(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材に対して第２部材を位置決めするための位置決め用治具であって、
第１部材を位置決め支持する第１治具と、
該第１治具と相対向して、第１部材の表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置される、挿通部を備えた第２治具と、
該第２治具の挿通部に、第１部材の表面に対して当接するように相対移動可能に挿通される、第２部材を第１部材の表面に案内位置決めするための挿入部が形成された第３治具と、
を備えたことを特徴とする位置決め用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め用治具に関し、より詳しくは、第１部材に対して第２部材を位置決めするための位置決め用治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＩＣチップ等を組み立て製造するにあたっては、一般に、所定の回路が形成されたウエーハを各素子に分離させるダイシング工程を行った後に、各素子を基板やフレーム等のダイに接着するダイボンディング工程が行われ、次いで、素子とリードフレームの電極リードとを接続するワイヤーボンディング工程が行われる。
【０００３】
ダイボンディング工程では、被接着部材となるダイに対して、はんだ箔や、金テープあるいは金属箔、または銀ペースト樹脂等のはんだペーストを介して、接着部材となる素子を所定の位置に位置決め配置し、還元炉内でのリフローはんだ付けや、共晶接合または樹脂接着によってマウントする。
【０００４】
このように、第１部材としてのダイに対して第２部材としての素子を位置決めするための、従来の位置決め用治具としては、図１２に示すように、ダイＳを位置決め支持する第１治具６と、この第１治具６と相対向して位置決め配置される、素子ＣをダイＳの表面に案内位置決めするための挿入部７０を備えた第２治具７とを備えたものが用いられていた。そして、この位置決め用治具は、第１治具６に複数のダイＳを位置決め支持するための複数の凹部６０が形成されており、各凹部６０は、位置決め支持するダイＳの大きさよりもわずかに大きく、また、ダイＳの表面が第１治具６０の表面から出るように、ダイＳの厚さよりも浅くそれぞれ形成されている。第１治具６の第２治具７と対向する面にはピン６３が立設され、また、このピン６３と対応するように第２治具７に嵌合孔７３が穿設されている。一方、第２治具７の挿入部７０の形状は、ダイＳに接着される各素子Ｃの大きさや形状等に応じてそれぞれ形成されている。一般に、マウントされる素子Ｃの大きさがダイＳよりも小さいために、ダイＳに対する第２治具７の挿入部７０の開口部の大きさもダイＳより小さく形成されており、第２治具７の挿入部７０の開口部の周囲が第１治具６０の表面から出ているダイＳの表面と接することとなる。
【０００５】
各ダイＳに対して素子Ｃをそれぞれ位置決めするに際しては、第１治具６の凹部６０にダイＳを嵌め込むようにして位置決め支持し、第１治具６のピン６３に第２治具７の嵌合孔７３を嵌合する。これにより、第１治具６に位置決め支持されたダイＳに対して、第２治具７に形成された挿入部７０が所定に位置に開口し、したがって、この挿入部７０から素子Ｃを挿入することにより、ダイＳの所定の位置に素子Ｃが位置決めされることとなる。このとき、第２治具７の挿入部７０の開口部の周囲がダイＳの表面と接しているために、第２治具７の高さ方向の位置は、ダイＳの表面の第１治具６の表面から出ている高さによって変化する。その後、第２治具の挿入部７０からはんだ箔Ｆと共に素子Ｃを挿入すると、はんだ箔Ｆを介して素子ＣがダイＳの所定の位置に位置決めされることとなる。
【０００６】
また、特開平４−３３９５６６号公報には、第１接合体と第２接合体とを炉中にてろう付けするろう付け接合方法において、第１接合体と一体に移動する第１治具と、第２接合体と一体に移動すると共に、前記第１治具に接触した状態で、前記第１治具に対して相対的に移動する第２治具とを備え、前記第１治具または第２治具の少なくとも一方をスライドさせて、第１接合体と第２接合体との位置合わせを行う第１工程と、位置合わせ後に、前記第１治具と前記第２治具とを接着剤を用いて接着する第２工程と、接着された前記第１治具および第２治具を、炉中に配して前記第１接合体と第２接合体とのろう付け接合を行う第３工程とを備えるろう付け接合方法が知られている。そして、この方法における第１工程では、ＣＣＤカメラなどを用いて光学的な画像処理にて位置合わせを行うことが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイボンディングされるダイには、その厚さに誤差がある。そして、上記図１２に示した従来の位置決め用治具により複数のダイＳに対して素子Ｃをそれぞれ一度に位置決めする場合にあっては、第１治具６に位置決め支持された複数のダイＳのうち、最も厚いダイＳの表面によって、すなわち、第１治具６の表面から最も出ているダイＳ（図１２の左側のダイＳを参照）の表面によって決定される。そのため、厚さが最も厚いダイＳ以外のダイＳ（図１２の右側のダイＳを参照）については、その表面と第２治具７の挿入部７０の開口部との間に透き間Ｔが生じることとなり、この透き間Ｔに素子Ｃが入り込んで位置ズレ不良が発生するという問題があった。また、最も厚いダイＳは、その表面に第２治具７が直接当接されるために、傷が付く可能性があるという問題もあった。さらに、還元炉内でリフローはんだ付けを行う場合には、位置決め用治具の素材としてカーボンを用いることが多い。カーボンを用いた治具は脆いために、特に、素子Ｃを第２治具７の挿入部７０から挿入する際に第２治具７が摩擦や衝撃等によって破損した場合には、第２治具７全体を交換する必要があるという問題もあった。
【０００８】
また、特開平４−３３９５６６号公報に開示されたろう付け接合方法にあっては、第１工程において、第１接合体と第２接合体との位置合わせを行うために、光学的な画像処理を利用して第１治具または第２治具の少なくとも一方をスライドさせるものであり、設備が大掛かりとなるだけでなく、その処理制御が煩雑となるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、特に一度に複数の第１部材に対してそれぞれ第２部材を位置決めする場合であっても、容易且つ確実に位置決めすることができる位置決め治具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の位置決め治具に係る発明は、上記課題を解決するため、第１部材に対して第２部材を位置決めするための位置決め用治具であって、第１部材を位置決め支持する第１治具と、該第１治具と相対向して、第１部材の表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置される、挿通部を備えた第２治具と、該第２治具の挿通部に、第１部材の表面に対して当接するように相対移動可能に挿通される、第２部材を第１部材の表面に案内位置決めするための挿入部が形成された第３治具と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の発明では、第１部材を第１治具に位置決め支持し、第２治具を第１治具と相対向して位置決め配置してから第３治具を第２治具の挿通部に挿通するか、または、第３治具を第２治具の挿通部に挿通した状態で第２治具を第１治具と相対向して位置決め配置する。第２治具の挿通部に挿通される第３治具は、第１治具に位置決め支持された第１部材の厚さ等の大きさに応じて、第１部材の表面に対して当接するように相対移動する。この状態で、第３治具の挿入部から第２部材を第１部材の表面に案内位置決めする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の位置決め治具の実施の一形態を、図１〜図１０に基づいて詳細に説明する。なお、図において同一符号は同一部分または相当部分とする。この実施の形態においては、例えば、第１部材がＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモードトランジスタ）モジュールに用いられる被接着部材となる基板であり、また、図９および図１０に示すように、第２部材が接着部材となるＩＧＢＴチップやダイオードチップ等の素子であり、一度に複数の基板に各接着部材を所定の位置に位置決め接着する場合により説明する。
【００１３】
本発明の位置決め治具は、概略、被接着部材Ｓに対して接着部材Ｃ１，Ｃ２を位置決めして接着するための位置決め接着用治具であって、被接着部材Ｓを位置決め支持する第１治具１と、該第１治具１と相対向して、被接着部材Ｓの表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置される、挿通部２０を備えた第２治具２と、該第２治具の挿通部２０に、被接着部材Ｓの表面に対して当接するように相対移動可能に挿通される、接着部材Ｃ１，Ｃ２を被接着部材Ｓの表面に案内位置決めするための挿入部３０が形成された第３治具３と、を備えている。
【００１４】
被接着部材となる基板Ｇは、この実施の形態の場合、図９および図１０に示すように、絶縁ベース板Ｓｂの両面に例えば銅やアルミニウム等からなる金属導体層Ｓｎ，Ｓｎが積層成形されたもので、絶縁ベース板Ｓｂの周縁が金属導体層Ｓｎ，Ｓｎの周縁よりも突出するように形成されている。この基板Ｓの表面には、この実施の形態の場合、接着部材としてのＩＧＢＴチップＣ１とダイオードチップＣ２とがそれぞれはんだ箔Ｆを介して位置決めされ、後の工程で還元炉にてリフローはんだ付けされる。
【００１５】
図２は第１治具１の平面図を示したものであり、図３は図２に示された第１治具１のＩＩＩ−ＩＩＩ  線断面図を示したものである。第１治具１の上面には基板Ｓの絶縁ベース板Ｓｂを嵌合して位置決めし得る大きさの凹部１０が複数（図示した実施の形態では８箇所）形成されている。そして、各凹部１０の深さは、この実施の形態の場合、基板Ｓの設定された成形誤差のうちの最小厚さ（高さ）よりも浅く（薄く）なるように設定されている。したがって、最も薄い基板Ｓであっても、第１治具１の上面から出るようになっている。各凹部１０の開口周縁には、基板Ｓの絶縁ベース板Ｓｂを容易に嵌合し位置決めすることができるように、傾斜部１０ａが形成されている。また、各凹部１０のほぼ中央および各凹部１０の間には、肉抜きと後工程で還元炉に入れられた際に熱容量の低減による熱のまわりや還元ガスの回りを向上させる等の目的から、第１治具１の下面から凹部１０にわたって貫通する孔１１が形成されている。さらに、各凹部１０の周囲には溝１２が形成されている。溝１２は、孔１１と同様の目的に加えて、手作業による凹部１０への基板Ｓの搬入およびはんだ付けが完了した素子Ｃ１，Ｃ２の搬出を容易にするため、あるいは、これらの搬入・搬出を行うロボットのフィンガ（図示は省略する）が挿入されるために形成されたものである。そして、第１治具１の上面角隅部近傍には、この実施の形態の場合、３本のピン１３が立設されている。
【００１６】
図４は第２治具２の平面図を示したものであり、図５は図４に示された第２治具２の正面図を示したものであり、図６は図４に示された第２治具２のＶＩ−ＶＩ  線にほぼ沿った断面図を示したものである。第２治具２には第３治具３が挿通される挿通部２０が第１治具１の凹部１０と対応して複数（図示した実施の形態では８箇所）形成されている。挿通部２０は、第１治具１の凹部１０に位置決めされた基板Ｓの大きさよりも大きく形成されている。隣接する挿通部２０の間には第３治具３のフランジ３ａ（図７、図８）が摺動可能に嵌合されて位置決めされる突条２１が形成されている。また、第２治具２の第１治具１に立設された３本のピン１３と対応する位置には、ピン１３が嵌合されて第１治具１に対する第２治具２の水平方向の位置を位置決めする嵌合孔２３が穿設されており、ピン１３および嵌合孔２３は第１治具１と第２治具２との位置決め手段を構成している。そして、図４の破線および図５に示すように、ピン１３が嵌合された第２治具２を第１治具１から抜き取る際に、第２治具２に図示しない作業者の指またはロボットのフィンガを掛けるための切欠き部２４が形成されている。さらに、図２および図４に鎖線で示すように、第１治具１および第２治具２の一側縁には、その治具により位置決めされ還元炉内で基板Ｓの素子Ｃ１，Ｃ２がはんだ付けされる品番を判別することができるように、品番によって設定された位置に孔２５が穿設される。
【００１７】
図７は第３治具３の平面図を示したものであり、図８は図７に示された第３治具３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ  線断面図を示したものである。第３治具３の側壁外周３ｂは、第２治具２の挿通部２０よりもわずかに小さく形成されており、その上方には外側に延出して第２治具２の突条２１内に摺動可能に嵌合されるフランジ３ａが形成されている。そして、第３治具３の側壁３ｂのフランジ３ａとの境界から下端までの長さは、第２治具２の挿通部２０に挿通された際に、第１治具１の凹部１０に位置決めされた最も薄い基板Ｓの表面にその底部３ｃの下端面が当接し得るように設定されている。また、第３治具３の底部３ｃには、ＩＧＢＴチップＣ１とはんだ箔ＦおよびダイオードチップＣ２とはんだ箔Ｆをそれぞれ基板Ｓの表面に案内位置決めする窓状の挿入部３０が穿設されている。各挿入部３０の上端には、ＩＧＢＴチップＣ１とはんだ箔ＦおよびダイオードチップＣ２とはんだ箔Ｆをそれぞれ傷付けることなく容易に挿入して位置決めすることができるように、傾斜部３０ａが形成されている。
【００１８】
なお、上述した第１、第２、および第３治具１，２，３は、後の工程で還元炉にてはんだ箔を再溶融させることにより基板Ｓと素子Ｃ１，Ｃ２とを接合するリフローはんだ付けを行うために、それぞれ素材としてカーボンが用いられている。しかしながら、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、共晶接合または樹脂接着によって基板Ｓ等の被接着部材に素子Ｃ１，Ｃ２等の接着部材をマウントする場合等には、樹脂や金属等、他の素材を採用することができ、さらには、基板Ｓに素子Ｃ１，Ｃ２をマウントする場合以外の位置決めにも用いることができる。
【００１９】
また、上述した実施の形態では、第１治具１に対して第２治具２を水平方向に位置決めするための手段として、ピン１３と嵌合孔２３を用いた場合によって説明したが、本発明は、図示は省略するが例えば凹部とこれに係合される凸部のいずれか一方を第１治具１または第２治具２にそれぞれ形成する等、他の公知の手段に代えることもできる。
【００２０】
次に、以上のように構成された本発明の位置決め治具の使用形態を、基板Ｓに素子Ｃ１，Ｃ２をマウントする場合によって説明する。最初に、第２治具２は、その嵌合孔２３が第１治具１のピン１３から抜き取られた状態となっている。この状態で、第１治具１の各凹部１０に基板Ｓを嵌め込むようにして支持する。基板Ｓは、その絶縁ベース板Ｓｂの端面が凹部１０の側壁に当接されることにより、位置決めされる。そして、基板Ｓの表面は、その成形誤差によって、第１治具１の表面から出る高さが基板Ｓごとに異なる。
【００２１】
次いで、第１治具１に対して第２治具２を相対向させ、ピン１３に対して嵌合孔２３を整合させて嵌合する。このとき、第２治具２の挿通部２０が第１治具１の凹部１０に位置決めされた基板Ｓの大きさよりも大きく形成されていることにより、第２治具２が基板Ｓの表面に接することがない、すなわち、第２治具２が基板Ｓの表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置されることとなる。
【００２２】
その後、第３治具３の底部３ｃの下端面が基板Ｓの表面に当接するように、第２治具２の各挿通部２０に第３治具３の側壁３ｂを挿通する。図１に示された左右の基板Ｓおよび第３治具３の高さを比較すると明らかなように、基板Ｓの成形誤差によって異なる第１治具１の表面からの高さに応じて、第３治具３は挿通されている第２治具２の挿通部２０内を、相対的に昇降移動することが可能となっている。
【００２３】
次に、基板Ｓに応じて挿通された各第３治具３の挿入部３０からそれぞれＩＧＢＴチップＣ１とはんだ箔ＦおよびダイオードチップＣ２とはんだ箔Ｆを重ねた状態で挿入し、基板Ｓの表面に位置決めする。この実施の形態では、この状態のままで第１〜第３治具１，２，３と共に基板Ｓ、はんだ箔Ｆ、素子Ｃ１，Ｃ２が順次積重され位置決めされた状態で還元炉内に搬入され、リフローハンダ付けされる。
【００２４】
なお、上述した使用形態では、第２治具２を第１治具１に対して位置決めし、後に第３治具３を第２治具２に位置決めした場合によって説明したが、本発明の位置決め治具はこれに限定されることなく、予め、第３治具３を第２治具２に位置決めし、その後、この第３治具３が位置決めされた第２治具２を第１治具１に対して位置決めすることもできる。
【００２５】
次に、本発明の位置決め用治具の別の実施の形態を図１１に基づいて説明する。なお、上述した実施の形態と同様または相当する部分については、同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２６】
上述した実施の形態では、第２治具２の挿通部２０を第１治具１の凹部１０に位置決めされた基板Ｓの大きさよりも大きく形成することにより、第２治具２が基板Ｓの表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置されるのに対し、この実施の形態においては、第２治具２のピン１３と嵌合される嵌合孔２３の周囲の部分に第１治具に向かって突出するスペーサ２６を設けることにより、少なくとも挿通部２０の周囲が第１部材の表面から所定間隔離間するように構成されている。また、上述した実施の形態では、基板Ｓの表面が第１治具１の上面から出るように第１治具１の凹部１０を形成し、この凹部１０の内周よりも第３治具３の底部３ｃの外周が大きくなるように形成しているのに対し、この実施の形態では、第３治具３の底部３ｃの外周が第１治具１の凹部１０の内周よりも小さく形成されている。そのため、基板Ｓの表面が第１治具１の上面から出るように第１治具１の凹部１０の深さを設定する必要はない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、被接着部材を位置決め支持する第１治具と、該第１治具と相対向して、被接着部材の表面から所定間隔離間した状態で位置決め配置される、挿通部を備えた第２治具と、該第２治具の挿通部に、被接着部材の表面に対して当接するように相対移動可能に挿通される、接着部材を被接着部材の表面に案内位置決めするための挿入部が形成された第３治具と、を備えたことにより、簡単な構成で、特に一度に複数の第１部材に対してそれぞれ第２部材を位置決めする場合であっても、容易且つ確実に位置決めすることができる位置決め治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置決め治具の実施の一形態を示す部分断面図である。
【図２】第１治具の平面図である。
【図３】図２に示された第１治具のＩＩＩ−ＩＩＩ  線断面図である。
【図４】第２治具の平面図である。
【図５】第２治具の正面図である。
【図６】図４に示され第２治具のＶＩ−ＶＩ  線にほぼ沿った断面図である。
【図７】第３治具の平面図である。
【図８】図７に示され第３治具のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ  線断面図である。
【図９】素子が接合された基板の実施の一形態を示す平面図である。
【図１０】図９の正面図である。
【図１１】本発明の位置決め治具の別の実施の形態を示す部分断面図である。
【図１２】従来の位置決め治具により、厚さの異なる基板に対して素子が位置決めされた状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
Ｓ    基板（第１部材）
Ｃ１，Ｃ２    素子（第２部材）
１    第１治具
２    第２治具
３    第３治具
１０    凹部
２０    挿通部
３０    挿入部
【図１】
0003608605.tif 000002
【図２】
0003608605.tif 000003
【図３】
0003608605.tif 000004
【図４】
0003608605.tif 000005
【図５】
0003608605.tif 000006
【図６】
0003608605.tif 000007
【図７】
0003608605.tif 000008
【図８】
0003608605.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003608605.tif 000011
【図１１】
0003608605.tif 000012
【図１２】
0003608605.tif 000013