JPH09246292A - 対象物への荷重機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具類を使用することなく、対象物に加わる
荷重を変更することができる対象物への荷重機構を提供
する。 【構成】 ダイボンディング装置の可動アームに、機構
支持部材２、荷重制御手段３、荷重伝達手段４からなる
荷重機構１を設ける。荷重伝達手段４は、回動アーム６
と、回動アーム６の右腕部７に吊り下げらた荷重伝達部
材１３を有し、荷重伝達部材１３はチップ２５に当接す
るコレット２３を備えている。荷重制御手段３は、付勢
手段４１と反付勢手段４２を備え、付勢手段４１の荷重
調節ナット５１を締め付けると、荷重スプリング４９の
付勢力Ｆ１が回動アーム６へ伝達される。反付勢手段４
２は、ケーブル６６を介してコントローラーに接続され
たリニアモーター６１からなり、リニアモーター６１は
反付勢力Ｆ２を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体チ
ップなどの対象物に、荷重を加える対象物への荷重機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイボンディング装置には、対象
物としてのチップを吸着する際、または、このチップを
搬送してリードフレーム上に載置する際に、前記チップ
に荷重を加える荷重機構が設けられている。

【０００３】この荷重機構は、図４に示すように、ダイ
ボンディング装置より延出する可動アームの先端に設け
られたガイド部８１と、該ガイド部８１に摺動自在に内
嵌されたコレット８２を保持したコレットホルダー８３
と、該コレットホルダー８３の上部に固定された固定部
８４とにより構成されている。前記ガイド部８１には、
上端部に荷重調整ナット８５及び固定ナット８６が設け
られた起立バー８７が、前記固定部８４を貫通して設け
られており、該固定部８４と前記荷重調節ナット８５と
の間には、荷重スプリング８８が設けられている。

【０００４】すなわち、前記コレットホルダー８３は、
コレットホルダー８３に固定された前記固定部８４を介
して荷重スプリング８８により下方に付勢されており、
コレットホルダー８３に保持されたコレット８２は、前
記チップに当接した際に、このチップに荷重を加わえる
ように構成されている。そして、この荷重は、前記荷重
調整ナット８５を調整することにより、任意の値に設定
できるように構成されている。

【０００５】また、前記固定部８４には、下方に延出し
た延出バー８９が設けられており、この延出バー８９
は、前記ガイド部８１に起立する突出量調整ナット９０
を有したストッパー９１の上端に当接している。つま
り、前記コレットホルダー８３は、固定部８４より延出
する延出バー８９が、前記ストッパー９１に当接するこ
とにより、下方への移動範囲が規制されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記チ
ップへの荷重を変更する際には、スパナ等の工具を用い
て前記荷重調節ナット８５を調節するため、ダイボンデ
ィング装置を一時停止させる必要がある。このため、チ
ップを拾い上げ、リードフレームへ載置する一連の動作
サイクルにおいて、前記荷重を可変することができない
という問題点があった。

【０００７】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、工具類を使用することなく、対象
物に加わる荷重を変更することができる対象物への荷重
機構を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にあっては、外部からの入力の変化に応じて、
発生する付勢力が変化する荷重制御手段と、該荷重制御
手段から付勢力が伝達されるとともに、この付勢力を対
象物に荷重として加える荷重伝達手段と、を備えてい
る。

【０００９】すなわち、対象物には、外部からの入力変
化に応じて付勢力が変化する荷重制御手段より、荷重伝
達手段を介して荷重が加えられるので、前記対象物への
荷重は、前記荷重制御手段への入力を制御することによ
り制御される。

【００１０】また、前記荷重伝達手段は、支点を中心と
して回動自在に支持されたアームと、該アームの一方の
自由端部側に設けられ、前記対象物に当接する当接部材
とからなり、前記荷重制御手段は、前記アームの一方の
自由端部側が前記当接部材を付勢するように、前記アー
ムの他方の自由端部側を付勢する付勢手段と、該付勢手
段による付勢方向と逆向きに、前記他方の自由端部側を
付勢するとともに、この付勢力が、外部からの入力変化
に応じて変化する反付勢手段とからなる。

【００１１】つまり、回動自在に支持されたアームの一
方の自由端部側には、対象物に当接する当接部材が設け
られており、他方の自由端部側は、付勢手段によって前
記一方の自由端部側が当接部材を付勢する方向に付勢さ
れる一方、反付勢手段によって前記付勢手段による付勢
方向と逆向きに付勢されている。このため、前記付勢手
段の付勢力は、対象物に荷重として働く一方、前記反付
勢手段の反付勢力は、前記付勢力を打ち消す方向に働
く。そして、この反付勢力は、反付勢手段への入力の変
化に応じて変化するため、前記付勢力と前記反付勢力と
の合成力からなる荷重は、前記反付勢手段への入力を変
化させることによって制御される。

【００１２】さらに、前記付勢手段は、前記他方の自由
端部を付勢するスプリングからなり、前記反付勢手段
は、供給される電力の変化に応じて発生する付勢力が変
化するリニアモーターである。

【００１３】すなわち、対象物への荷重は、スプリング
による付勢力とリニアモーターの反付勢力との合成力か
なり、この荷重は、前記リニアモーターへ供給される電
圧又は電流からなる電力を変化させることによって制御
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にしたがって説明する。図１に示すように本実施の形態
にかかる荷重機構１は、従来例と同様に、吸着したチッ
プを、リードフレームに搬送するダイボンディング装置
の可動アームに設けられており、この荷重機構１は、前
記可動アームに固定された機構支持部材２と、該機構支
持部材２に設けられた荷重制御手段３と、前記機構支持
部材２に設けられた荷重伝達手段４とにより構成されて
いる。

【００１５】該荷重伝達手段４は、前記機構支持部材２
の上面側にて、回動軸５によって回動自在に支持された
回動アーム６を有しており、この回動アーム６は、前記
回動軸５を境にした一方側を形成する右腕部７と、他方
側を形成する左腕部８とからなる。前記右腕部７は、回
動中心より水平方向に延出しており、その先端部には押
圧部材９が固定されている。また、前記左腕部８は、前
記回動中心より、前記機構支持部材２に形成された斜面
１０に沿って延在しており、左腕部８の中途部には、内
壁面に固定用フック１１が設けられた開口部１２が形成
されている。また、前記荷重伝達手段４は、前記右腕部
７に設けられた押圧部材９より垂下する荷重伝達部材１
３を有しており、この荷重伝達部材１３は、前記機構支
持部材２の先端に設けられた揺動防止部材１４に内嵌さ
れ、横方向への揺動が防止されている。

【００１６】前記荷重伝達部材１３は、図１及び図２に
示すように、前記回動アーム６に設けられた押圧部材９
側の頭部２１と、該頭部２１に基端が内嵌されて固定さ
れた筒状のコレットホルダー２２と、該コレット２２の
下端に内嵌された状態で保持された当接部材としてのコ
レット２３とからなり、前記コレット２３には、コレッ
トホルダー２２を貫通した負圧供給用の接続プラグ２４
が設けられている。また、前記コレット２３の先端に
は、対象物としてのチップ２５に当接する縮径部２６が
形成されており、この縮径部２６の先端には、前記接続
プラグ２４に連通する吸引孔が設けられている。また、
前記コレットホルダー２２には、前記頭部２１と前記揺
動防止部材１４との間にて、側方に突出する突出部材２
７が固定されている。該突出部材２７には、垂直下方に
延出したガイドバー２８が設けられており、このガイド
バー２８は、前記揺動防止部材１４の側部に設けられた
一対のガイドベアリング２９，２９によって上下動可能
に挾持されている。

【００１７】前記荷重伝達部材１３の頭部２１には、図
２に示したように、凹部３１が設けられており、該凹部
３１には、磁着面としての上面３２及び下面３３が球面
状に形成された第１のマグネット３４が収容されてい
る。該第１のマグネット３４の上面３２は、前記頭部２
１の上端より突出しており、前記押圧部材９の裏面に、
点接触した状態で磁着されている。前記頭部２１に対向
する前記押圧部材９の先端部には、収容室３５が形成さ
れており、この収容室３５には、前述した第１のマグネ
ット３４と同形状の第２のマグネット３６が収容されて
いる。これら第１のマグネット３４と第２のマグネット
３６との相乗効果により、前記荷重伝達部材１３がより
強力に磁着されるように構成されている。なお、前記荷
重伝達部材１３は、回動アーム６に設けられた前記押圧
部材９に磁着され、吊り下げられているので、荷重伝達
部材１３の突出部材２７と、前記機構支持部材２に設け
られた揺動防止部材１４との間には、わずかな隙間Ｓが
形成されている。

【００１８】一方、前記荷重制御手段３は、前記回動ア
ーム６の左腕部８を上方に付勢する付勢手段４１と、該
付勢手段４１による付勢方向と逆向きに、前記左腕部８
を下方に付勢することができる反付勢手段４２とからな
り、前記付勢手段４１は、前記機構支持部材２に立設さ
れた支柱４３より、機構支持部材２の斜面１０に沿って
延出した平行延出部４４に設けられている。

【００１９】前記付勢手段４１は、前記平行延出部４４
に開設された取付穴４５に取り付けられた基部材４６
と、該基部材４６の中央に固定された円筒部４７とから
なり、前記基部材４６には、先端がＲ形状のストッパー
部４８が、前記回動アーム６に接する方向に膨出してい
る。また、前記円筒部４７の内部には、荷重スプリング
４９が内嵌されており、該荷重スプリング４９は、一端
が前記回動アーム６の左腕部８に設けられた固定用フッ
ク１１に固定されるとともに、他端が引張部材５０に固
定されている。該引張部材５０は、前記円筒部４７の上
端より突出しており、この突出部分には、荷重調節ナッ
ト５１が螺着されている。つまり、この荷重調節ナット
５１を締め付けると、前記荷重スプリング４９が引張さ
れ、この荷重スプリング４９の第１の付勢力Ｆ１が、前
記回動アーム６を介して前記荷重伝達部材１３へ伝達さ
れるように構成されており、この締め付け作業を行うこ
とにより、前記荷重伝達部材１３を介して前記チップ２
５に加えられる荷重ＦＳの中間値を設定できるように構
成されている。

【００２０】前記反付勢手段４２は、供給される電力
（電圧又は電流）に応じて発生する正負力が変化するリ
ニアモーター６１によって構成されており、該リニアモ
ーター６１は、前記機構支持部材２の斜面１０に固定さ
れた吸引部６２と、前記回動アーム６の左腕部８に固定
された被吸引部６３とからなる。該被吸引部６３の下面
に形成された円筒状の足部６４は、前記吸引部６２の上
面に形成された吸引溝６５に内嵌されており、前記リニ
アモーター６１に電力（電圧又は電流）が供給された際
に、前記被吸引部６３を前記吸引部６２側に吸引した
り、これと逆方向に前記被吸引部６３を付勢したりでき
るようにように構成されている。

【００２１】また、前記リニアモーター６１は、ケーブ
ル６６を介して図示しないコントローラーに接続されて
おり、このコントローラーより電力（電圧又は電流）の
供給を受けることにより、前記荷重スプリング４９によ
る第１の付勢力Ｆ１と同方向、あるいは逆方向の第２の
付勢力Ｆ２を、前記回動アーム６の左腕部８に伝達する
ように構成されている。これにより、前記コレット２３
に当接するチップ２５には、コレット２３を含む前記回
動アーム６の右腕部７側の総重量Ｇと、前記荷重スプリ
ング４９の第１の付勢力Ｆ１と、前記リニアモーター６
１の第２の付勢力Ｆ２との合成力が、前記荷重ＦＳとし
て加えられるように構成されている。

【００２２】なお、前記コントローラーは、プログラム
されたパラメーターに従って、荷重機構１が設けられた
可動アームの駆動制御、前記コレット２３に供給される
負圧制御、及びリニアモーター６１に供給される電力制
御を行うように構成されている。

【００２３】以上の構成にかかる荷重機構１の動作を、
ダイボンディング装置の動作に従って説明する。図３
は、ダイボンディング装置の可動アームの設けられたコ
レット２３の垂直位置を示すピックアップＺ位置と、前
記コレット２３に吸着されるチップを押し上げるピック
アップピンの位置を示すピックアップピンＺ位置と、コ
レット２３に加えられる荷重ＦＳとの関係を示すタイミ
ングチャートである。

【００２４】すなわち、初期動作において、コントロー
ラーは、コレット２３が設けられた可動アームを作動さ
せ、コレット２３を原点位置に移動するとともに、前記
リニアモーター６１への電力（電圧又は電流）の供給を
コントロールして前記リニアモーター６１における第２
の付勢力Ｆ２を最大値に設定し、前記コレット２３への
荷重ＦＳを設定可能な最大値にする。

【００２５】前記コントローラーは、前記アームを作動
して、原点位置にあるコレット２３を、搬送されるチッ
プ２５上に移動するとともに下降させ（ポイントＰ
１）、チップ２５上に達した時点で、移動を停止する
（Ｐ２）。そして、コレット２３がチップ２５に当接す
る際に、パラメーターにより設定された第１の電圧を、
リニアモーター６１に印加する（Ｐ３）。

【００２６】すると、図１に示したように、リニアモー
ター６１が取り付けられた回動アーム６の左腕部８に
は、前記第１の電圧に対応した第２の付勢力Ｆ２が下方
に向けて加えられ、この第２の付勢力Ｆ２によって前記
回動アーム６の右腕部７側の総重量Ｇは抜重される。こ
のため、前記コレット２３が前記チップ２５に当接する
際に、前記チップ２５には、前記第２の付勢力Ｆ２によ
って抜重された前記総重量Ｇと、前記荷重スプリング４
９による第１の付勢力Ｆ１との合成力が、荷重ＦＳとし
て加えられる（ＦＳ＝Ｇ＋Ｆ１−Ｆ２）。このように、
前記コントローラーが、前記リニアモーター６１に印加
する電圧を変化させることにより、前記チップ２５に加
えられる荷重ＦＳを制御することができるので、従来の
ように、スパナなどの工具を使用することなく、前記荷
重ＦＳを変更することができる。また、荷重ＦＳを変更
する際に、工具等による手作業が不要のため、ダイボン
ディング装置を停止させる必要がない。さらに、前記コ
レット２３がチップ２５に当接する際に、前記荷重ＦＳ
を低下させることにより、着地の際の衝撃を押えること
ができるので、着地の際に荷重ＦＳを変化させることが
できない従来の荷重機構のように、大きな荷重ＦＳがチ
ップ２５に加わることがなく、チップ２５表面にダメー
ジを与える恐れがない。

【００２７】また、このとき前記コレット２３は上動す
るが、これに伴い、コレットホルダー２２を吊り下げる
回動アーム６は回動軸５を中心に回動する。このため、
前記回動アーム６と前記コレット２３との間には傾きが
生じるが、回動アーム６の押圧部材９に磁着したコレッ
ト２３における第１のマグネット３４は、図２に示した
ように、上面３２が球面状に形成されており、前記押圧
部材９と前記第１のマグネット３４は点接触している。
このため、回動に伴う前記押圧部材９と前記コレット２
３との傾きを、第１のマグネット３４の上面３２にて吸
収することができ、前記回動アーム６と前記コレット２
３との連動をスムーズに行うことができる。

【００２８】そして、所定時間経過後に、前記第１の電
圧より高い第２の電圧を、前記リニアモーター６１に印
加して、前記コレット２３に、第１の電圧を加えた際の
荷重ＦＳより小さな荷重ＦＳを加え（Ｐ４）、コレット
２３に負圧を加えてチップ２５を吸着する（Ｐ５）。こ
のとき、前記アームの右腕部７側の総重量Ｇと、前記左
腕部８に加わえられる前記リニアモーター６１の第２の
付勢力Ｆ２とのバランスを取ることにり（Ｆ２＝Ｇ）、
前記総重量Ｇを相殺することができ、前記チップ２５
に、前記荷重スプリング４９による第１の付勢力Ｆ１の
みを荷重ＦＳとして加えることができる（ＦＳ＝Ｇ＋Ｆ
１−Ｆ２）。したがって、コレットやコレットホルダー
等の重量がチップに加えらてしまう従来の荷重機構と比
較して、荷重ＦＳを小さな値に設定することができ、硬
質なコレット２３を使用する場合であっても、このコレ
ット２３がチップ２５に当接する際のチップ２５に与え
るダメージを緩和することができる。

【００２９】次に、前記コレット２３を上昇させると同
時に、コレット２３への荷重ＦＳを増加させ（Ｐ６）、
コレット２３が所定量上昇した時点で、コレット２３を
原点位置へ移動するとともに、コレット２３への荷重Ｆ
Ｓを最大にする（Ｐ７）。つまり、この荷重機構１が設
けられた可動アームを移動する際には、前記コレット２
３は、大きな力によって付勢されているので、前記可動
アームを高速で移動し、前記コレット２３が振動してし
まう場合であっても、これを押えることができる。そし
て、このコレット２３が原点位置に達したら、コレット
２３をリードフレーム上に移動するとともに、コレット
２３を下降させ（Ｐ８）、前記コレット２３を、リード
フレーム上のボンディング位置へ移動する（Ｐ９）。

【００３０】前記コレット２３に吸着されたチップ２５
を、ボンディング位置に載置する際には、パラメーター
により設定された前記第１の電圧をリニアモーター６１
に印加して、前記荷重ＦＳを減少させてチップ２５への
ダメージを減少させ（Ｐ１０）、着地した時点で、前記
第２の電圧を前記リニアモーター６１に印加して、荷重
ＦＳをさらに減少させた後（Ｐ１１）、コレット２３へ
の負圧の供給をカットして、チップ２５をボンディング
位置に配置する。前記チップ２３がボンディング位置に
載置される際には、前記可動アームが高速で移動された
場合であっても、前述したように、コレット２３の振動
が防止されているので、コレット２３の振動によるチッ
プ２５の叩き付けを防止することができ、これによりダ
イボンディング装置の高速運転が可能となる。

【００３１】そして、コレット２３を上昇させると同時
に、荷重ＦＳを増加させ（Ｐ１２）、コレット２３を原
点位置に移動するとともに、前記荷重ＦＳを最大にする
（Ｐ１３）。これにより、前記コレット２３は、原点位
置に戻り、待機状態となる（Ｐ１４）。

【００３２】なお、本実施の形態においては、搬送され
るチップ２５にコレット２３を当接させる際と、コレッ
ト２３に吸着されたチップ２５をボンディング位置に載
置する際とにおいて、パラメーターに設定された第１の
電圧をリニアモーター６１に印加しているので、コレッ
ト２３への荷重ＦＳが同じ大きさに設定されている。し
かし、前記パラメーターの設定を変更することにより、
搬送されるチップ２５にコレット２３を当接させる場合
と、コレット２３に吸着されたチップ２５をボンディン
グ位置に載置する場合とで、コレット２３への荷重ＦＳ
を変更することができる。具体的には、コントローラー
に切り換えスイッチを設けるとともに、設定の異なるパ
ラメーターを予め複数用意しておき、前記切り換えスイ
ッチを操作することにより、パラメーターを切り替える
ように構成する。この場合には、チップ２５の種類を変
更した際や、ボンディングが行われる部材を変更した際
に、前記荷重ＦＳの変更を速やかに行うことができる。

【００３３】さらに、本実施の形態では、リニアモータ
ー６１によって前記総重量Ｇを減少させる荷重機構１を
示したが、例えば、エア圧によって作動するエアピスト
ンを用いて、前記回動アーム６の左腕部８を付勢しても
良い。

【００３４】また、本実施の形態では、回動アーム６の
左腕部８を上方に付勢して、荷重伝達部材１３に荷重Ｆ
Ｓを加えるものを例に挙げて説明したが、荷重伝達部材
１３を直接下方に付勢しても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷重機構
にあっては、荷重制御手段への入力を制御することによ
り、荷重伝達手段による対象物への荷重を制御すること
ができるので、従来のように、スパナなどの工具を使用
することなく、対象物への荷重を変更することができ
る。また、荷重を変更する際に、工具等による手作業が
不要のため、特に、この荷重機構がダイボンディング装
置の可動アームに設けられている場合においては、作動
中のダイボンディング装置を停止させることなく、対象
物としてのチップへの荷重を変更することができる。さ
らに、前記可動アームの作動速度を変化させる際には、
速度変化に応じて前記荷重を変化させたり、前記荷重伝
達手段としてのコレットが、前記チップを拾う場合と、
載置する場合とにより、前記荷重を変更することも容易
にできる。

【００３６】また、回動自在に支持されたアームの一方
の自由端部側に、対象物に当接する当接部材を設け、他
方の自由端部側を、付勢手段により付勢するとともに、
反付勢手段により、外部からの入力の変化に応じた反付
勢力によって付勢するものに関しては、対象物への荷重
が、前記付勢力と前記反付勢力との合成力により決めら
れるので、前記反付勢手段への入力を制御することによ
り、前記対象物への荷重を制御することができる。

【００３７】さらに、前記付勢手段がスプリング、また
前記反付勢手段がリニアモーターで構成されている場合
には、リニアモーターに供給する電圧又は電圧からなる
電力を変化することにより、前記荷重を制御することが
できる。このため、この荷重機構が可動アームに設けら
れている場合において、前記可動アームを制御するコン
トローラーに、前記リニアモーターを接続し、このコン
トローラーにて前記可動アームと前記リニアモーターと
を制御すれば、可動アームの作動速度を変化させる際
に、この速度変化に応じて前記荷重を変化させることが
できる。また、荷重伝達手段としてのコレットが、前記
チップを拾う場合と、載置する場合とによる前記荷重の
場合分けを、前記コントローラーにより行うこともでき
る。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す一部断面図である。

【図２】図１のＡ部を示す断面図である。

【図３】同実施の形態におけるダイボンディング装置の
動作を示すタイミングチャートである。

【図４】従来の荷重機構を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 荷重機構 ３ 荷重制御手段 ４ 荷重伝達手段 ６ 回動アーム ７ 右腕部 ８ 左腕部 ２３ コレット（当接部材） ２５ チップ（対象物） ３２ 上面（磁着面） ３４ 第１のマグネット ３６ 第２のマグネット ４１ 付勢手段 ４２ 反付勢手段 ４９ 荷重スプリング ６１ リニアモーター Ｆ１ 第１の付勢力 Ｆ２ 第２の付勢力 ＦＳ 荷重

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの入力の変化に応じて、発生す
   る付勢力が変化する荷重制御手段と、 該荷重制御手段から付勢力が伝達されるとともに、この
   付勢力を対象物に荷重として加える荷重伝達手段と、 を備えたことを特徴とする対象物への荷重機構。
2. 【請求項２】 前記荷重伝達手段は、支点を中心として
   回動自在に支持されたアームと、該アームの一方の自由
   端部側に設けられ、前記対象物に当接する当接部材とか
   らなり、 前記荷重制御手段は、前記アームの一方の自由端部側が
   前記当接部材を付勢する方向に、前記アームの他方の自
   由端部側を付勢する付勢手段と、該付勢手段による付勢
   方向と逆向きに、前記他方の自由端部側を付勢するとと
   もに、この付勢力が、外部からの入力変化に応じて変化
   する反付勢手段とからなることを特徴とした請求項１記
   載の対象物への荷重機構。
3. 【請求項３】 前記付勢手段は、前記他方の自由端部を
   付勢するスプリングからなり、前記反付勢手段は、供給
   される電力の変化に応じて発生する付勢力が変化するリ
   ニアモーターであることを特徴とした請求項２記載の対
   象物への荷重機構。