構成のエアベアリングシリンダ4を次のように制御駆動する。
【0048】
すなわち、まず、制御装置Sは圧力制御弁B1を制御して、ロッド13でチップTを押圧するのに必要な接合力が発生するように推力室16内の圧力を所定の圧力に調整する。この圧力がロッド13の圧力作用面14aに作用することにより、ロッド13はその先端に設けられた治具5でチップTを保持した状態で、中立位置から下動した位置に移動する。この状態で、チップTをリードフレームF上に配置する直前まで、制御装置Sは、ベアリングポート24と真空装置Vとがつながるように切換装置Cを切り換えるとともに、真空装置V及び加圧装置Aを制御し、図3及び図4(a)に示すように、ロッド13がロッド挿通孔12の内周面を押圧するロック状態とする。このときロッド13は本来の中心軸線からずれた状態となっている。ロッド13はロック状態とされているため、エアベアリングシリンダ4が高速で下動する場合でも慣性力によりロッド13が本体に対して不用意に変位することはない。
【0049】
次に、チップTをリードフレームF上に配置する直前の位置までエアベアリングシリンダ4が下動すると、図4(b)に示すように、ロッド13のロック状態は解除される。すなわち、制御装置Sは、ベアリングポート24と真空装置Vとがつながるように切換装置Cを切り換えるとともに、真空装置V及び加圧装置Aを制御して、ロッド13が本体11に対し加圧エアによって非接触支持された状態とする。なお、推力室16内の圧力は必要な押圧力が発生するように調整された圧力で維持されている。この状態からエアベアリングシリンダ4は低速で下動する。このときは、エアベアリングシリンダ4の下動が低速であるため、ロッド13がロック状態とされていなくてもロッド13が慣性力により不用意に変位することはない。
【0050】
エアベアリングシリンダ4が低速で下動すると、図4(c)に示すように、チップTはリードフレームF上の実装位置に配置される。そして、さらにエアベアリングシリンダ4が低速で下動しつづけると、図4(d)に示すように、本体11が下動を続けるため、このときロッド13にはチップTをリードフレームF上に押圧する押圧力が発生する。これにより、チップボンディングが行われる。
【0051】
このように、本実施形態のボンディング装置1では、チップTをリードフレームF上に配置する直前まで、制御装置Sは切換装置C、真空装置V及び加圧装置Aを制御して、ロッド13がロッド挿通孔12の内周面を押圧するロック状態とするため、エアベアリングシリンダ4が高速で下動する場合でもロッド13が慣性力により不用意に変位するのを防止することができる。
[第2の実施形態]
以下に、第2の実施形態について図7乃至図9を参照しつつ説明する。なお、図7は部品検査装置を示す一部断面図であり、図8は部品検査装置による被検査部品の固定操作を示す一部断面図であり、図9は部品検査装置の別の実施形態を示す断面図である。
【0052】
部品検査装置としての半導体検査装置31は、図7に示すように、エアベアリングシリンダ32と、被検査部品としての半導体チップTを載置する固定部としての治具33とを備えている。なお、被検査部品としては半導体チップ3に限らず、例えば光デバイス等の光学部品を用いることもできる。
【0053】
エアベアリングシリンダ32は本体34を有し、この本体34には本体34の設置面Gに対して平行にロッド挿通孔35が形成されている。ロッド挿通孔35にはロッド36が挿通され、本体34の両端からロッド36の軸線方向の両端部がそれぞれ突出している。このロッド挿通孔35及びロッド36はその横断面形状が四角形状に形成されている。
【0054】
ロッド36はその軸線方向の中間部位で、同一形状でありながら軸線方向に対する横断面積が一段階小さくなるように形成されている。すなわち、ロッド36は横断面積の大きい第1ロッド部36aと、横断面積の小さい第2ロッド部36bとから構成され、両ロッド部36a,36bの横断面積の違いにより形成される段部37を有している。そして、この段部37によって形成される面が圧力作用面38となっている。前記本体34のロッド挿通孔35の内周面には、ロッド36の段部37がその空間内に配置されるように環状のシリンダ溝39が形成されている。なお、以下では第1ロッド部36a側をロッド36の先端として説明する。
【0055】
本体34の外周面には推力ポート41が形成されている。推力ポート41は通路42を介してシリンダ溝39に連通されている。推力ポート41には圧力供給源Pに接続された圧力制御弁B3からの配管L5が接続される。このため、推力ポート41に制御装置Sにより圧力制御弁B1で所定の圧力に制御された加圧エアが供給されると、その加圧エアが通路42を介してシリンダ溝39内に供給されて、シリンダ溝39内が所定の圧力に調整される。そして、シリンダ溝39内の圧力に応じてロッド36の圧力作用面38に作用する圧力が変化し、その圧力に応じてロッド36がその先端側へ移動する。
【0056】
本体34のロッド挿通孔35内周面における前記シリンダ溝39を挟んだ両端部には、環状の軸受け用多孔質体43がそれぞれ、同多孔質体22の内周面がロッド挿通孔35の内周面と面一となるように設けられている。多孔質体43の奥には流通溝44が形成され、流通溝44はその底面のロッド36下側で開口する通路45を介して本体34の外周面に形成されたベアリングポート46と連通されている。
【0057】
ベアリングポート46には、制御装置Sの制御によりベアリングポート46が圧力供給源Pにつながる場合と、ベアリングポート46が真空装置V(例えば、真空ポンプ)とつながる場合とに切り換える切換装置C(例えば、切換弁)からの配管L6が接続されている。真空装置Vはベアリングポート46と真空装置Vがつながった場合に、制御装置Sにより駆動される。
【0058】
そして、ベアリングポート46と圧力供給源Pとがつながるとベアリングポート46に加圧エアが供給され、加圧エアが通路45、流通溝44を介して多孔質体43に供給される。加圧エアは多孔質体43内部を介してその内周面全体から噴出される。これにより、多孔質体43の内周面とロッド36の外周面との間に環状の圧力エア層が形成され、静圧がもたらされる。その結果、ロッド36が本体34の両端部で非接触支持される。他方、ベアリングポート46と真空装置Vがつながると、真空装置Vが駆動されてベアリングポート46に真空圧が作用する。これにより、多孔質体43の内周面とロッド36の下面との間に多孔質体43の内周面側への吸引力が作用する。そして、通路45が流通溝44内に開口する箇所の付近にある多孔質体43がロッド36の吸引部となっている。
【0059】
また、本体34の外周面には加圧ポート47が設けられている。加圧ポート47は通路48を介してロッド36の上面と多孔質体43との間に連通している。加圧ポート47には圧力供給源Pにつながる加圧装置A(例えば、圧力制御弁)からの配管L7が接続されている。加圧装置Aは制御装置Sにより駆動制御される。そして、制御装置Sにより加圧装置Aが駆動されると、加圧ポート47には加圧エアが供給され、通路48を介してロッド36の上面と多孔質体43との間に噴出される。
【0060】
もう一つの構成部品である治具33は、エアベアリングシリンダ32の本体34が設置された設置面G上に、第1ロッド部36aの前方に設置されている。そして、エアベアリングシリンダ32のロッド36の延長上にチップ検査部51を備えている。このチップ検査部51は、設置面Gと平行に形成されたチップ載置面52と、同チップ載置面52に対して垂直に形成されたストッパ面53とから構成されている。このため、チップ検査部51はその縦断面がL字状に形成されている。
【0061】
以上のように構成された半導体検査装置31では、まず、図示しない搬送装置により、図8(a)に示すように、半導体チップTがチップ検査部51のチップ載置面52に載置される。このとき、エアベアリングシリンダ32では、制御装置Sにより切換装置Cを制御してベアリングポート46が圧力供給源Pにつなげられ、ベアリングポート46に加圧エアが供給されている。これにより、加圧エアが多孔質体43の内周面全体から噴出され、ロッド36が本体34の両端部で非接触支持されている。
【0062】
次に、図8(b)に示すように、推力ポート41に制御装置Sにより圧力制御弁B3で所定の圧力に制御された加圧エアが供給されると、その加圧エアが通路42を介してシリンダ溝39内に供給されて、シリンダ溝39内が所定の圧力に調整される。これにより、シリンダ溝39内の圧力に応じてロッド36の圧力作用面38に作用する圧力が変化し、その圧力に応じてロッド36がその先端側へ移動する。ロッド36がその先端側へ移動すれば、ロッド36の先端面がチップTの側面に当接することになる。推力ポート41に供給される加圧エアは、ロッド36の先端面がチップTの側面に当接し、さらにチップTをチップ検査部51のストッパ面53に当接させその状態でチップTを押圧しうるだけの推力、具体的には、10mg程度の推力が発生するように、その圧力が制御装置S及び圧力制御弁B3により制御される。
【0063】
次いで、制御装置Sにより切換装置Cを制御してベアリングポート46が真空装置Vにつなげられるとともに、真空装置Vが駆動されてベアリングポート46に真空圧が作用する。これにより、多孔質体43の内周面とロッド36の下面との間に多孔質体43の内周面側への吸引力が作用する。それに加え、制御装置Sにより加圧装置Aが駆動され、加圧ポート47に加圧エアが供給される。これにより、加圧エアが通路48を介してロッド36の上面と多孔質体43との間に噴出され、ロッド36をロッド挿通孔35の内周面下側に押圧する力が発生し、図8(c)に示すように、ロッド36の下面がロッド挿通孔35の内周面下側に押圧される。この加圧エアによる押圧力と前述した多孔質体43の内周面側への吸引力とがあいまって、ロッド36はロッド挿通孔35の内周面下側に密着し、その状態でロッド36の移動が規制される(ロック状態)。
【0064】
その結果、チップ載置面52に載置されたチップTがストッパ面53に当接した状態でチップTを押圧したままロッド36がロック状態となることから、治具33のチップ検査部51にあるチップTはその移動が規制される。なお、このとき、ロッド36の先端面と当接したチップTには下方向への応力が作用することになるが、ロッド36の推力は10mg程度の推力であるため、実用上ほとんど問題はない。
【0065】
その後、このチップTに対しプローブ等の図示しない検査器具を当接させて検査が行われる。このとき、検査器具からチップTに対して外力が作用しても、チップTの移動が規制されているためにチップTが移動して位置ずれしてしまうことがなく、適切な検査を行うことができる。
【0066】
しかも、エアベアリングシリンダ32は本体34に対してロッド36が非接触支持されているため、例えば10mg程度といった微小な推力の制御を行うことができる。このため、応力に弱いチップTを用いたとしてもロッド36の推力でチップTが破壊されることを防止できる。
【0067】
なお、図9に示すように、図示しない搬送装置によりチップTを治具33のチップ載置面52に載置する際、チップTを浮上させた状態で載置されるように治具33を構成してもよい。すなわち、チップ検査部51を構成するチップ載置面52には、同面52と面一となるように浮上手段としての第1多孔質体54が埋設されている。また、ストッパ面53には同面53と面一となるように浮上手段としての第2多孔質体55が埋設されている。第1多孔質体54の奥には流通溝56が形成され、流通溝56は治具33の外周面に設けられた第1浮上用ポート57と通路58を介して連通されている。第2多孔質体55の奥には流通溝59が形成され、流通溝59は治具33の外周面には設けられた第2浮上用ポート60と通路61を介して連通されている。両浮上用ポート57,60はそれぞれ圧力供給源Pに接続された圧力制御弁B4,B5からの配管が接続されている。なお、第2多孔質体55は省略することも可能である。
【0068】
この構成では、制御装置Sにより圧力制御弁B4,B5を制御し、チップTを浮上させるのに必要な圧力に制御された加圧エアが第1浮上用ポート57及び第2浮上用ポート60に供給され、この加圧エアが通路を介して第1多孔質体54及び第2多孔質体55から噴出される。この状態で、図示しない搬送装置によりチップTがチップ載置面52に載置される。このとき、両多孔質体54,55から加圧エアが噴出しているため、チップTはチップ載置面52から浮上した状態で載置される。
【0069】
その後、制御装置Sにより各圧力制御弁B3,B4,B5を制御して第1多孔質体54及び第2多孔質体55から噴出される加圧エアの圧力、ロッド36の推力がそれぞれ制御される。すなわち、チップTがチップ載置面52から浮上した状態で、ロッド36の移動と同期させてチップTの浮上量を徐々に減少させる。これにより、最終的には仮想線で示したように、チップTがチップ載置面52上に載置され、かつその一側がストッパ面53に当接し他側がロッド36の先端部に当接してロッド36の推力により押圧された状態でチップTが保持される。
【0070】
この構成によれば、ロッド36がロック状態となった際にその軸心位置が若干ずれることでチップTに対してそのずれに基づく外力が作用するが、かかる外力を低減することができる。また、チップ載置面52に載置されたチップTをストッパ面53に当接させる際に、チップ載置面52とチップTとの間に摩擦が生じることがなく、チップTを保護することができる。
【0071】
また、本実施形態では、ロッド挿通孔35及びロッド36の横断面形状を四角形状としたが、その他の形状であってもよい。ただ、ロッド36の回り止めやロッド36がロッド挿通孔35の内周面に押圧された状態で確実にロッド36を保持するには角形状であることが望ましい。
【0072】
第1実施形態及び第2実施形態では、エアベアリングシリンダ4,32に、加圧ポート26,47及び加圧装置A等を設けて、ロッド13,36の側面に加圧エアを噴出するように構成したが、かかる構成は必ずしも設けなくてよい。もっとも、ロッド13,36のロックを確実に行うためには、加圧装置A等を設けた方が好ましい。
【0073】
第1実施形態及び第2実施形態では、環状の軸受け用多孔質体22,43をその内周面がロッド挿通孔12,35の内周面と面一となるように設けたが、ロッド挿通孔12,35の内周面から若干突出するように設けてもよい。この場合、厳密にはロッド13,36は多孔質体22,43の内周面に押圧されることになる。
【0074】
第1実施形態及び及び第2実施形態における各多孔質体22,43,54,55は、例えば焼結アルミニウム、焼結銅、焼結ステンレス等の金属材料によって構成することができるが、それ以外にも、焼結三フッ化樹脂、焼結四フッ化樹脂、焼結ナイロン樹脂、焼結ポリアセタール樹脂等の合成樹脂材料や、焼結カーボン、焼結セラミックスなどによって構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のチップボンディング装置に用いられたエアベアリングシリンダを示す一部断面図。
【図2】図1におけるロッドを別の側面からみた状態を示す一部断面図。
【図3】ロッドのロック状態を示す一部断面図。
【図4】第1実施形態のチップボンディング装置によるチップボンディング工程を示す概略図。
【図5】第1実施形態のチップボンディング装置の概略斜視図。
【図6】第1実施形態の従来技術を示す一部断面図。
【図7】第2実施形態の半導体検査装置を示す一部断面図。
【図8】第2実施形態の半導体検査装置による半導体チップの把持操作を示す一部断面図。
【図9】第2実施形態の半導体検査装置の別の実施形態を示す断面図。
【図10】第2実施形態の従来技術を示す一部拡大図。
【符号の説明】
1…部品実装装置としてのチップボンディング装置、4…エアベアリングシリンダ、11…シリンダ本体、12…ロッド挿通孔、13…ロッド、25…通路、27…通路、31…部品検査装置としての半導体検査装置、33…固定部としての治具、34…シリンダ本体、35…ロッド挿通孔、45…通路、48…通路、36…ロッド、54,55…浮上手段としての多孔質体、52…載置面としてのチップ載置面、53…ストッパ面、A…加圧装置、F…相手部品としてのリードフレーム、T…被実装部品又は被検査部品としての半導体チップ、V…吸引装置としての真空装置。
Claims (9)
- シリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にロッドをその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するエアベアリングシリンダを備え、当該エアベアリングシリンダを駆動してロッドの先端部に保持した被実装部品を相手部品の近傍まで搬送し、かつその被実装部品を相手部品に実装する部品実装装置において、
前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、
前記エアベアリングシリンダのロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態と、前記吸引装置の吸引により同ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とを切換可能に構成し、
被実装部品の搬送時にはロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とし、被実装部品を相手部品近傍まで搬送した後、加圧エアによりロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態に切り換えることを特徴とする部品実装装置。 - シリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にロッドをその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するエアベアリングシリンダを備え、当該エアベアリングシリンダを駆動してロッドの先端部に保持した被実装部品を相手部品の近傍まで搬送し、かつその被実装部品を相手部品に実装する部品実装装置において、
前記エアベアリングシリンダのロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態と、同ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とを切換可能に構成し、
被実装部品の搬送時にはロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とし、被実装部品を相手部品近傍まで搬送した後、加圧エアによりロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態に切り換えることを特徴とする部品実装装置。 - シリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にロッドをその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するエアベアリングシリンダを備え、当該エアベアリングシリンダを駆動してロッドの先端部に保持した被実装部品を相手部品の近傍まで搬送し、かつその被実装部品を相手部品に実装する部品実装装置において、
前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、
前記エアベアリングシリンダのロッドをシリンダ本体に非接触支持した状態と、前記吸引装置の吸引により同ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態とを切換可能に構成したことを特徴とする部品実装装置。 - 請求項1又は3記載の部品実装装置において、前記ロッド挿通孔には、前記吸引装置による吸引部と反対側の部位に通路を介して加圧装置を接続し、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させる際、その反対側から加圧装置による加圧を行うよう構成したことを特徴とする部品実装装置。
- ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態では、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とが面接触されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の部品実装装置。
- 被検査部品を把持し、その部品を把持した状態で検査を行う部品検査装置において、
前記部品の一側に当接されるストッパ面が設けられた固定部と、前記部品の他側に当接されるロッドとを備え、
そのロッドをシリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するように構成し、
そのロッドの移動方向をストッパ面へ接離する方向に指向させ、
前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、
前記ロッドのストッパ面側への移動によりストッパ面とロッドとによって前記部品を把持した状態で、前記吸引装置の吸引により前記ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制するように構成した部品検査装置。 - 被検査部品を把持し、その部品を把持した状態で検査を行う部品検査装置において、
前記部品の一側に当接されるストッパ面、及びその部品が載置される載置面が設けられた固定部と、前記部品の他側に当接されるロッドとを備え、
そのロッドをシリンダ本体に設けられたロッド挿通孔にその長手方向に移動可能に挿通し、そのロッドを加圧エアによってシリンダ本体に非接触支持するように構成し、
そのロッドの移動方向をストッパ面へ接離する方向に指向させ、
前記ロッド挿通孔には通路を介して吸引装置を接続し、
前記ロッドのストッパ面側への移動によりストッパ面とロッドとによって前記部品を把持した状態で、前記吸引装置の吸引により前記ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させて当該ロッドの長手方向への移動を規制するように構成し、
さらに、前記ストッパ面及び載置面には加圧エアを噴出して部品を浮上させる浮上手段を備えた部品検査装置。 - 請求項6又は7記載の部品検査装置において、前記ロッド挿通孔には、前記吸引装置による吸引部と反対側の部位に通路を介して加圧装置を接続し、ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させる際、その反対側から加圧装置による加圧を行うよう構成したことを特徴とする部品検査装置。
- ロッドをロッド挿通孔の内周面に当接させた状態では、ロッド側面とロッド挿通孔の内周面とが面接触されることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の部品検査装置。
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