JP4426731B2 - 樹脂封止用のクランプ装置及びクランプ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の組立に使用されるクランプ装置及びクランプ方法であって、チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物を均等にクランプする樹脂封止用のクランプ装置及びクランプ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば個片のプリント基板（個片基板）に半導体チップをフリップチップボンディングする場合には、次のようにして基板をクランプしていた。まず、複数のステージに個片基板をそれぞれ載置した後に、半田バンプが電極上に形成された半導体チップを、各個片基板に位置合わせして装着する。次に、それぞれ個別の圧着治具によって、半導体チップを介して基板をクランプする。これにより、個片基板に対して半導体チップをそれぞれ熱圧着し、個片基板と半導体チップとの電極同士を、バンプによって電気的に接続する。ここで、各圧着治具は、それぞれエアシリンダにより個別に駆動されている。
更に、組立の効率化を図るために、半導体チップが装着される領域を多数個有する多数個取りの基板（短冊状基板）が、使用されている。この場合には、短冊状基板の各領域に半導体チップをそれぞれ装着し、１個の圧着治具により各半導体チップを短冊状基板の各領域に熱圧着する。
また、樹脂封止工程で基板をクランプする場合にも、個片基板及び短冊状基板自体をクランプしている。更に、半導体チップの背面を露出させて樹脂封止する場合には、半導体チップ自体をクランプすることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のクランプによれば、半導体チップが個片基板に装着される場合には、半導体チップに設けられたバンプの大きさがばらつくことによって、半導体チップが傾いて装着されることがある。この場合には、フリップチップボンディングや樹脂封止を行う際に、半導体チップを均等にクランプできない。したがって、バンプや半導体チップに加えられる圧力に偏りが生じて、これらが破損するおそれがある。
また、短冊状基板を使用する場合には、基板が大型化するので、基板内における板厚のばらつきが大きくなる。これにより、短冊状基板に装着された各半導体チップの主面が、基準面に対して一様に傾いていることがある。この場合にも、フリップチップボンディングや樹脂封止を行う際に、バンプや半導体チップに加えられる圧力に偏りが生じて、これらが破損するおそれがある。更に、樹脂封止工程で基板をクランプする際に、圧着治具と基板との間にすき間が生じることがある。したがって、そのすき間に溶融樹脂が侵入して樹脂漏れが発生し、歩留りを低下させるおそれがある。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物を均等にクランプする樹脂封止用のクランプ装置及びクランプ方法に関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係るクランプ装置は、チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ装置であって、平行度の基準になる基準面を有するとともに対象物をクランプする可動ブロックと、可動ブロックに対向して設けられ対象物が載置されるステージと、対象物の主面が基準面に対して平行になるようにステージを傾斜させる傾斜機構とを備えるとともに、傾斜機構は、ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックと、第１の調整ブロックに設けられた第１の回動軸と、ステージと第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックと、第２の調整ブロックに設けられ第１の回動軸にほぼ直交する第２の回動軸とを備えるとともに、第１及び第２の調整ブロックは、各々第１及び第２の回動軸を中心にして回動自在に設けられており、対象物はチップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であり、第１の調整ブロックが載置されるベースと、第１の回動軸に関してほぼ線対称の位置において、ベースの貫通穴においてベースに固定され、先端が第１の調整ブロックを突き上げるように設けられた第１の１対の突き上げ機構と、第２の回動軸に関してほぼ線対称の位置において、第１の調整ブロックの貫通穴においてベースに固定され、先端が第２の調整ブロックを突き上げるように設けられた第２の１対の突き上げ機構と、第１の１対の突き上げ機構及び第２の１対の突き上げ機構に重なるようにして各々設けられた圧力センサとを備えることを特徴とする。
【０００６】
これによれば、ステージが傾斜することにより、チップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板からなる対象物の主面が可動ブロックの基準面に対して平行な状態で、対象物がクランプされる。したがって、対象物が均等にクランプされるとともに、対象物の主面と可動ブロックの基準面との間にすき間が生じることが抑制される。また、第１及び第２の調整ブロックは、ステージに対して重ねて設けられ、各々第１及び第２の回動軸を中心に回動自在に設けられている。また、第１及び第２の回動軸は、ほぼ直交して設けられている。したがって、それぞれ第１及び第２の回動軸を中心にして第１及び第２の調整ブロックが回動することにより、ステージが確実に傾斜される。また、これによれば、ステージ上の対象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるように、第１の１対の突き上げ機構及び第２の１対の突き上げ機構の突き上げ量が制御される。したがって、対象物がいっそう均等にクランプされる。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
また、本発明に係るクランプ装置は、チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ装置であって、平行度の基準になる基準面を有するとともに対象物をクランプする可動ブロックと、可動ブロックに対向して設けられ対象物が載置されるステージと、対象物の主面が基準面に対して平行になるようにステージを傾斜させる傾斜機構とを備えるとともに、傾斜機構は、ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックと、ステージと第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックと、第１の調整ブロックと第２の調整ブロックとの間に設けられた球面軸受と、球面軸受を中心にしてほぼ正三角形の位置において、第１の調整ブロックの貫通穴においてベースに固定され、先端が第２の調整ブロックを突き上げるように設けられた３個の突き上げ機構と、３個の突き上げ機構に重なるようにして各々設けられた圧力センサとを備えるとともに、対象物はチップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、ステージ上の対象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるように、３個の突き上げ機構の突き上げ量が制御される。したがって、対象物がいっそう均等にクランプされる。
【００１１】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係るクランプ方法は、チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、ステージの上に載置された対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ方法であって、平行度の基準になる基準面を有する可動ブロックにより対象物を押圧する工程と、対象物の主面が基準面に対して平行になるようにステージを傾斜させる工程と、可動ブロックにより対象物をクランプする工程と、ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックが有する第１の回動軸を回動させる工程と、ステージと第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックが有しており第１の回動軸にほぼ直交する第２の回動軸を回動させる工程とを備えるとともに、第１の回動軸を回動させる工程と第２の回動軸を回動させる工程とにおいては、可動ブロックを使用して対象物を押圧することによって第１の回動軸と第２の回動軸とを各々回動させるとともに、対象物はチップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であり、傾斜させる工程では、２個所において下方から第２の調整ブロックを介してステージを各々突き上げ、かつ、２個所において下方から第１の調整ブロックと第２の調整ブロックとを順次介してステージを各々突き上げるとともに、可動ブロックにより対象物をクランプする工程では、ステージを各々突き上げる個所において対象物に加えられる圧力を検出し、該検出された圧力が均一になるようにステージを各々突き上げる突き上げ量を制御することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、ステージを傾斜させることにより、チップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板からなる対象物の主面が可動ブロックの基準面に対して平行な状態で、対象物をクランプする。したがって、対象物を均等にクランプするとともに、対象物の主面と可動ブロックの基準面との間にすき間が生じることを抑制することができる。また、それぞれ第１及び第２の回動軸を中心にして第１及び第２の調整ブロックを回動させることにより、ステージを確実に傾斜させることができる。また、これによれば、ステージ上の対象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるように、第１の１対の突き上げ機構及び第２の１対の突き上げ機構の突き上げ量を制御する。したがって、対象物をいっそう均等にクランプすることができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。図１において、ベース１に対して可動プレート２が、タイバー３とばね４とを介して昇降自在に取り付けられている。可動プレート２には、平行度の基準になる基準面５を有する上部ブロック６が取り付けられている。基準面５に対向して、ステージ７が設けられている。ステージ７は、回動軸８を有する調整ブロック９に取り付けられ、調整ブロック９は、回動軸１０を有する調整ブロック１１に載置されている。回動軸８，調整ブロック９，回動軸１０，調整ブロック１１は、併せて傾斜機構１２を構成する。調整ブロック１１は、ばね１３を介してベース１に載置されている。
ここで、回動軸８は調整ブロック１１に固定された軸受（図示なし）に軸支され、回動軸１０はベース１に固定された軸受（図示なし）に軸支されている。各軸受は、それぞれ軸支する回動軸８，１０を、小さな角度だけ振らせることができる。これにより、調整ブロック９は回動軸８の回りを、調整ブロック１１は回動軸１０の回りを、それぞれ回動することができる。
また、サーボモータやエアシリンダ等の駆動機構１４が、上部プレート１５に取り付けられている。ボールねじ１６は、駆動機構１４の回転運動を可動プレート２のボールナット（図示なし）に伝達する伝達機構である。駆動機構１４とボールねじ１６とは、併せて昇降機構１７を構成する。
【００１６】
図１のクランプ装置の動作を説明する。まず、半導体チップが装着された基板を、ステージ７上に載置する。ここで、対象物は、それぞれ本発明に係るクランプ装置が使用される樹脂封止装置では基板又は半導体チップであり、フリップチップボンダでは基板上に載置された半導体チップである。
【００１７】
次に、昇降機構１７により可動プレート２を下降させ、上部ブロック６によりステージ７上の対象物（図示なし）をクランプする。ここで、対象物である基板の主面（上面）が、材料のばらつき等で傾いている場合がある。また、基板上に装着され対象物である半導体チップの主面（上面）が、バンプサイズのばらつき等で傾いている場合がある。これらの場合には、上部ブロック６が対象物の主面を押圧すると、基準面５が対象物の主面の全面に接触するまで、調整ブロック９は回動軸８の回りを、調整ブロック１１は回動軸１０の回りを、それぞれ回動する。これにより、対象物の主面の傾きに合わせて、ステージ７を傾斜させる。したがって、基準面５に対して対象物の主面が平行になるように、すなわち、対象物の主面が平行度を合わせられた状態で、対象物をクランプすることになる。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、対象物の主面が傾いている場合であっても、傾斜機構１２により、対象物の主面の傾きに合わせてステージ７を傾斜させる。これにより、基準面５に対して対象物の主面が平行度を合わせられた状態で、対象物をクランプすることができる。
したがって、フリップチップボンディングや樹脂封止を行う場合に、半導体チップ及び個片基板を均等にクランプするので、バンプや半導体チップに加えられる圧力を均一にして、これらの破損を防止することができる。
また、短冊状基板を使用する際に基板内における板厚のばらつきが大きい場合であっても、各半導体チップを均等にクランプする。したがって、フリップチップボンディングを行う場合に、バンプや半導体チップに加えられる圧力を均一にして、これらの破損を防止することができる。更に、樹脂封止工程で基板をクランプする場合には、上部ブロック６と基板との間にすき間が発生しないので、樹脂漏れを防止することができる。
【００１９】
なお、可動プレート２，上部ブロック６，上部プレート１５，昇降機構１７を上方に、傾斜機構１２を下方にそれぞれ配置した。これに限らず、傾斜機構１２を上方に、可動プレート２，上部ブロック６，上部プレート１５，昇降機構１７を下方にそれぞれ配置することもできる。
【００２０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。図２において、圧電素子１８は、回動軸８に関してほぼ線対称の位置に、調整ブロック１１の貫通穴においてベース１に固定され、先端が調整ブロック９を突き上げるように設けられた１対の突き上げ機構である。圧電素子１９は、調整ブロック１１の回動軸（図示なし；図１の回動軸１０に相当）に関してほぼ線対称の位置で、ベース１に設けられた穴においてベース１に固定され、先端が調整ブロック１１を突き上げるように設けられた１対の突き上げ機構である。
加えて、例えばステージ７の下方、又は上部ブロック６の上方において、圧電素子１８，１９に対応する位置に、ロードセル等の圧力センサ（図示なし）を設けておく。また、圧電素子１８，１９として、圧力センサを内蔵したタイプを使用してもよい。更に、各圧力センサが検出した圧力に基づいて、圧電素子１８，１９の突き上げ量を制御する制御部（図示なし）を設けておく。
【００２１】
図２のクランプ装置は、ステージ７上の対象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるように、制御部が、各圧電素子１８，１９の突き上げ量を制御する。したがって、対象物をいっそう均等にクランプするので、第１の実施形態と同様の効果を更に大きく生ずることになる。
【００２２】
なお、本実施形態では、圧電素子１８，１９をそれぞれ１対、すなわち計４個使用した。これに限らず、ステージ７の重量や、必要なクランプ圧に応じて、圧電素子１８，１９のうちの一方を１個にして、合計３個の圧電素子を使用することもできる。また、圧電素子１８，１９をそれぞれ１個にして、合計２個の圧電素子を使用してもよい。
【００２３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態を、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。図３において、球面軸受２０は、ステージ７のほぼ中央部の直下において、調整ブロック９，１１の間に設けられた摩擦低減機構である。圧電素子２１は、球面軸受２０を中心にしてほぼ正三角形の位置に、調整ブロック１１の貫通穴においてベース１に固定され、先端が調整ブロック９を突き上げるように設けられた突き上げ機構である。調整ブロック９，１１，球面軸受２０，圧電素子２１は、併せて傾斜機構１２を構成する。
また、第２の実施形態と同様に、圧力センサと制御部とを設けておく（いずれも図示なし）。
【００２４】
図３のクランプ装置も、第２の実施形態と同様にして動作する。すなわち、ステージ７上の対象物の傾きに応じて、各圧力センサが圧力を検出する。そして、各圧力センサにより検出された圧力が均一になるように、制御部が、各圧電素子２１の突き上げ量を制御する。したがって、対象物をいっそう均等にクランプするので、第１の実施形態と同様の効果を更に大きく生ずることになる。
【００２５】
なお、本実施形態では、球面軸受２０と、３個の圧電素子２１とを使用した。これに限らず、ステージ７の重量や必要なクランプ圧が小さい場合には、小さい突き上げ力で十分なので、球面軸受２０を使用しない構成をとることもできる。また、ステージ７のサイズ、重量や必要なクランプ圧が大きい場合には、球面軸受２０を使用せず、圧電素子２１を例えば４個又は６個設ける構成をとることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、チップ状部品を樹脂封止する際にステージが傾斜することにより、対象物の主面が可動ブロックの基準面に対して平行な状態で、対象物がクランプされる。したがって、対象物の主面に平行度を合わせてその対象物を均等にクランプする樹脂封止用のクランプ装置及びクランプ方法を提供できるという、優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態に係るクランプ装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１ ベース
２ 可動プレート
３ タイバー
４，１３ ばね
５ 基準面
６ 上部ブロック（可動ブロック）
７ ステージ
８ 回動軸（第２の回動軸）
９ 調整ブロック（第２の調整ブロック）
１０ 回動軸（第１の回動軸）
１１ 調整ブロック（第１の調整ブロック）
１２ 傾斜機構
１４ 駆動機構
１５ 上部プレート
１６ ボールねじ
１７ 昇降機構
１８，１９，２１ 圧電素子（突き上げ機構）
２０ 球面軸受

Claims (3)

1. チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ装置であって、
   平行度の基準になる基準面を有するとともに前記対象物をクランプする可動ブロックと、
   前記可動ブロックに対向して設けられ前記対象物が載置されるステージと、
   前記対象物の主面が前記基準面に対して平行になるように前記ステージを傾斜させる傾斜機構とを備えるとともに、
   前記傾斜機構は、
   前記ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックと、
   前記第１の調整ブロックに設けられた第１の回動軸と、
   前記ステージと前記第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックと、
   前記第２の調整ブロックに設けられ前記第１の回動軸にほぼ直交する第２の回動軸とを備えるとともに、
   前記第１及び第２の調整ブロックは、各々前記第１及び第２の回動軸を中心にして回動自在に設けられており、
   前記対象物は前記チップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であり、
   前記第１の調整ブロックが載置されるベースと、
   前記第１の回動軸に関してほぼ線対称の位置において、前記ベースの貫通穴において前記ベースに固定され、先端が前記第１の調整ブロックを突き上げるように設けられた第１の１対の突き上げ機構と、
   前記第２の回動軸に関してほぼ線対称の位置において、前記第１の調整ブロックの貫通穴において前記ベースに固定され、先端が前記第２の調整ブロックを突き上げるように設けられた第２の１対の突き上げ機構と、
   前記第１の１対の突き上げ機構及び前記第２の１対の突き上げ機構に重なるようにして各々設けられた圧力センサとを備えることを特徴とする樹脂封止用のクランプ装置。
2. チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ装置であって、
   平行度の基準になる基準面を有するとともに前記対象物をクランプする可動ブロックと、
   前記可動ブロックに対向して設けられ前記対象物が載置されるステージと、
   前記対象物の主面が前記基準面に対して平行になるように前記ステージを傾斜させる傾斜機構とを備えるとともに、
   前記傾斜機構は、
   前記ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックと、
   前記ステージと前記第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックと、
   前記第１の調整ブロックと前記第２の調整ブロックとの間に設けられた球面軸受と、
   前記球面軸受を中心にしてほぼ正三角形の位置において、前記第１の調整ブロックの貫通穴において前記ベースに固定され、先端が前記第２の調整ブロックを突き上げるように設けられた３個の突き上げ機構と、
   前記３個の突き上げ機構に重なるようにして各々設けられた圧力センサとを備えるとともに、
   前記対象物は前記チップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であることを特徴とする樹脂封止用のクランプ装置。
3. チップ状部品を樹脂封止する際に使用され、ステージの上に載置された対象物をクランプする樹脂封止用のクランプ方法であって、
   平行度の基準になる基準面を有する可動ブロックにより前記対象物を押圧する工程と、
   前記対象物の主面が前記基準面に対して平行になるように前記ステージを傾斜させる工程と、
   前記可動ブロックにより前記対象物をクランプする工程と、
   前記ステージに対して重なるようにして設けられた第１の調整ブロックが有する第１の回動軸を回動させる工程と、
   前記ステージと前記第１の調整ブロックとの間において該第１の調整ブロックに重ねて設けられた第２の調整ブロックが有しており前記第１の回動軸にほぼ直交する第２の回動軸を回動させる工程とを備えるとともに、
   前記第１の回動軸を回動させる工程と前記第２の回動軸を回動させる工程とにおいては、前記可動ブロックを使用して前記対象物を押圧することによって前記第１の回動軸と前記第２の回動軸とを各々回動させるとともに、
   前記対象物は前記チップ状部品又は該チップ状部品が装着された基板であり、
   前記傾斜させる工程では、２個所において下方から前記第２の調整ブロックを介して前記ステージを各々突き上げ、かつ、２個所において下方から前記第１の調整ブロックと前記第２の調整ブロックとを順次介して前記ステージを各々突き上げるとともに、
   前記可動ブロックにより前記対象物をクランプする工程では、前記ステージを各々突き上げる個所において前記対象物に加えられる圧力を検出し、該検出された圧力が均一になるように前記ステージを各々突き上げる突き上げ量を制御することを特徴とする樹脂封止用のクランプ方法。

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