JP4118596B2

JP4118596B2 - Connecting device and manufacturing device

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Publication number: JP4118596B2
Application number: JP2002140380A
Authority: JP
Inventors: 昭人吉元
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2008-07-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載すべきステムに対して用いられる接続装置、ならびに、半導体装置の製造ラインにおいて用いられる製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ等の光素子に代表される半導体素子を備える半導体装置は、リードを備えるステムの台座上に半導体素子が搭載されている構成を有する。ステムのリードの一端はステムの台座上の半導体素子に電気的に接続されており、該リードの他端は台座の外部に露出している。ステム上の半導体素子に係る電気信号は、ステムのリードを介して半導体素子に送受される。本件出願人は、このような半導体装置に係る従来技術として、特開平６−５９９０号公報および特開２０００−３４０８７５号公報に開示される技術を提案している。
【０００３】
特開平６−５９９０号公報には、略円筒型のステムに半導体レーザチップを搭載した構成の半導体レーザ用パッケージが開示されている。特開平６−５９９０号公報のステムの平面形状は、対向した２つの円弧と対向した２つの弦とで囲まれてなる略長円形状をしている。さらに、ステムの上記略長円形状の円弧部分が、半導体レーザチップの発光点位置を決めるための基準となる基準部にされている。特開２０００−３４０８７５号公報には、放熱用ブロックを兼ねるステムの台座に半導体発光素子を搭載した構成の半導体発光装置が開示されている。特開２０００−３４０８７５号公報のステムは複数本のリードを有し、該複数のリードの台座に対して半導体発光素子とは反対側に伸びている部分が、樹脂によって一体化されて固定されている。
【０００４】
従来、半導体装置の組立装置は、ステムのリードを通じて半導体素子に対して電気信号を送受しつつ、半導体素子をアセンブリしている。また半導体装置の検査装置は、ステムのリードを通じて半導体素子に対して電気信号を送受しつつ、半導体素子の特性を検査測定している。本件出願人は、このような組立装置および検査装置に代表される半導体装置の製造装置において、半導体装置をクランプし位置決めする機構を、特開２００１−１７７１７４号公報で提案している。
【０００５】
特開２００１−１７７１７４号公報の位置決め機構は、特開平６−５９９０号公報に開示されるような略長円型のステムを精度良く正確にクランプし位置決めするためのものである。前記位置決め機構において、まず、搬送用のサブテーブルに搭載されたステムの台座の下方から複数本の突上げピンが当接し、予め定めるクランプ位置までステムを突上げる。次いで、Ｕ字溝を有する可動側クランプ爪を備えたクランプ位置決め部が、ステムをクランプし位置決めする。さらに、突上げピンと一体化されているコンタクトプローブが、ステムのリードに当接し、リードに対して電気信号を送受する。
【０００６】
また、上述の製造装置において半導体装置をクランプし位置決めする機構が、特開平５−２４３４２７号公報に開示されている。特開平５−２４３４２７号公報の接続装置は、半導体装置の位置決め時に、導電性を有するコンタクト部材を半導体装置のステムのリードに当接させている。電気信号送受用のプローブは、コンタクト部材に対して鉛直方向下方から上方に移動してコンタクト部材に当接し、コンタクト部材を介してリードに電気信号を送受する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の半導体装置の製造装置において、ステムのリードからステム内部の半導体素子に対する電気信号を送受するために、半導体装置を予め定めるクランプ位置まで突上げるための部品に、電気信号送受用のプローブが設置されている事が多い。しかしながら、１台の製造装置において、多数の半導体装置を順次入替えつつ半導体装置をクランプし位置決めする動作を繰返す場合、半導体装置のステムのリードへのプローブの従来のコンタクト手法では、半導体装置をクランプ位置まで突上げる部品にプローブが設置されている。このため、予め定めるクランプ位置まで半導体装置が繰返し上昇下降させられると、半導体装置の上昇下降動作に伴ってプローブから引出されている電気配線も動くため、電気配線の曲げ屈曲運動が繰返されるので、疲労に起因する断線が電気配線に発生する恐れがある。
【０００８】
また、上述の位置決め手順を用いる製造装置において、半導体装置をクランプする部品の下部に、半導体装置を突上げる部品が配置される。このため、製造装置の内部空間において、半導体装置のステムのリードにプローブを当接させるための部品を配置するために必要充分な空間を確保することが困難である。
【０００９】
さらにまた、上述の位置決め手順を用いる検査装置において、該光素子の特性を検査測定するためには、ステムのリードから送受される電気信号に対する光素子の応答を計測する部品が必要である。同様に、位置決め手順を用いる上述の組立装置において、ステム内の光素子をアセンブリするためには、ステムに対するアセンブリヘッドが必要である。上述の製造装置では、半導体装置をクランプする部品の周囲に計測用の部品およびアセンブリヘッドが配置されるため、半導体装置を突上げる部品とプローブを配置するために必要充分な空間を確保することが困難である。
【００１０】
また、特開２０００−３４０８７５号公報に開示されているような、ステムのリードが樹脂でモールドされている樹脂パッケージタイプの半導体装置では、ステムのリードがステム本体の周囲に平行に配置されている。このため、上述したような、ステムのリードの延伸方向に平行にプローブを移動させるような従来のリードコンタクト手法では、リードへプローブを直接コンタクトさせることが難しい。
【００１１】
さらにまた特開平５−２４３４２７公報に開示されるように、従来技術の半導体装置の製造装置において、電気信号送受用のプローブは、半導体装置のステムのリードに対してリードの延伸方向と平行な向きに動き、半導体装置の下方から該リードに当接される事が多い。しかしながら、リードが曲がっている場合、上述のように動くプローブはリードに正確にコンタクトすることが困難であるため、プローブとリードとの間で接触不良が起こり、半導体装置内の半導体素子に対する電気信号の送受ができなくなる。これによって、半導体装置の検査工程での歩留りの低下、および半導体装置の組立工程での歩留りの低下が招かれる。また、半導体装置の検査工程および組立工程に先立って、リードの曲りを修正するための工程が別途必要となるため、工数の増加、ならびに費用およびコストの増加の要因になる。
【００１２】
また、特開平５−２４３４２７公報の位置決め機構を備える検査装置では、被処理物である半導体装置のステムのリードを、円筒状のコンタクト部材に設けられている挿入孔に差込む構成になっている。このため、リードが曲っている場合、該リードをコンタクト部材の挿入孔に差込むことが困難になる。これによって、半導体装置の検査工程での歩留りの低下、半導体装置の組立工程での歩留りの低下、および半導体装置の製造ラインにおける工程の増加が招かれる。
【００１３】
本発明の目的は、プローブから引出される電気配線の断線を防止可能な接続装置、ならびに該接続装置を備えた半導体装置の製造装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子を搭載すべきステムのリードへの接続装置であって、
ステムのリードに当接させるべきプローブと、
ステムをクランプし、位置決めを行なう固定手段と、
ステムのリードにプローブを当接させる当接手段とを含み、
前記当接手段が、１以上のプローブをそれぞれ収納する少なくとも１つのホルダーと、各ホルダーにそれぞれ設けられる案内ピンとを含み、
前記固定手段が、該ホルダーを案内するための溝を有する案内部材を含み、
前記接続装置が、
ホルダーの案内ピンをそれぞれ案内すべき溝を有する外部案内部材と、
該外部案内部材を摺動させる駆動手段とをさらに含むことを特徴とする接続装置である。
【００１５】
本発明に従えば、接続装置は、半導体レーザ等の光素子に代表される半導体素子を搭載すべきステムのリードに、プローブを当接させる。接続装置において、固定手段と当接手段とプローブとが一体化されており、固定手段の移動に伴って、当接手段およびプローブが移動する。これによって、接続装置が処理すべきステムを入替える際、および処理対象のステムを位置決めする際に、プローブから引出されている電気配線が動くことがなくなるため、電気配線が断線する恐れがなくなる。
また、接続装置において、案内ピンを有するホルダーにプローブが収納されている。外部案内部材の摺動に伴って、ホルダーの案内ピンが外部案内部材の溝内を移動し、案内ピンの移動に伴ってホルダーが固定手段の案内部材の溝内を移動するので、プローブが移動する。接続装置がこのような構成をとることによって、リニアガイド等の部品が不要となるため、固定手段の上部および下部に十分な空間がない場合においても、接続装置を構成することができる。これによって、接続装置の小型化、薄形化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、前記当接手段が、前記ステムのリードの延伸方向に対して横方向から、該リードに前記プローブを当接させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、接続装置において、ステムのリードの延伸方向に対して横方向から、該リードにプローブが当接させられる。この結果接続装置は、ステムのリードが多少曲がっていてもリードにプローブを当接させることができる。これによって、接続装置を用いる工程における歩留りの低下を抑えることができ、さらに、接続装置を用いる工程の工数および費用コストの増加を抑えることができる。また、接続装置は、リードが露出している構成のステムだけでなく、リードが樹脂でモールドされている構成のステムにも対応することができる。
【００１８】
また本発明は、前記プローブが２以上ある場合、前記当接手段が、全てのプローブを前記ステムのリードに同時に当接させることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、接続装置において、プローブが２以上ある場合、全てのプローブが同期して動き、ステムのリードに同時に当接させられる。これの結果、プローブがリードに当接する際にステムが傾く恐れがなくなるため、ステムの位置ずれを防ぐことができる。これによって、ステムに既に搭載されている半導体素子の特性を計測する場合、精度良く正確に特性を計測することができる。
【００２２】
また本発明は、前記固定手段の案内部材が、前記ステムをクランプし位置決めするためのクランプ爪として形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、接続装置において、ホルダーを案内すべき溝を有する案内部材は、ステムをクランプし位置決めするためのクランプ爪として形成されている。この結果、固定手段の案内部材とクランプ爪とを共用化することができるので、接続装置の装置の小型化、薄型化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を、さらに図ることができる。
【００２４】
また本発明は、前記駆動手段が、前記ステムのリードの延伸方向に対して横方向に、前記外部案内部材を摺動させることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、接続装置において、ステムのリードの延伸方向に対して横方向に、外部案内部材が摺動させられる。これによって、接続装置の小型化、薄形化、部品点数の削減化およびコストの削減化の実現をさらに図ることができる。かつ、固定手段の上部および下部に充分な空間がない場合であっても、接続装置を確実に構成することができる。
【００２６】
また本発明は、上述の接続装置と、
前記接続装置に対して、該接続装置の固定手段にクランプされている前記ステムのリードの延伸方向と平行な方向に配置されており、該ステムに対する処理を行う処理装置とを含むことを特徴とする製造装置である。
【００２７】
本発明に従えば、製造装置は、上述の接続装置と処理装置とを含み、接続装置に対してステムのリードの延伸方向と同方向に、処理装置が配置されている。接続装置の前記延伸方向と同方向には、処理手段の配置に充分な空間が空いているので、処理装置の設置が容易である。これによって、製造装置を容易に構成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である接続装置１の構成を示す下面図である。図２は、図１の接続装置１の構成を示す上面図である。図３は、図１の接続装置１を含む製造装置２の外観を示す斜視図である。図１〜図３を合せて説明する。
【００２９】
図１および図２に示す接続装置１は、被処理物であるステム３を位置決めして保持し、かつ該ステム３内の半導体素子との間で電気信号を送受する。被処理物として取扱われるステム３は、電気信号送受用のリード４と、半導体素子を搭載すべき台座５とを含む。図１の例では、リード４はステム３の台座５の搭載面に対して垂直に伸びている。これに限らず、ステム３の台座５の搭載面に対してリード４が平行または斜めに伸びていてもよい。なお、被処理物であるステム３には、半導体素子が未搭載であってもよく、半導体素子が既に搭載されていてもよい。半導体素子は、たとえば、半導体レーザに代表される光素子によって実現される。以後の説明では、被処理物は、特開平６−５９９０号公報に開示されているような略長円型ステム３であり、半導体素子が既に搭載されているものと仮定する。
【００３０】
図１および図２に示すように、接続装置１は、概略的には、１以上のプローブ７と、固定部８と、当接部９とを含む。プローブ７は、被処理物であるステム３のリード４への電気信号の送受のための治具である。固定部８は、ステム３をクランプし、位置決めする。接続装置１は、固定部８によって位置決めされているステム３のリード４に、プローブ７を当接させる。接続装置１内において、固定部８と当接部９とプローブ７とは一体化されており、固定部８の移動に伴って、当接部９およびプローブ７が移動する。これによって、接続装置１が処理すべきステム３を入替える際、および処理対象のステム３を位置決めする際に、プローブ７から引出されている電気配線が動くことがなくなるため、電気配線が断線する恐れがなくなる。
【００３１】
当接部９は、好ましくは、ステム３のリード４の延伸方向に対して横方向から、該リード４にプローブ７を当接させる。この結果接続装置１は、ステム３のリード４が多少曲がっていてもリード４にプローブ７を当接させることができる。これによって、接続装置１を用いる工程における歩留りの低下を抑えることができ、さらに、接続装置１を用いる工程の工数および費用コストの増加を抑えることができる。また、接続装置１は、リード４が露出している構成のステム３だけでなく、リード４が樹脂でモールドされている構成である樹脂パッケージタイプのステム３にも対応することができる。
【００３２】
またプローブ７が２以上ある場合、当接部９は、好ましくは、全てのプローブ７を前記ステム３のリード４に同時に当接させる。これの結果、プローブ７がリード４に当接する際にステム３が傾く恐れがなくなるため、ステム３の位置ずれを防ぐことができる。これによって、ステム３内の半導体素子の特性を計測する場合、精度良く正確に特性を計測することができる。
【００３３】
好ましくは、前記接続装置１は、１以上のプローブ７と固定部８と当接部９とに加えて、外部案内部材１１と駆動部１２とをさらに含む。当接部９は、少なくとも１つのホルダー１３を少なくとも含む。単一のホルダー１３は、１以上のプローブ７をそれぞれ収納しており、かつ、案内ピン３３を備えている。固定部８は、ホルダー１３を案内するための溝１５を有する案内部材１４を少なくとも含む。さらに好ましくは、固定部８の案内部材１４は、ステム３をクランプし位置決めするためのクランプ爪として形成されている。外部案内部材１１は、ホルダー１３の案内ピン３３をそれぞれ案内すべき溝１６を有する。駆動部１２は、外部案内部材１１を摺動させる。
【００３４】
このような構成の接続装置１においては、外部案内部材１１の摺動に伴って、ホルダー１３の案内ピン３３が外部案内部材１１の溝１６内を移動し、案内ピン３３の移動に伴ってホルダー１３が固定手段の案内部材１４の溝１５内を移動するので、プローブ７が移動する。接続装置１がこのような構成をとることによって、リニアガイド３７等の部品が不要となるため、固定部８の上部および下部に十分な空間がない場合においても、接続装置１を構成することができる。これによって、接続装置１の小型化、薄形化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を図ることができる。
【００３５】
さらに好ましくは、固定部８の案内部材１４は、ステム３をクランプし位置決めするためのクランプ爪として形成される。この結果、固定部８の案内部材１４とクランプ爪とを一体化することができるので、接続装置１の小型化、薄型化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を、さらに図ることができる。
【００３６】
また好ましくは、駆動部１２によって、ステム３のリード４の延伸方向に対して横方向に、外部案内部材１１が摺動する。これによって、接続装置１の小型化、薄形化、部品点数の削減化およびコストの削減化の実現をさらに図ることができる。かつ、固定部８の上部および下部に充分な空間がない場合であっても、接続装置１を確実に構成することができる。
【００３７】
図３に示すように、製造装置２は、図１および図２の接続装置１の他に、処理装置２１を最低限含む。接続装置１は、被処理物であるステム３を位置決めして保持し、かつ該ステム３内の半導体素子との間で電気信号を送受する。処理装置２１は、接続装置１にクランプされているステム３に対する処理を行う。処理装置２１は、接続装置１に対して、接続装置１に保持されるステム３のリード４の延伸方向に平行な方向に配置されている。
【００３８】
製造装置２がステム３の検査装置である場合、処理装置２１は、たとえば、接続装置１によってクランプされているステム３のリード４への電気信号の送受に伴って、ステム３に既に搭載されている半導体素子を観察する観察装置によって実現される。また処理装置２１は、製造装置２がステム３の組立て装置である場合、処理装置２１は、たとえば、接続装置１によってクランプされているステム３のリード４への電気信号の送受に伴って、ステム３または該ステム３に既に搭載されている半導体素子に対して加工を施す加工装置、いわゆるアセンブリヘッドによって実現される。
【００３９】
図３の製造装置２は、具体的には、接続装置１と処理装置２１とに加えて、被処理物であるステム３の入替えに係る入替え装置２２を含む。入替え装置２２は、具体的には、回転テーブル２３と、複数のサブテーブル２５と、突上げ部２７とを含む。突上げ部２７と処理装置２１との間に、接続装置１が配置される。円盤状の回転テーブル２３は、該回転テーブル２３の周縁部の一部が接続装置１と突上げ部２７との間に位置するように、配置される。
【００４０】
回転テーブル２３は、テーブル２３の円中心を軸として、円周方向に角変位自在になるように、構成されている。回転テーブル２３の周縁部には、回転テーブル２３の円周に沿って円形に並ぶように、複数の嵌合孔２４が形成されている。サブテーブル２５は、回転テーブル２３の面に垂直な方向に着脱可能になるように、回転テーブル２３の嵌合孔２４にそれぞれ嵌合される。この結果、回転テーブル２３の周縁部には、複数のサブテーブル２５が、回転テーブル２３の円周に沿って円形に並ぶように、配列される。各サブテーブル２５の中央には、ステム３保持用の孔２６が形成されている。被処理物であるステム３は、サブテーブル２５の中央の孔２６にセットされる。突上げ部２７は、接続装置１と突上げ部２７との間である予め定める待機位置ＰＡに回転テーブル２３のいずれか１つのサブテーブル２５が在る状況下において、該サブテーブル２５を突上げる。これによって、いずれか１つのステム３が、接続装置１に向って移動させられる。
【００４１】
図３の製造装置２において、接続装置１の鉛直方向下部には、回転テーブル２３と突上げ部２７とが既に配置されているので、他の装置を配置するだけの空間を充分に取ることは困難である。また接続装置１の鉛直方向上部には、観察装置が既に配置されているので、他の装置を配置するだけの空間を充分に取ることは難しい。図３の製造装置２に用いられる接続装置１は、被処理物であるステム３をクランプし位置決めするための固定部８と、該ステム３へプローブ７を当接させるための当接部９との両方を備えている。このため、接続装置１に対してステム３のリード４の延伸方向と同方向には、他の装置の配置に充分な空間が空いている。これによって、処理装置２１の設置が容易であり、さらには、回転テーブル２３および突上げ部２７の設置も容易である。これによって、製造装置２を極めて容易に構成することができる。
【００４２】
図３を参照して、製造装置２の動作を、以下に概略的に説明する。被処理物であるステム３は、搬送用ベルト２８によって製造装置２の近傍に搬送され、ピックアップ・プレース装置２９によって、予め定めるセット位置ＰＢにあるサブテーブル２５の孔にセットされる。セット位置ＰＢは、回転テーブル２３の周縁部が通過すべき位置であって待機位置ＰＡ以外の位置であり、たとえば、回転テーブル２３の回転軸を挟んで前述の待機位置ＰＡから最も遠い位置である。
【００４３】
ステム３のセット後、回転テーブル２３が角変位する。セットされたステム３が待機位置ＰＡに至ると、矢印Ｃで示すように、回転テーブル２３の面の垂直方向に平行に突上げ部２７が上昇し、ステム３をサブテーブル２５と共に接続装置１へ案内する。接続装置１は、ステム３をクランプしつつ位置決めし、該ステム３のリード４にプローブ７を当接させる。次いで、プローブ７からリード４を介してステム３内の半導体素子に電気信号が供給される。同時に、処理装置２１が、半導体素子に対する処理を行う。計測終了後、回転テーブル２３の面の垂直方向に平行に突上げ部２７が下降する。この結果、ステム３は、サブテーブル２５と共に回転テーブル２３の嵌合孔２４に戻る。サブテーブル２５復帰後、未処理のステム３を搭載する次のサブテーブル２５が待機位置ＰＡに至るように、回転テーブル２３が角変位する。
【００４４】
回転テーブル２３の角変位によって処理済のステム３を搭載するサブテーブル２５が予め定めるリリース位置ＰＣに至ると、ピックアップ・プレース装置２９によってステム３が該サブテーブル２５から取外されて、搬送用ベルトへ２８と搬出される。リリース位置ＰＣは、回転テーブル２３の周縁部が通過すべき位置であって待機位置ＰＡおよびセット位置ＰＢ以外の位置であり、たとえば、セット位置ＰＢの隣である。以上の手順で、ステム３が処理される。
【００４５】
図１および図２の例では、固定部８の案内部材１４が、固定側クランプ爪３１と可動側クランプ爪３２とを含んで構成されている。固定側クランプ爪３１は、半導体素子をクランプすべきクランプ位置を挟んで、可動側クランプ爪３２と対向する。固定側クランプ爪３１および可動側クランプ爪３２は電気的絶縁体によって形成される。固定側クランプ爪３１および可動側クランプ爪３２は、ステム３を繰返しクランプしても摩耗ならびに変形しない程度の強靭な硬度を必要とする。このため、好ましくは、固定側クランプ爪３１および可動側クランプ爪３２は、ジルコニアに代表されるようなセラミック材料によって形成される。
【００４６】
１対のホルダー１３は電気的絶縁体で形成されている。好ましくは、ホルダー１３は、エコノール樹脂に代表されるエンジニアリング・プラスチックで形成されている。これは、エンジニアリング・プラスチックは、加工性が良くかつ高い寸法精度を出スことが可能なためである。各ホルダー１３には、１以上のプローブ７と案内ピン３３とが備え付けられている。
【００４７】
また図１および図２の例では、外部案内部材１１の案内溝１５が、固定側クランプ爪３１および可動側クランプ爪３２それぞれに形成されており、各クランプ爪３１，３２の案内溝１５にホルダー１３がそれぞれ嵌込まれている。ホルダー１３が案内溝１５に倣って滑らかに摺動することができる程度に、各クランプ爪３１，３２の案内溝１５は精度良く形成されている。
【００４８】
図１および図２の例では、外部案内部材１１は、平板状の部材によって実現される。板状の外部案内部材１１には、ホルダー１３の案内ピン３３を案内するための第１案内溝１６が形成されている。ホルダー１３の案内ピン３３が第１案内溝１６に倣って滑らかに摺動することができる程度に、外部案内部材１１の第１案内溝１６は精度良く形成されている。
【００４９】
図１および図２の例では、接続装置１は、固定側クランプ板３５、可動側クランプ板３６、リニアガイド３７、およびプレート駆動部３８をさらに含む。固定側クランプ爪３１は、固定側クランプ板３５に取付けられている。可動側クランプ爪３２は、可動側クランプ板３６に取付けられている。固定側クランプ板３５と可動側クランプ板３６とは、リニアガイド３７を介して連結されている。固定側クランプ板３５は、予め定める位置に固定されている。可動側クランプ板３６は、固定側クランプ板３５と平行に配置されており、矢印Ｄで示すような固定側クランプ板３５の面と平行な予め定める方向に沿って、固定側クランプ板３５に接近離反が可能なように、構成されている。プレート駆動部３８は、可動側クランプ板３６を矢印Ｄで示す方向に沿って平行移動させる。この結果、可動側クランプ板３６が固定側クランプ板３５に接近および離反するのに伴い、固定側クランプ爪３１と可動側クランプ爪３２とがステム３をクランプおよびアンクランプする。
【００５０】
接続装置１におけるステム３のクランプ動作は以下の通りである。クランプ動作に先立ち、接続装置１の固定側クランプ板３５および可動側クランプ板３６とは、両クランプ爪３１，３２の間隔がサブテーブル２５の幅よりも広い状態で待機している。突上げ部２７は、被処理物であるステム３を、サブテーブル２５ごと、固定側クランプ爪３１と可動側クランプ爪３２との間の空間に移動させる。ステム３の移動に応答して、プレート駆動部３８が、可動側クランプ板３６を、両クランプ爪３１，３２を相互に近付ける方向に、固定側クランプ爪３１と可動側クランプ爪３２とがステム３を挟込むまで、移動させる。この結果、ステム３がサブテーブル２５ごとクランプされつつ位置決めされる。次いで、位置決め後のステム３のリード４にプローブ７が当接される。接続装置１におけるステム３のアンクランプ動作は、上記のクランプ動作と全く逆の動作で実現される。
【００５１】
なお、プレート駆動部３８がクランプ板３５，３６を平行移動させる構成に代って、クランプ板３５，３６を省略してプレート駆動部３８がクランプ爪３１，３２を直接平行移動させる構成であってもよい。また図３の製造装置２において、突上げ部２７がステム３を単体で突上げ、接続装置１がステム３を単体でクランプし位置決めしても良い。サブテーブル２５ごとステム３を取扱う場合、取扱うステム３の外形状が異なっても接続装置１の構成を変更する必要がないので、製造装置２の汎用性が増す。
【００５２】
図１および図２の例では、固定側クランプ板３５に１以上の案内ピン３９がさらに設けられており、外部案内部材１１に固定側クランプ板３５の案内ピン３９と同数の第２案内溝４０がさらに設けられている。固定側クランプ板３５の案内ピン３９には切欠きがそれぞれ形成されている。固定側クランプ板３５の案内ピン３９が第２案内溝４０に倣って滑らかに摺動することができる程度に、外部案内部材１１の第２案内溝４０は精度良く形成されている。駆動部１２は、固定側クランプ板３５の案内ピン３９が外部案内部材１１の第２案内溝４０にそって摺動するように、可動側クランプ板３６を平行移動させる。
【００５３】
上述した接続装置１において、固定側クランプ爪３１の案内溝１５およびホルダー１３、可動側クランプ爪３２の案内溝１５およびホルダー１３、外部案内部材１１の第１案内溝１６およびホルダー１３の案内ピン３３、ならびに、外部案内部材１１の第２案内溝４０および固定側クランプ板３５の案内ピン３９は、それぞれ、案内溝と嵌込む部材とが１０以上９９μｍ以下程度の隙間をそれぞれ保つように、非常に精度良く加工されており、かつ、案内溝内を嵌込む部材が非常に滑らかに摺動するように、案内溝と嵌込む部材との接触面の表面が仕上げられている。
【００５４】
図４（Ａ）は、コンタクトＯＦＦ状態における接続装置１の正面図である。図４（Ｂ）は、コンタクトＯＦＦ状態における接続装置１の側面図である。図５（Ａ）は、コンタクトＯＮ時における接続装置１の正面図である。図５（Ｂ）は、コンタクトＯＮ時における接続装置１の側面図である。コンタクトＯＦＦ状態とは、ステム３が位置決めされている状況下でプローブ７がステム３のリード４に当接していない状態である。コンタクトＯＮ状態とは、前記状況下で、プローブ７がステム３のリード４に当接している状態である。図１および図２は、コンタクトＯＦＦ状態における接続装置１を示している。
【００５５】
図１の接続装置１において、コンタクトＯＦＦ状態からコンタクトＯＮ状態へと移行する際のコンタクト動作について、図１〜図５を用いて以下に説明する。最初に、図４に示すコンタクトＯＦＦの状態から、駆動部１２が図の矢印Ｅの方向へ動くと、板状の外部案内部材１１が固定側クランプ板３５の案内ピン３９に倣いながら、矢印Ｅの方向に動く。次に、外部案内部材１１が矢印Ｅの方向に動くのに伴い、ホルダー１３の案内ピン３３が外部案内部材１１の案内溝１６に案内されて、矢印Ｆで示すように該案内ピン３３同士が互いに近づく方向に動く。この結果、ホルダー１３が矢印Ｆの方向に動くため、該ホルダー１３に保持されるプローブ７がステム３のリード４に対して横方向から当接し、図５に示すようなコンタクトＯＮ状態になる。またコンタクトＯＮ状態からからコンタクトＯＦＦ状態への移行動作は、上記のコンタクトＯＦＦ状態からからコンタクトＯＮ状態への移行動作と全く逆の動作で実現される。
【００５６】
外部案内部材１１の第１案内溝１６内のうち、コンタクトＯＦＦ状態においてホルダー１３の案内ピン３３が位置する側の部分である一端側部分の長手方向は、ホルダー１３が移動すべき方向と外部案内部材１１が移動すべき方向とをベクトル合成した方向になっている。外部案内部材１１の第１案内溝１６内のうち、コンタクトＯＮ状態においてホルダー１３の案内ピン３３が位置する側の部分である他端側部分の長手方向は、駆動部１２によって外部案内部材１１が摺動すべき方向と平行になっている。第１案内溝１６の一端側部分と他端側部分との境界は、コンタクトＯＮ状態においてプローブ７が達するべき位置に応じて定められる。このような外部案内部材１１を用意することによって、単一の駆動部１２によって複数のホルダー１３を同期して摺動させることができ、かつ第１案内溝１６の形状によってプローブ７の動作を容易に制御することができる。また、外部案内部材１１の第２案内溝４０の長手方向は、駆動部１２によって外部案内部材１１が摺動すべき方向と平行になっている。
【００５７】
図１の接続装置１は、単一の駆動部１２で複数のホルダー１３を駆動している。複数の各ホルダー１３を動かすタイミングは、外部案内部材１１の案内溝１６の形状によって、それぞれ自由に設定することができる。しかしながら、複数のホルダー１３を動かすタイミングがずれると、プローブ７がステム３のリード４に当接するタイミングがずれるため、クランプ位置決めされたステム３が傾く場合がある。ステム３が傾くと、光素子ユニットの特性を精度良く計測することができない等の悪影響が生じる。このため、通常は、ステム３を傾かせないために、複数のプローブ７がステム３のリード４に対して同時に当接するように、ホルダー１３の動作タイミングを正確に合せて設定し、外部案内部材１１の案内溝１６を設定に合せて精度良く加工しておくことが望ましい。
【００５８】
以上説明したように、図１の接続装置１はリニアガイド３７等の部品を使用しないため、非常に少ない部品点数で構成することができ、かつ、ステム３と同等またはそれ以下の厚さの空間内に構成することができる。これによって、ステム３をクランプすべき位置の鉛直方向上部および下部に充分な空間がない場合においても、プローブ７当接機構およびクランプ機構をクランプすべき位置に簡単に構成することができる。したがって、接続装置１の小型化、薄型化、部品点数の削減およびコストの削減が実現できる。また図１の接続装置１は、ステム３の入替え動作時およびステム３のクランプ位置決め動作時に、プローブ７に接続した電気配線が動くことがないので、これら動作中に電気配線が断線することがなくなる。
【００５９】
従来技術において説明したような、ステム３のリード４へのプローブ７の当接技術は、図６に示すように、ステム３のリード４の延伸方向に平行な方向に沿って下からプローブ７を移動させてリード４に当接させる。この場合、リード４が曲がっているならば、リード４にプローブ７を正確に当接させることができないため、プローブ７の接触不良が発生する。また従来技術の当接技術では、ステム３のリード４が樹脂でモールドされているような樹脂パッケージタイプのステム３において、リード４にプローブ７を正確に当接させることが困難である。
【００６０】
これに対して、図１〜図５に示す本実施形態のステム３のリード４へのプローブ７の当接技術は、図７に示すように、ステム３のリード４の延伸方向に直交する方向からプローブ７を移動させてリード４に当接させる。この場合、図７に示すように、リード４が多少曲っていても、リード４にプローブ７を当接させることができるため、プローブ７の接触不良の発生が防止される。また本実施形態の当接技術では、前述の樹脂パッケージタイプのステム３においても、リード４にプローブ７を正確に当接させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の当接技術において、ステム３のリード４内においてプローブ７を当接させるべき位置は、リード４の先端よりもステム３の台座５に近いほうが好ましい。これは、リード４の延伸方向に直交する方向からプローブ７をリード４に当接させる場合、コンタクトする位置がリード４の根元に近いほうが、リード４の曲りに対してより効果的なためである。
【００６２】
本実施の形態の接続装置１および製造装置２は、これらの他、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変形実施が可能である。また、図１の接続装置１および製造装置２の各構成部品の詳細な構成および動作は、それぞれ、同じ効果が得られるならば、上述の構成および動作に限らず、他の構成および動作によって実現されてもよい。たとえば、本発明の実施の形態では、特開平６−５９９０号公報に開示されているような略長円型ステム３を被処理物として説明したが、これはステム３の形状を限定するものではなく、他の形状のステム３を被処理物としてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、接続装置において、信号送受用のプローブと、半導体素子を搭載すべきステムをクランプし位置決めする固定手段と、該ステムのリードにプローブを当接させるための当接手段とが、一体化されている。これによって、接続装置が処理すべきステムを入替える際、および処理対象のステムを位置決めする際に電気配線が断線する恐れがなくなる。したがって、製造装置の耐久性が増す。
また、接続装置において、案内ピンを有するホルダーに、プローブが収納されている。外部案内部材の摺動に伴って、ホルダーの案内ピンが外部案内部材の溝内を移動し、案内ピンの移動に伴ってホルダーが固定手段の案内部材の溝内を移動するので、プローブが移動する。これによって、接続装置の小型化、薄形化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を図ることができる。
【００６４】
また本発明によれば、接続装置において、ステムのリードの延伸方向に対して横方向から、該リードにプローブが当接させられる。これによって、接続装置は、ステムの構造に関らず、接続装置を用いる工程における歩留りの低下を抑えることができ、さらに、接続装置を用いる工程の工数および費用コストの増加を抑えることができる。
【００６５】
さらにまた本発明によれば、接続装置において、プローブが２以上ある場合、全てのプローブが同期して動き、ステムのリードに同時に当接させられる。これによって、ステムに既に搭載されている半導体素子の特性を計測する場合、精度良く正確に特性を計測することができる。
【００６７】
さらにまた本発明によれば、接続装置において、ホルダーを案内すべき溝を有する案内部材は、ステムをクランプし位置決めするためのクランプ爪として形成されている。これによって、接続装置の装置の小型化、薄型化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現を、さらに図ることができる。
【００６８】
また本発明によれば、接続装置において、ステムのリードの延伸方向に対して横方向に、外部案内部材が摺動させられる。これによって、接続装置の小型化、薄形化、部品点数の削減化、およびコストの削減化の実現をさらに図ることができる。
【００６９】
また以上のように本発明によれば、製造装置は、上述の接続装置と処理装置とを含み、接続装置に対してステムのリードの延伸方向と同方向に、処理装置が配置されている。これによって、製造装置を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である接続装置１の下面図である。
【図２】図１の接続装置１の上面図である。
【図３】図１の接続装置１を含む製造装置２の概略的な構成を示す斜視図である。
【図４】コンタクトＯＦＦ状態の図１の接続装置１を示す正面図および側面図である。
【図５】コンタクトＯＮ状態の図１の接続装置１を示す正面図および側面図である。
【図６】ステムのリードに対する従来技術のプローブの当接手法を示す図である。
【図７】ステムのリードに対するの本実施形態のプローブの当接手法を示す図である。
【符号の説明】
１接続装置
２製造装置
３ステム
４ステムのリード
７プローブ
８固定部
９当接部
１１外部案内部材
１２駆動部
１３ホルダー
１４案内部材
１５案内部材の溝
１６外部案内部材の溝
２１処理装置
２２入替え装置
２３回転テーブル
２５サブテーブル
２７突上げ部
２８搬送用ベルト
２９ピックアップ・プレース装置
３１固定側クランプ爪
３２可動側クランプ爪
３３ホルダーの案内ピン
ＰＣリリース位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a connection device used for a stem on which a semiconductor element is to be mounted, and a manufacturing device used in a semiconductor device manufacturing line.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor device including a semiconductor element typified by an optical element such as a semiconductor laser has a configuration in which the semiconductor element is mounted on a pedestal of a stem including leads. One end of the stem lead is electrically connected to the semiconductor element on the stem base, and the other end of the lead is exposed to the outside of the base. An electrical signal related to the semiconductor element on the stem is transmitted and received to the semiconductor element via the stem lead. The present applicant has proposed a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-5990 and 2000-340875 as conventional techniques related to such a semiconductor device.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5990 discloses a semiconductor laser package having a configuration in which a semiconductor laser chip is mounted on a substantially cylindrical stem. The planar shape of the stem of Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-5990 has a substantially oval shape surrounded by two opposed arcs and two opposed strings. Further, the substantially oval arc portion of the stem is used as a reference portion serving as a reference for determining the light emitting point position of the semiconductor laser chip. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-340875 discloses a semiconductor light emitting device having a structure in which a semiconductor light emitting element is mounted on a stem base that also serves as a heat dissipation block. The stem of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340875 has a plurality of leads, and a portion extending to the side opposite to the semiconductor light emitting element with respect to the pedestal of the plurality of leads is integrated and fixed by a resin. Yes.
[0004]
2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device assembling apparatus assembles semiconductor elements while transmitting and receiving electrical signals to and from the semiconductor elements through stem leads. The semiconductor device inspection apparatus inspects and measures the characteristics of the semiconductor element while transmitting and receiving electrical signals to and from the semiconductor element through the stem leads. The present applicant has proposed a mechanism for clamping and positioning a semiconductor device in such a semiconductor device manufacturing apparatus represented by an assembly apparatus and an inspection apparatus in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-177174.
[0005]
The positioning mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-177174 is for accurately clamping and positioning a substantially oval stem as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-5990. In the positioning mechanism, first, a plurality of push-up pins abut from below the pedestal of the stem mounted on the conveyance sub-table, and the stem is pushed up to a predetermined clamp position. Next, a clamp positioning unit including a movable side clamp claw having a U-shaped groove clamps and positions the stem. Furthermore, a contact probe integrated with the push-up pin abuts on the stem lead, and sends and receives electrical signals to the lead.
[0006]
A mechanism for clamping and positioning a semiconductor device in the above-described manufacturing apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-243427. In the connection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-243427, a conductive contact member is brought into contact with the stem lead of the semiconductor device when the semiconductor device is positioned. The probe for transmitting and receiving electrical signals moves upward from below in the vertical direction with respect to the contact member, contacts the contact member, and transmits and receives electrical signals to the leads via the contact member.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the semiconductor device manufacturing apparatus of the prior art, in order to send and receive electrical signals from the stem leads to the semiconductor elements inside the stem, a probe for sending and receiving electrical signals is provided as a part for pushing the semiconductor device up to a predetermined clamp position. It is often installed. However, in the case of repeating the operation of clamping and positioning a semiconductor device while sequentially switching a large number of semiconductor devices in one manufacturing apparatus, the conventional contact method of the probe to the lead of the stem of the semiconductor device is a clamping position of the semiconductor device. Probes are installed on the parts that push up to the end. For this reason, when the semiconductor device is repeatedly raised and lowered to a predetermined clamp position, the electrical wiring drawn from the probe also moves along with the raising and lowering operation of the semiconductor device, so the bending and bending movement of the electrical wiring is repeated. There is a risk that disconnection due to fatigue may occur in the electrical wiring.
[0008]
In the manufacturing apparatus using the positioning procedure described above, a component for pushing up the semiconductor device is disposed below the component for clamping the semiconductor device. For this reason, it is difficult to secure a necessary and sufficient space in the internal space of the manufacturing apparatus for arranging the parts for bringing the probe into contact with the lead of the stem of the semiconductor device.
[0009]
Furthermore, in the inspection apparatus using the above positioning procedure, in order to inspect and measure the characteristics of the optical element, a part for measuring the response of the optical element to the electrical signal transmitted and received from the stem lead is required. Similarly, in the assembly apparatus described above using a positioning procedure, an assembly head for the stem is required to assemble the optical elements in the stem. In the above-described manufacturing apparatus, the measurement components and the assembly head are arranged around the components for clamping the semiconductor device, so that it is possible to ensure a sufficient space for arranging the components and the probe for pushing up the semiconductor device. Have difficulty.
[0010]
Further, in a resin package type semiconductor device in which stem leads are molded with resin as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340875, the stem leads are arranged in parallel around the stem body. . For this reason, in the conventional lead contact method in which the probe is moved parallel to the extending direction of the stem lead as described above, it is difficult to directly contact the probe with the lead.
[0011]
Furthermore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-243427, in the semiconductor device manufacturing apparatus of the prior art, the electrical signal transmitting / receiving probe is oriented parallel to the lead extending direction with respect to the lead of the stem of the semiconductor device. In many cases, the lead contacts the lead from below the semiconductor device. However, if the lead is bent, it is difficult for the probe that moves as described above to contact the lead accurately, so that contact failure occurs between the probe and the lead, and an electrical signal to the semiconductor element in the semiconductor device is generated. Cannot be sent or received. As a result, a decrease in yield in the inspection process of the semiconductor device and a decrease in yield in the assembly process of the semiconductor device are caused. In addition, a process for correcting the bending of the lead is separately required prior to the inspection process and assembly process of the semiconductor device, which increases man-hours and increases costs and costs.
[0012]
Moreover, in the inspection apparatus provided with the positioning mechanism of JP-A-5-243427, the lead of the stem of the semiconductor device, which is the object to be processed, is inserted into the insertion hole provided in the cylindrical contact member. . For this reason, when the lead is bent, it becomes difficult to insert the lead into the insertion hole of the contact member. This leads to a decrease in yield in the semiconductor device inspection process, a decrease in yield in the assembly process of the semiconductor device, and an increase in processes in the semiconductor device manufacturing line.
[0013]
An object of the present invention is to provide a connection device capable of preventing disconnection of electrical wiring drawn from a probe, and a semiconductor device manufacturing apparatus provided with the connection device.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is a device for connecting to a lead of a stem on which a semiconductor element is to be mounted,
  A probe to be brought into contact with the stem lead;
  Fixing means for clamping and positioning the stem;,
  TheContact means for bringing the probe into contact with the system lead.See
  The abutment means includes at least one holder for accommodating one or more probes, respectively, and guide pins provided in each holder;
  The fixing means includes a guide member having a groove for guiding the holder;
  The connecting device is
    An external guide member having a groove to guide the guide pins of the holder, and
    Drive means for sliding the external guide member.It is a connection device characterized by the above.
[0015]
  According to the present invention, the connection device brings the probe into contact with a stem lead on which a semiconductor element typified by an optical element such as a semiconductor laser is to be mounted. In the connecting device, the fixing means, the contact means, and the probe are integrated, and the contact means and the probe move as the fixing means moves. As a result, when replacing the stem to be processed by the connecting device and when positioning the stem to be processed, the electric wiring drawn from the probe does not move, so that there is no possibility that the electric wiring is disconnected.
  In the connection device, the probe is housed in a holder having a guide pin. As the external guide member slides, the guide pin of the holder moves in the groove of the external guide member. As the guide pin moves, the holder moves in the groove of the guide member of the fixing means, so the probe moves. To do. Since the connection device takes such a configuration, parts such as a linear guide are not required, and therefore the connection device can be configured even when there is not enough space above and below the fixing means. As a result, the connection device can be reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced.
[0016]
Further, the present invention is characterized in that the abutting means abuts the probe on the lead from a lateral direction with respect to the extending direction of the lead of the stem.
[0017]
According to the present invention, in the connection device, the probe is brought into contact with the lead from the lateral direction with respect to the extending direction of the lead of the stem. As a result, the connection device can bring the probe into contact with the lead even if the stem lead is slightly bent. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in yield in the process using the connection device, and it is possible to suppress an increase in man-hours and cost costs in the process using the connection device. Further, the connecting device can cope with not only a stem having a structure in which the lead is exposed but also a stem having a structure in which the lead is molded with resin.
[0018]
In the present invention, when there are two or more probes, the contact means causes all probes to simultaneously contact the leads of the stem.
[0019]
According to the present invention, when there are two or more probes in the connection device, all the probes move synchronously and are simultaneously brought into contact with the stem leads. As a result, there is no risk of the stem tilting when the probe abuts on the lead, so that the stem can be prevented from being displaced. As a result, when measuring the characteristics of a semiconductor element already mounted on the stem, the characteristics can be measured accurately and accurately.
[0022]
Further, the invention is characterized in that the guide member of the fixing means is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem.
[0023]
According to the present invention, in the connection device, the guide member having the groove for guiding the holder is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem. As a result, since the guide member of the fixing means and the clamp claw can be shared, further reduction in the size of the connecting device, reduction in the thickness, reduction in the number of parts, and reduction in cost can be achieved. Can do.
[0024]
Further, the present invention is characterized in that the driving means slides the external guide member in a direction transverse to the extending direction of the lead of the stem.
[0025]
According to the present invention, in the connecting device, the external guide member is slid in a direction transverse to the extending direction of the lead of the stem. As a result, it is possible to further reduce the size and thickness of the connection device, reduce the number of parts, and reduce costs. And even if it is a case where there is not enough space in the upper part and the lower part of a fixing means, a connecting device can be constituted certainly.
[0026]
The present invention also includes the above-described connection device,
And a processing device that is disposed in a direction parallel to the extending direction of the lead of the stem that is clamped to the fixing means of the connecting device with respect to the connecting device, and that performs processing on the stem. Manufacturing equipment.
[0027]
According to the present invention, the manufacturing apparatus includes the connection device and the processing device described above, and the processing device is disposed in the same direction as the extension direction of the stem lead with respect to the connection device. In the same direction as the extending direction of the connecting device, a space sufficient for the arrangement of the processing means is vacant, so that the processing device can be easily installed. As a result, the manufacturing apparatus can be easily configured.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a bottom view showing a configuration of a connection device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing the configuration of the connection device 1 of FIG. FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the manufacturing apparatus 2 including the connection apparatus 1 of FIG. 1 to 3 will be described together.
[0029]
1 and 2 positions and holds a stem 3 that is an object to be processed, and transmits and receives electrical signals to and from semiconductor elements in the stem 3. The stem 3 handled as an object to be processed includes an electrical signal transmission / reception lead 4 and a base 5 on which a semiconductor element is to be mounted. In the example of FIG. 1, the lead 4 extends perpendicular to the mounting surface of the pedestal 5 of the stem 3. Not only this but the lead 4 may be extended in parallel or diagonally with respect to the mounting surface of the base 5 of the stem 3. In addition, the semiconductor element may not be mounted on the stem 3 that is the object to be processed, or the semiconductor element may be already mounted. The semiconductor element is realized by, for example, an optical element typified by a semiconductor laser. In the following description, it is assumed that the object to be processed is a substantially oval stem 3 as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-5990, and a semiconductor element is already mounted.
[0030]
As shown in FIGS. 1 and 2, the connection device 1 generally includes one or more probes 7, a fixing portion 8, and a contact portion 9. The probe 7 is a jig for transmitting and receiving an electrical signal to the lead 4 of the stem 3 that is the object to be processed. The fixing portion 8 clamps and positions the stem 3. The connecting device 1 brings the probe 7 into contact with the lead 4 of the stem 3 positioned by the fixing portion 8. In the connection device 1, the fixed portion 8, the contact portion 9, and the probe 7 are integrated, and the contact portion 9 and the probe 7 move as the fixed portion 8 moves. As a result, when the stem 3 to be processed is replaced by the connecting device 1 and when the stem 3 to be processed is positioned, the electrical wiring drawn from the probe 7 does not move, so the electrical wiring is disconnected. No fear.
[0031]
The abutting portion 9 preferably abuts the probe 7 on the lead 4 from the lateral direction with respect to the extending direction of the lead 4 of the stem 3. As a result, the connecting device 1 can bring the probe 7 into contact with the lead 4 even if the lead 4 of the stem 3 is slightly bent. As a result, a decrease in yield in the process using the connection device 1 can be suppressed, and an increase in man-hours and cost costs in the process using the connection device 1 can be suppressed. Further, the connecting device 1 can be applied not only to the stem 3 having the structure in which the lead 4 is exposed, but also to the resin package type stem 3 having a structure in which the lead 4 is molded with resin.
[0032]
Further, when there are two or more probes 7, the contact portion 9 preferably makes all the probes 7 contact the leads 4 of the stem 3 simultaneously. As a result, there is no possibility that the stem 3 tilts when the probe 7 comes into contact with the lead 4, so that the displacement of the stem 3 can be prevented. Thereby, when measuring the characteristics of the semiconductor element in the stem 3, the characteristics can be measured accurately and accurately.
[0033]
Preferably, the connection device 1 further includes an external guide member 11 and a drive unit 12 in addition to the one or more probes 7, the fixing unit 8, and the contact unit 9. The abutting portion 9 includes at least one holder 13. The single holder 13 accommodates one or more probes 7 and includes guide pins 33. The fixing portion 8 includes at least a guide member 14 having a groove 15 for guiding the holder 13. More preferably, the guide member 14 of the fixed portion 8 is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem 3. The external guide member 11 has grooves 16 for guiding the guide pins 33 of the holder 13 respectively. The drive unit 12 slides the external guide member 11.
[0034]
In the connection device 1 having such a configuration, the guide pin 33 of the holder 13 moves in the groove 16 of the external guide member 11 as the external guide member 11 slides, and the holder moves as the guide pin 33 moves. Since 13 moves in the groove 15 of the guide member 14 of the fixing means, the probe 7 moves. Since the connecting device 1 has such a configuration, parts such as the linear guide 37 are not necessary, and therefore the connecting device 1 can be configured even when there is not enough space above and below the fixed portion 8. it can. As a result, the connection device 1 can be reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced.
[0035]
More preferably, the guide member 14 of the fixing portion 8 is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem 3. As a result, since the guide member 14 of the fixing portion 8 and the clamp claw can be integrated, the connection device 1 can be further reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced. be able to.
[0036]
Preferably, the external guide member 11 is slid by the drive unit 12 in a direction transverse to the extending direction of the lead 4 of the stem 3. As a result, the connection device 1 can be further reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced. And even if it is a case where there is not enough space in the upper part and the lower part of the fixing | fixed part 8, the connection apparatus 1 can be comprised reliably.
[0037]
As shown in FIG. 3, the manufacturing apparatus 2 includes at least a processing apparatus 21 in addition to the connection apparatus 1 of FIGS. 1 and 2. The connection device 1 positions and holds the stem 3 that is the object to be processed, and transmits and receives electrical signals to and from the semiconductor elements in the stem 3. The processing device 21 performs processing on the stem 3 clamped to the connection device 1. The processing device 21 is arranged in a direction parallel to the extending direction of the lead 4 of the stem 3 held by the connecting device 1 with respect to the connecting device 1.
[0038]
When the manufacturing apparatus 2 is an inspection apparatus for the stem 3, the processing apparatus 21 is already mounted on the stem 3 with transmission / reception of an electrical signal to the lead 4 of the stem 3 clamped by the connection apparatus 1, for example. This is realized by an observation device for observing a semiconductor element. Further, when the manufacturing apparatus 2 is an assembly apparatus for the stem 3, the processing apparatus 21 is connected to the stem 4 that is clamped by the connecting apparatus 1. 3 or a processing apparatus for processing a semiconductor element already mounted on the stem 3, that is, a so-called assembly head.
[0039]
Specifically, the manufacturing apparatus 2 of FIG. 3 includes a replacement device 22 related to replacement of the stem 3 that is an object to be processed, in addition to the connection device 1 and the processing device 21. Specifically, the replacement device 22 includes a rotary table 23, a plurality of sub-tables 25, and a push-up unit 27. The connection device 1 is disposed between the push-up unit 27 and the processing device 21. The disc-shaped turntable 23 is arranged such that a part of the peripheral edge of the turntable 23 is located between the connecting device 1 and the push-up portion 27.
[0040]
The rotary table 23 is configured to be angularly displaceable in the circumferential direction about the circle center of the table 23 as an axis. A plurality of fitting holes 24 are formed on the periphery of the turntable 23 so as to be arranged in a circle along the circumference of the turntable 23. The subtables 25 are respectively fitted in the fitting holes 24 of the turntable 23 so as to be detachable in a direction perpendicular to the surface of the turntable 23. As a result, a plurality of sub-tables 25 are arranged on the periphery of the turntable 23 so as to be arranged in a circle along the circumference of the turntable 23. In the center of each sub-table 25, a hole 26 for holding the stem 3 is formed. The stem 3 that is the object to be processed is set in the central hole 26 of the sub-table 25. The push-up unit 27 pushes up the sub-table 25 in a situation where any one sub-table 25 of the rotary table 23 exists at a predetermined standby position PA between the connection device 1 and the push-up unit 27. . As a result, any one of the stems 3 is moved toward the connection device 1.
[0041]
In the manufacturing apparatus 2 of FIG. 3, since the rotary table 23 and the push-up portion 27 are already arranged at the lower part in the vertical direction of the connection apparatus 1, it is not possible to take a sufficient space for arranging other apparatuses. Have difficulty. In addition, since the observation device is already arranged in the upper part of the connection device 1 in the vertical direction, it is difficult to take a sufficient space for arranging other devices. The connecting device 1 used in the manufacturing apparatus 2 of FIG. 3 includes a fixing portion 8 for clamping and positioning the stem 3 that is an object to be processed, and an abutting portion 9 for abutting the probe 7 on the stem 3. With both. For this reason, in the same direction as the extension direction of the lead 4 of the stem 3 with respect to the connection device 1, a sufficient space is provided for the arrangement of other devices. Thereby, the installation of the processing apparatus 21 is easy, and furthermore, the installation of the rotary table 23 and the push-up portion 27 is also easy. Thereby, the manufacturing apparatus 2 can be configured very easily.
[0042]
With reference to FIG. 3, operation | movement of the manufacturing apparatus 2 is demonstrated roughly below. The stem 3 as the object to be processed is transported to the vicinity of the manufacturing apparatus 2 by the transport belt 28 and set by the pickup place device 29 in the hole of the sub-table 25 at the predetermined set position PB. The set position PB is a position where the periphery of the turntable 23 should pass and is a position other than the stand-by position PA. For example, the set position PB is a position farthest from the stand-by position PA with the rotation axis of the turntable 23 interposed therebetween. .
[0043]
After the stem 3 is set, the rotary table 23 is angularly displaced. When the set stem 3 reaches the standby position PA, as shown by an arrow C, the push-up portion 27 rises in parallel to the vertical direction of the surface of the rotary table 23, and the stem 3 together with the sub table 25 is moved to the connection device 1. invite. The connection device 1 positions the stem 3 while clamping the probe 3, and brings the probe 7 into contact with the lead 4 of the stem 3. Next, an electrical signal is supplied from the probe 7 to the semiconductor element in the stem 3 through the lead 4. At the same time, the processing apparatus 21 performs processing on the semiconductor element. After the measurement is completed, the push-up portion 27 descends parallel to the vertical direction of the surface of the rotary table 23. As a result, the stem 3 returns to the fitting hole 24 of the rotary table 23 together with the sub table 25. After returning from the subtable 25, the rotary table 23 is angularly displaced so that the next subtable 25 on which the unprocessed stem 3 is mounted reaches the standby position PA.
[0044]
When the sub-table 25 on which the processed stem 3 is mounted due to the angular displacement of the rotary table 23 reaches a predetermined release position PC, the stem 3 is removed from the sub-table 25 by the pickup place device 29, and the conveying belt 28 is carried out. The release position PC is a position where the peripheral edge of the turntable 23 should pass and is a position other than the standby position PA and the set position PB, for example, next to the set position PB. The stem 3 is processed by the above procedure.
[0045]
In the example of FIGS. 1 and 2, the guide member 14 of the fixed portion 8 is configured to include a fixed side clamp claw 31 and a movable side clamp claw 32. The fixed-side clamp claw 31 faces the movable-side clamp claw 32 across a clamp position where the semiconductor element is to be clamped. The fixed-side clamp claw 31 and the movable-side clamp claw 32 are formed of an electrical insulator. The fixed-side clamp claw 31 and the movable-side clamp claw 32 need to have such a strong hardness that they do not wear or deform even when the stem 3 is repeatedly clamped. For this reason, preferably, the fixed-side clamp claw 31 and the movable-side clamp claw 32 are formed of a ceramic material typified by zirconia.
[0046]
The pair of holders 13 are formed of an electrical insulator. Preferably, the holder 13 is formed of an engineering plastic typified by Econol resin. This is because engineering plastics have good processability and high dimensional accuracy. Each holder 13 is provided with one or more probes 7 and guide pins 33.
[0047]
1 and 2, the guide groove 15 of the external guide member 11 is formed in each of the fixed-side clamp claw 31 and the movable-side clamp claw 32, and a holder is provided in the guide groove 15 of each clamp claw 31 and 32. 13 are respectively inserted. The guide grooves 15 of the clamp claws 31 and 32 are formed with high accuracy to the extent that the holder 13 can slide smoothly following the guide grooves 15.
[0048]
In the example of FIGS. 1 and 2, the external guide member 11 is realized by a flat plate member. A first guide groove 16 for guiding the guide pin 33 of the holder 13 is formed in the plate-like external guide member 11. The first guide groove 16 of the external guide member 11 is formed with sufficient accuracy so that the guide pin 33 of the holder 13 can slide smoothly following the first guide groove 16.
[0049]
In the example of FIGS. 1 and 2, the connection device 1 further includes a fixed side clamp plate 35, a movable side clamp plate 36, a linear guide 37, and a plate driving unit 38. The fixed-side clamp claw 31 is attached to the fixed-side clamp plate 35. The movable side clamp claw 32 is attached to the movable side clamp plate 36. The fixed side clamp plate 35 and the movable side clamp plate 36 are connected via a linear guide 37. The fixed side clamp plate 35 is fixed at a predetermined position. The movable clamp plate 36 is arranged in parallel with the fixed clamp plate 35 and approaches the fixed clamp plate 35 along a predetermined direction parallel to the surface of the fixed clamp plate 35 as indicated by an arrow D. It is configured so that it can be separated. The plate driver 38 translates the movable clamp plate 36 along the direction indicated by the arrow D. As a result, as the movable clamp plate 36 approaches and separates from the fixed clamp plate 35, the fixed clamp claws 31 and the movable clamp claws 32 clamp and unclamp the stem 3.
[0050]
The clamping operation of the stem 3 in the connecting device 1 is as follows. Prior to the clamping operation, the fixed-side clamp plate 35 and the movable-side clamp plate 36 of the connection device 1 are on standby in a state where the distance between the clamp claws 31 and 32 is wider than the width of the sub-table 25. The push-up portion 27 moves the stem 3 as the object to be processed into the space between the fixed-side clamp claw 31 and the movable-side clamp claw 32 together with the sub-table 25. In response to the movement of the stem 3, the plate driving unit 38 moves the movable side clamp plate 36 in the direction in which both the clamp claws 31 and 32 are brought close to each other, and the fixed side clamp claw 31 and the movable side clamp claw 32 are connected to the stem 3. Move until it is pinched. As a result, the stem 3 is positioned while being clamped together with the sub-table 25. Next, the probe 7 is brought into contact with the lead 4 of the stem 3 after positioning. The unclamping operation of the stem 3 in the connecting device 1 is realized by an operation completely opposite to the above clamping operation.
[0051]
Instead of the configuration in which the plate drive unit 38 translates the clamp plates 35 and 36, the clamp plates 35 and 36 are omitted, and the plate drive unit 38 directly translates the clamp claws 31 and 32. Also good. Further, in the manufacturing apparatus 2 of FIG. 3, the push-up portion 27 may push up the stem 3 alone, and the connecting device 1 may clamp and position the stem 3 alone. When the stem 3 is handled together with the sub-table 25, it is not necessary to change the configuration of the connecting device 1 even if the outer shape of the stem 3 to be handled is different, so that the versatility of the manufacturing device 2 is increased.
[0052]
In the example of FIGS. 1 and 2, one or more guide pins 39 are further provided in the fixed-side clamp plate 35, and the same number of second guide grooves 40 as the guide pins 39 of the fixed-side clamp plate 35 are provided in the external guide member 11. Is further provided. Notches are formed in the guide pins 39 of the fixed clamp plate 35, respectively. The second guide groove 40 of the external guide member 11 is formed with sufficient accuracy so that the guide pin 39 of the fixed-side clamp plate 35 can slide smoothly following the second guide groove 40. The drive unit 12 translates the movable clamp plate 36 so that the guide pin 39 of the fixed clamp plate 35 slides along the second guide groove 40 of the external guide member 11.
[0053]
In the connection device 1 described above, the guide groove 15 and the holder 13 of the fixed side clamp claw 31, the guide groove 15 and the holder 13 of the movable side clamp claw 32, the first guide groove 16 of the external guide member 11 and the guide pin 33 of the holder 13. In addition, the second guide groove 40 of the external guide member 11 and the guide pin 39 of the fixed-side clamp plate 35 are very different so that the guide groove and the member to be fitted have a gap of about 10 to 99 μm. The surface of the contact surface between the guide groove and the member to be fitted is finished so that the member that is processed with high accuracy and the member to be fitted in the guide groove slides very smoothly.
[0054]
FIG. 4A is a front view of the connection device 1 in the contact OFF state. FIG. 4B is a side view of the connection device 1 in the contact OFF state. FIG. 5A is a front view of the connection device 1 when the contact is ON. FIG. 5B is a side view of the connection device 1 when the contact is ON. The contact OFF state is a state in which the probe 7 is not in contact with the lead 4 of the stem 3 in a state where the stem 3 is positioned. The contact ON state is a state in which the probe 7 is in contact with the lead 4 of the stem 3 under the above situation. 1 and 2 show the connection device 1 in the contact OFF state.
[0055]
In the connection apparatus 1 of FIG. 1, the contact operation | movement at the time of transfering from a contact OFF state to a contact ON state is demonstrated below using FIGS. First, when the drive unit 12 moves from the contact OFF state shown in FIG. 4 in the direction of the arrow E in the figure, the plate-like external guide member 11 follows the guide pin 39 of the fixed clamp plate 35 while the arrow E Move in the direction of. Next, as the external guide member 11 moves in the direction of the arrow E, the guide pin 33 of the holder 13 is guided to the guide groove 16 of the external guide member 11, and the guide pins 33 are aligned with each other as indicated by the arrow F. Move in the direction of approaching each other. As a result, since the holder 13 moves in the direction of the arrow F, the probe 7 held by the holder 13 comes into contact with the lead 4 of the stem 3 from the lateral direction, and the contact is turned on as shown in FIG. Further, the transition operation from the contact ON state to the contact OFF state is realized by an operation completely opposite to the transition operation from the contact OFF state to the contact ON state.
[0056]
Within the first guide groove 16 of the external guide member 11, the longitudinal direction of the one end side portion, which is the portion on the side where the guide pin 33 of the holder 13 is located in the contact OFF state, is the direction in which the holder 13 should move and the external guide This is a direction obtained by vector synthesis of the direction in which the member 11 should move. In the first guide groove 16 of the external guide member 11, the external guide member 11 is driven by the drive unit 12 in the longitudinal direction of the other end side portion that is the portion on the side where the guide pin 33 of the holder 13 is located in the contact ON state. It is parallel to the direction to slide. The boundary between the one end side portion and the other end side portion of the first guide groove 16 is determined according to the position that the probe 7 should reach in the contact ON state. By preparing such an external guide member 11, the plurality of holders 13 can be slid synchronously by a single drive unit 12, and the operation of the probe 7 is easy due to the shape of the first guide groove 16. Can be controlled. The longitudinal direction of the second guide groove 40 of the external guide member 11 is parallel to the direction in which the external guide member 11 should slide by the drive unit 12.
[0057]
In the connection device 1 of FIG. 1, a plurality of holders 13 are driven by a single drive unit 12. The timing for moving the plurality of holders 13 can be freely set according to the shape of the guide groove 16 of the external guide member 11. However, if the timing for moving the plurality of holders 13 is shifted, the timing at which the probe 7 abuts on the lead 4 of the stem 3 is shifted, so that the clamp-positioned stem 3 may tilt. When the stem 3 is tilted, adverse effects such as inability to accurately measure the characteristics of the optical element unit occur. For this reason, normally, in order to prevent the stem 3 from being tilted, the operation timing of the holder 13 is accurately set so that the plurality of probes 7 abut against the lead 4 of the stem 3 at the same time. It is desirable that the eleven guide grooves 16 are processed with high accuracy according to the setting.
[0058]
As described above, since the connecting device 1 of FIG. 1 does not use parts such as the linear guide 37, the connecting apparatus 1 can be configured with a very small number of parts and has a thickness equal to or less than that of the stem 3. Can be configured in. As a result, even when there is not enough space in the upper and lower portions in the vertical direction of the position where the stem 3 is to be clamped, the probe 7 contact mechanism and the clamp mechanism can be easily configured at the position where the stem 3 is to be clamped. Therefore, the connection device 1 can be reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced. In addition, since the electrical wiring connected to the probe 7 does not move during the replacement operation of the stem 3 and the clamp positioning operation of the stem 3, the connection device 1 of FIG. 1 does not break the electrical wiring during these operations. .
[0059]
As shown in FIG. 6, the technique of contacting the probe 7 with the lead 4 of the stem 3 as described in the prior art is as follows. The probe 7 is moved from below along the direction parallel to the extending direction of the lead 4 of the stem 3. Move to contact the lead 4. In this case, if the lead 4 is bent, the probe 7 cannot be brought into contact with the lead 4 accurately, so that a contact failure of the probe 7 occurs. In the conventional contact technique, it is difficult to accurately contact the probe 7 with the lead 4 in the resin package type stem 3 in which the lead 4 of the stem 3 is molded with resin.
[0060]
On the other hand, the contact technique of the probe 7 to the lead 4 of the stem 3 of this embodiment shown in FIGS. 1 to 5 is a direction orthogonal to the extending direction of the lead 4 of the stem 3 as shown in FIG. Then, the probe 7 is moved to contact the lead 4. In this case, as shown in FIG. 7, even if the lead 4 is slightly bent, the probe 7 can be brought into contact with the lead 4, thereby preventing the contact failure of the probe 7. In the contact technique of this embodiment, the probe 7 can be contacted accurately with the lead 4 even in the above-described resin package type stem 3.
[0061]
In the contact technique of this embodiment, the position where the probe 7 should be contacted in the lead 4 of the stem 3 is preferably closer to the base 5 of the stem 3 than the tip of the lead 4. This is because when the probe 7 is brought into contact with the lead 4 from the direction orthogonal to the extending direction of the lead 4, it is more effective for the bending of the lead 4 when the contact position is closer to the base of the lead 4. .
[0062]
In addition to these, the connecting device 1 and the manufacturing device 2 of the present embodiment can be variously modified without departing from the gist of the present invention. Further, the detailed configuration and operation of each component of the connection device 1 and the manufacturing device 2 in FIG. 1 are not limited to the above-described configuration and operation, but can be realized by other configurations and operations as long as the same effects can be obtained. May be. For example, in the embodiment of the present invention, the substantially oval stem 3 as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-5990 has been described as an object to be processed, but this does not limit the shape of the stem 3. Alternatively, the stem 3 having another shape may be used as the object to be processed.
[0063]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, in the connection device, the signal transmission / reception probe, the fixing means for clamping and positioning the stem on which the semiconductor element is to be mounted, and the contact for bringing the probe into contact with the lead of the stem are provided. The contact means is integrated. As a result, there is no risk of disconnection of the electrical wiring when replacing the stem to be processed by the connecting device and when positioning the stem to be processed. Therefore, the durability of the manufacturing apparatus is increased.
  In the connection device, the probe is housed in a holder having a guide pin. As the external guide member slides, the guide pin of the holder moves in the groove of the external guide member. As the guide pin moves, the holder moves in the groove of the guide member of the fixing means, so the probe moves. To do. As a result, the connection device can be reduced in size and thickness, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced.
[0064]
According to the present invention, in the connecting device, the probe is brought into contact with the lead from the lateral direction with respect to the extending direction of the lead of the stem. Accordingly, the connection device can suppress a decrease in yield in the process using the connection device regardless of the structure of the stem, and can further suppress an increase in man-hours and cost costs in the process using the connection device.
[0065]
Furthermore, according to the present invention, when there are two or more probes in the connection device, all the probes move synchronously and are simultaneously brought into contact with the stem leads. As a result, when measuring the characteristics of a semiconductor element already mounted on the stem, the characteristics can be measured accurately and accurately.
[0067]
Furthermore, according to the present invention, in the connecting device, the guide member having the groove for guiding the holder is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem. As a result, it is possible to further reduce the size and thickness of the connection device, reduce the number of components, and reduce the cost.
[0068]
According to the present invention, in the connecting device, the external guide member is slid in the lateral direction with respect to the extending direction of the lead of the stem. As a result, it is possible to further reduce the size and thickness of the connection device, reduce the number of parts, and reduce the cost.
[0069]
As described above, according to the present invention, the manufacturing apparatus includes the connection device and the processing device described above, and the processing device is arranged in the same direction as the extending direction of the stem lead with respect to the connection device. As a result, the manufacturing apparatus can be easily configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a bottom view of a connection device 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the connection device 1 of FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a manufacturing apparatus 2 including the connection apparatus 1 of FIG.
4 is a front view and a side view showing the connection device 1 of FIG. 1 in a contact OFF state.
5 is a front view and a side view showing the connecting device 1 of FIG. 1 in a contact ON state.
FIG. 6 is a diagram showing a contact method of a probe of the related art to a lead of a stem.
FIG. 7 is a diagram showing a method of contacting the probe of the present embodiment with a stem lead.
[Explanation of symbols]
1 connection device
2 Manufacturing equipment
3 stem
4 Stem lead
7 Probe
8 Fixed part
9 Contact part
11 External guide member
12 Drive unit
13 Holder
14 Guide members
15 Guide member groove
16 External guide groove
21 Processing equipment
22 Replacement device
23 Rotating table
25 Sub-table
27 Push-up part
28 Conveyor belt
29 Pick-up place device
31 Clamping claw on the fixed side
32 Movable clamp claws
33 Guide pin for holder
PC release position

Claims

A device for connecting to a lead of a stem on which a semiconductor element is to be mounted,
A probe to be brought into contact with the stem lead;
Fixing means for clamping and positioning the stem ;
The scan Temu lead and abutment means for abutting the probe seen including,
The abutment means includes at least one holder for accommodating one or more probes, respectively, and guide pins provided in each holder;
The fixing means includes a guide member having a groove for guiding the holder;
The connecting device is
An external guide member having a groove to guide the guide pins of the holder, and
Connection device according to claim further including Mukoto and driving means for sliding the external guide member.

The connection device according to claim 1, wherein the abutting means abuts the probe on the lead from a lateral direction with respect to an extending direction of the lead of the stem.

3. The connection device according to claim 1, wherein when there are two or more probes, the contact means causes all probes to simultaneously contact the leads of the stem.

The connecting device according to claim 3 , wherein the guide member of the fixing means is formed as a clamp claw for clamping and positioning the stem .

The connection device according to claim 3 or 4 , wherein the driving means slides the external guide member in a direction transverse to the extending direction of the lead of the stem .

The connection device according to any one of claims 1 to 5,
And a processing device that is disposed in a direction parallel to the extending direction of the lead of the stem that is clamped to the fixing means of the connecting device with respect to the connecting device, and that performs processing on the stem. Manufacturing equipment.