(57)【要約】【課題】調節対象面の面方向の調節が容易な面方向調節装置を提供する。【解決手段】面方向調節装置１００は、可動部１１０と、ベース部１２０と、連結部１３０と、操作部１４０と、操作駆動部１５０とを備える。連結部１３０は、可動部１１０とベース部１２０とを連結するものであり、複数の連結部材１３１〜１３４によって構成されている。各連結部材１３１〜１３４は、可撓性を有しており、可動部１１０が操作部１４０によって操作されると、撓むことになる。連結部材１３１〜１３４は、可動部１１０側に延長した場合、可動部１１０下方の一点で交差するように配置されている。可動部１１０は、操作部１４０によって操作されると、可動部１１０下方の所定の点を中心に回転する。【選択図】図２
2019102673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
ベース部と、
前記可動部と前記ベース部とを連結する連結部と、
前記可動部の向きを操作する操作部と
を備え、
前記連結部は、可撓性を有する複数の連結部材によって構成されている
ことを特徴とする面方向調節装置。
【請求項２】
前記複数の連結部材は、可動部側に延長した場合、一点で交差するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の面方向調節装置。
【請求項３】
前記一点は、調節対象面上に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載の面方向調節装置。
【請求項４】
前記連結部は、少なくとも３つの前記連結部材で構成されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面方向調節装置。
【請求項５】
前記操作部の位置を変化させる操作駆動部を更に備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面方向調節装置。
【請求項６】
前記操作駆動部は、
前記操作部の一部に当接する当接部を備え、
当該当接部を移動させることで、前記操作部の位置を変化させる
ことを特徴とする請求項５に記載の面方向調節装置。
【請求項７】
前記当接部は、
前記操作部の前記一部を収容可能な収容部を有し、
当該収容部に、前記操作部の前記一部を収容した状態で移動することで、前記操作部の位置を変化させる
ことを特徴とする請求項６に記載の面方向調節装置。
【請求項８】
前記操作部は、前記当接部が当接する部分に球面部を備える
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の面方向調節装置。
【請求項９】
前記操作駆動部は、前記当接部を移動させるＸＹステージを備える
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の面方向調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調節対象面の面方向を調節する面方向調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣチップ等の部品を基板等の所定の位置に配置して装着するボンディング装置が知られている。このようなボンディング装置では、例えば、基板上に載置された部品の上面にヒータユニットを当接させた状態で、加圧及び加熱をすることで、部品の接合が行われる。
【０００３】
この場合、部品の上面を均一に加圧できるよう、ヒータユニットの当接面（部品の上面に当接する面）と、部品が載置される基板の上面とはできるだけ平行であることが望ましい。そのため、ボンディング装置の中には、ヒータユニットの当接面と、基板（基板が載置されるステージ等の上面）との平行度を調整できるように、ヒータユニットの当接面の方向（傾き）を調節するための面方向調節機構を有するものが存在する。
【０００４】
従来の面方向調節機構は、例えば、間隔を空けて上下に配置された２枚の板状部材と、当該２枚の板状部材の周辺近傍複数箇所に設けられ、各箇所において板状部材の間隔を調節可能とするための複数のねじとで構成されており、個々のねじを適宜調整することによって、上側の板状部材に対する下側の板状部材の相対角度を変化させることで、下側の板状部材に装着されたヒータユニットの当接面の方向の調節を行っていた。
【０００５】
しかしながら、このような面方向調節機構は、一つのねじの調整が他のねじの調整に影響を及ぼすため、各ねじを交互に調整する必要があり、ヒータユニットと基板等との平行度の調整作業が非常に手間のかかるものとなっていた。
【０００６】
なお、特開２００４−２０７５６９号公報には、２枚の板状部材と、この２枚の板状部材の周辺近傍の３ヶ所以上の位置で板状部材どうしに間隙を設けたまま螺設されたねじ部材とで構成された平行度調整手段を備えたチップボンディング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０７５６９号公報（段落０００３〜００１３、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、調節対象面の面方向の調節が容易な面方向調節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る面方向調節装置は、可動部と、ベース部と、前記可動部と前記ベース部とを連結する連結部と、前記可動部の向きを操作する操作部とを備え、前記連結部は、可撓性を有する複数の連結部材によって構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この場合において、前記複数の連結部材は、可動部側に延長した場合、一点で交差するように配置されているようにしてもよい。更に、前記一点は、調節対象面上に位置しているようにしてもよい。
【００１１】
また、以上の場合において、前記連結部は、少なくとも３つの前記連結部材で構成されているようにしてもよい。
【００１２】
また、以上の場合において、前記操作部の位置を変化させる操作駆動部を更に備えるようにしてもよい。この場合において、前記操作駆動部は、前記操作部の一部に当接する当接部を備え、当該当接部を移動させることで、前記操作部の位置を変化させるようにしてもよい。更に、この場合、前記当接部は、前記操作部の前記一部を収容可能な収容部を有し、当該収容部に、前記操作部の前記一部を収容した状態で移動することで、前記操作部の位置を変化させるようにしてもよい。また、前記操作部は、前記当接部が当接する部分に球面部を備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、以上の場合において、前記操作駆動部は、前記当接部を移動させるＸＹステージを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、調節対象面の面方向の調節が容易な面方向調節装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による面方向調節装置を適用したボンディング装置の構成を説明するための斜視図である。
【図２】本発明による面方向調節装置１００の構成を説明するための斜視図である。
【図３】本発明による面方向調節装置１００の構成を説明するための縦断面図である。
【図４】操作部１４０の球面部１４３を第一の水平方向に押して移動させた際の可動部１１０及び連結部材１４１〜１４４の様子を説明するための図である。
【図５】操作部１４０の球面部１４３を第一の水平方向とは垂直な第二の水平方向に押して移動させた際の可動部１１０及び連結部材１４１〜１４４の様子を説明するための図である。
【図６】操作部１４０の球面部１４３を第一及び第二の水平方向に押して移動させた際の可動部１１０及び連結部材１４１〜１４４の様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、本発明による面方向調節装置を、ボンディング装置に適用した場合について説明する。
【００１７】
図１は、本発明による面方向調節装置を適用したボンディング装置の構成を説明するための斜視図である。なお、同図では、ボンディング装置の構成要素のうち、本発明による面方向調節装置の説明に不要な部分は省略してある。
【００１８】
同図に示すように、本発明による面方向調節装置を適用したボンディング装置１０は、トレー１に収容されたＩＣチップ（以下、単に「チップ」という）２をピックアップし、ピックアップしたチップ２を基板３上の所定の位置に載置した上で、加熱及び加圧して、基板３に装着するものである。
【００１９】
同図に示すように、ボンディング装置１０は、本発明による面方向調節装置１００と、ヒータユニット１１と、搬送部１２とを備える。
【００２０】
ヒータユニット１１は、チップ２を加熱及び加圧して、基板３に装着するためのものである。また、ヒータユニット１１は、真空吸着により、その底面側にチップ２を保持できるように構成されている。ヒータユニット１１は、面方向調節装置１００を介して、搬送部１２に取り付けられており、搬送部１２と共に移動することになる。
【００２１】
搬送部１２は、ヒータユニット１１及び面方向調節装置１００の搬送を行うためのものであって、トレー１に収容された任意のチップ２をピックアップし、基板３上の所定の位置に載置できるよう、不図示の搬送機構部によって、トレー１及び基板３それぞれに対して、相対的に三次元方向（前後左右上下）に移動可能なように構成されている。
【００２２】
面方向調節装置１００は、ヒータユニット１１の底面（チップとの当接面）の方向を調節するためのものであり、例えば、ボンディング装置１０の運用を開始する際のヒータユニット１１の底面（部品当接面）と基板３の上面（基板３が載置されるステージ等の上面）との平行度の調整時に利用される。
【００２３】
図２及び図３は、本発明による面方向調節装置１００の構成を説明するための図であり、図２は斜視図を示し、図３は縦断面図を示す。なお、同図には、以下での説明に必要な部分のみを示している。
【００２４】
また、以下では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸の方向は、図２に示すように決められているものとする。そして、例えば、Ｘ軸方向といった場合には、基本的に、正負両方の方向を含むものとする。更に、Ｘ軸を中心とした回転方向をα方向、Ｙ軸を中心とした回転方向をβ方向とする。
【００２５】
図２に示すように、本発明による面方向調節装置１００は、可動部１１０と、ベース部１２０と、連結部１３０と、操作部１４０と、操作駆動部１５０とを備える。
【００２６】
可動部１１０は、面方向調節装置１００の可動部分を構成するものであって、面方向調節装置１００の下方にある所定の点（回転中心）を中心に、所定の範囲内（例えば、α方向及びβ方向にそれぞれ±１°の範囲内）において、回転可能なものである。当該可動部１１０には、面方向の調節対象となる物（本実施形態においては、ヒータユニット１１）が固定されることになる。本実施形態においては、可動部１１０は、背の低い円柱状の形状を有しており、その底面側に、ヒータユニット１１が取り付けられている。
【００２７】
ベース部１２０は、面方向調節装置１００の静止部分（固定部）を構成するものであって、当該ベース部１２０に対して、可動部１１０が動作（装置下方の所定の点を中心に回転）することになる。ベース部１２０は、トップベース１２１と、ボトムベース１２２と、支持部１２３とを備える。
【００２８】
トップベース１２１は、操作駆動部１５０が固定される部材であって、円板の一部を切り欠いたような形状を有する。ボトムベース１２２は、連結部１３０が固定される部材であって、リング状の部材の一部を切り欠いたような形状を有する。ボトムベース１２２の上面には、支持部１２３が立設されており、トップベース１２１を所定の高さに支持している。また、ボトムベース１２２は、その底面側が支持されるように搬送部１２に固定されている。
【００２９】
連結部１３０は、可動部１１０とベース部１２０（ボトムベース１２２）とを連結するものであって、ベース部１２０の下方に配置された可動部１１０を支持するものである。連結部１３０は、複数（本実施形態においては、４つ）の連結部材１３１〜１３４によって構成されており、各連結部材１３１〜１３４は、一方の端部（上端）がベース部１２０（ボトムベース１２２）の底面に固定され、他方の端部（下端）が可動部１１０の上面に固定されている。
【００３０】
各連結部材１３１〜１３４は、可撓性を有しており、可動部１１０が操作部１４０によって操作されると、撓む（弾性変形する）ことになる。本実施形態においては、各連結部材１３１〜１３４は、ステンレス鋼製のワイヤーによって構成されている。
【００３１】
複数の連結部材１３１〜１３４は、可動部１１０を安定して支持可能な位置に配置されている。本実施形態においては、各連結部材１３１〜１３４の上端が、ボトムベース１２２の底面における同一円（上端配置円）上の所定の位置に固定されると共に、各連結部材１３１〜１３４の下端が、可動部１１０の上面における同一円（下端配置円）上の所定の位置に固定されている。更に、連結部材１３１〜１３４は、隣接しない連結部材１３１〜１３４同士（例えば、連結部材１３１と連結部材１３３、又は、連結部材１３２と連結部材１３４）が、可動部１１０の上面及びボトムベース１２２の底面それぞれにおいて、各配置円の中心に関して点対称となるような位置に固定されている。
【００３２】
更に、連結部材１３１〜１３４は、上端配置円の径が、下端配置円の径より大きくなるように配置されており、図３に示すように、可動部１１０側に延長した場合、可動部１１０下方の一点３０１で交差するようになっている。可動部１１０は、操作部１４０によって操作されると、所定の範囲内においては実質的に、当該一点（仮想交点）３０１を中心に回転することになる。本実施形態においては、当該一点（仮想交点）３０１が、ヒータユニット１１の底面（面方向の調節対象面）上に位置するように構成されている（調節対象面上に、仮想交点３０１が位置するように、連結部材１３１〜１３４等を配置している）。
【００３３】
操作部１４０は、可動部１１０に連結されて、可動部１１０の向きを操作する部材である。本実施形態においては、操作部１４０は、可動部１１０の上面（ヒータユニット１１が取り付けられる面と反対側の面）に固定されている。
【００３４】
図３に示すように、操作部１４０は、大径部１４１と、小径部１４２と、球面部１４３とを備えている。
【００３５】
大径部１４１は、円柱状の形状を有し、その一端が可動部１１０の上面中央に連結されている。また、大径部１４１の他端には、小径部１４２が設けられている。小径部１４２は、大径部１４１より径の小さい背の低い円柱状の形状を有し、大径部１４１と中心軸が一致するように同軸状に配置されている。そして、小径部１４２の端部には、球面部１４３が設けられている。球面部１４３は、２つの平行な平面によって球の上下部分を切り取ったような形状を有し、大径部１４１及び小径部１４２の中心軸上に、球の中心がくるように配置されている。面方向調節装置１００では、当該球面部１４３に当接する部材（当接部材１５３）を移動させることによって、当該球面部１４３の位置を変化させ、その結果、操作部１４０と一体をなす可動部１１０の向きを変える。
【００３６】
操作駆動部１５０は、操作部１４０（球面部１４３）の位置を変化させることで、可動部１１０の向きを変えるもので、図２に示すように、第１直動ステージ１５１と、第２直動ステージ１５２と、当接部材１５３とを備える。
【００３７】
第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２は、それぞれ、ベースプレート、テーブル、送りねじ機構等を備え、ベースプレートに対して、テーブルを直線状になめらかに移動させることができるものであり、各送りねじ機構を操作することで、テーブルの移動量を調節することが可能となっている。本実施形態においては、第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２の送りねじ機構は、作業者が手動操作するものとする。
【００３８】
図２に示すように、本実施形態では、第１直動ステージ１５１のテーブルが、Ｙ軸方向に移動できるように、トップベース１２１の底面に、第１直動ステージ１５１のベースプレートが固定される。そして、第１直動ステージ１５１の下に、９０°向きを変えた状態で第２直動ステージ１５２が配置されている。すなわち、第２直動ステージ１５２のテーブルが、Ｘ軸方向に移動できるように、第１直動ステージ１５１のテーブルに、第２直動ステージ１５２のベースプレートが固定される。以上のように配置された第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２によって、いわゆるＸＹステージが構成されることになる。
【００３９】
以上のように配置された第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２の下には、当接部材１５３が配置されている。すなわち、第２直動ステージ１５２のテーブルに、当接部材１５３が固定されている。
【００４０】
当接部材１５３は、第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２によって構成されるＸＹステージの動きに従って、ＸＹ平面上を水平に移動可能な部材であって、矩形平板状の形状を有する。当接部材１５３は、その中央付近に、操作部１４０の球面部１４３を収容するための円形の孔（球面収容部）が形成されている。当接部材１５３は、中央付近に形成された孔（球面収容部）に、操作部１４０の球面部１４３を収容した状態、すなわち、操作部１４０の球面部１４３と当接した状態で、ＸＹ平面上を水平に移動することによって、操作部１４０の球面部１４３の位置を変え、その結果、可動部１１０の向きを変える。
【００４１】
面方向調節装置１００においては、可動部１１０は、常に、連結部材１３１〜１３４によって支持された状態で動くことになるので、所定の範囲内においては実質的に、連結部材１３１〜１３４の仮想交点３０１を回転中心とした回転運動のみを行うことになる。つまり、可動部１１０は、操作部１４０によって操作された際、可動部１１０の下方に位置する所定の点（連結部材１３１〜１３４の仮想交点３０１）を中心とした回転のみを行うことになる。
【００４２】
図４〜図６は、操作部１４０の球面部１４３を移動させた際の可動部１１０及び連結部材１４１〜１４４の様子を説明するための図である。図４〜図６は、シミュレーション結果を示すものであって、図４〜図６においては、ベース部１２０（ボトムベース１２２）は、リング状の部材１２０ｍ、操作部１４０は、円筒状の部材１４０ｍ、可動部１１０は、長手方向の両端が丸みを帯びた矩形平板状の部材１１０ｍ、連結部材１３１〜１３４は、細長い棒状の部材１３１ｍ〜１３４ｍ、ヒータユニット１１は、細長い棒状の部材１１ｍによってモデル化されている。
【００４３】
図４は、操作部１４０ｍの上端部を第一の水平方向に押して移動させた状態を示し、図５は、操作部１４０ｍの上端部を第一の方向とは垂直な第二の水平方向に押して移動させた状態を示し、図６は、操作部１４０ｍの上端部を第一及び第二の水平方向に押して移動させた状態を示している。
【００４４】
図４〜図６に示すように、操作部１４０ｍの上端部を水平方向に押して移動させると、連結部材１３１ｍ〜１３４ｍが適宜撓む（弾性変形する）ことによって、可動部１１０の向きが変わり、それに伴い、可動部１１０と一体をなすヒータユニット１１ｍの底面の方向も変わることになる。この際、図４〜図６に示すように、ヒータユニット１１ｍの底面（調節対象面）は、並進運動することなく、面方向のみが変わることになる。
【００４５】
次に、以上のような構成を有する面方向調節装置１００の動作について説明する。
【００４６】
図２に示した初期状態から、第１直動ステージ１５１の送りねじ機構を操作して、当接部材１５３をＹ軸方向に移動させると、当接部材１５３のＹ軸方向への移動に伴い、当接部材１５３の球面収容部に収容された、操作部１４０の球面部１４３がＹ軸方向に押されることになる。このとき、操作部１４０の球面部１４３は、当接部材１５３の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、操作部１４０と一体をなす可動部１１０は、連結部材１３１〜１３４に支持された状態で、α方向に回転することになる。それに伴い、可動部１１０と一体をなすヒータユニット１１の底面も、α方向に回転することになる。この際、回転中心は、ヒータユニット１１の底面上にあることから、ヒータユニット１１の底面は、並進運動することなく、面方向のみが変わることとなる。
【００４７】
また、図２に示した初期状態から、第２直動ステージ１５２の送りねじ機構を操作して、当接部材１５３をＸ軸方向に移動させると、当接部材１５３のＸ軸方向への移動に伴い、当接部材１５３の球面収容部に収容された、操作部１４０の球面部１４３がＸ軸方向に押されることになる。このとき、操作部１４０の球面部１４３は、当接部材１５３の内周面上を滑りながら移動する。それに伴い、操作部１４０と一体をなす可動部１１０は、連結部材１３１〜１３４に支持された状態で、β方向に回転することになる。それに伴い、可動部１１０と一体をなすヒータユニット１１の底面も、β方向に回転することになる。この際、回転中心は、ヒータユニット１１の底面上にあることから、ヒータユニット１１の底面は、並進運動することなく、面方向のみが変わることとなる。
【００４８】
また、図２に示した初期状態から、第１直動ステージ１５１及び第２直動ステージ１５２の送りねじ機構を操作して、当接部材１５３をＸＹ平面内において水平に移動させると、当接部材１５３のＸＹ平面内での移動に伴い、当接部材１５３の球面収容部に収容された、操作部１４０の球面部１４３が水平方向に押されることになる。それに伴い、操作部１４０と一体をなす可動部１１０は、連結部材１３１〜１３４に支持された状態で、α方向及びβ方向に回転することになる。それに伴い、可動部１１０と一体をなすヒータユニット１１の底面も、α方向及びβ方向に回転することになる。この際、回転中心は、ヒータユニット１１の底面上にあることから、ヒータユニット１１の底面は、並進運動することなく、面方向のみが変わることとなる。
【００４９】
以上説明したように、上述した実施形態においては、一つの可動部１１０（及び可動部１１０と一体をなすヒータユニット１１）を、２つの軸（Ｘ軸及びＹ軸）を中心に回転できるようにしており、各軸を中心とした回転を独立に調節することができるので、従来の面方向調節機構に比べて、面方向の調節が容易に行える。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、当然のことながら、本発明の実施形態は、上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態では、４つの連結部材１３１〜１３３によって、可動部１１０とベース部１２０（ボトムベース１２２）とを連結していたが、３つ又は５つ以上の連結部材を使って連結することも考えられる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、当接部材１５３に形成される孔（球面収容部）の形状を、円形としていたが、球面部１４３の位置を規制可能な他の形状（例えば、矩形や三角形）にすることも考えられる。
【符号の説明】
【００５２】
１      トレー
２      ＩＣチップ
３      基板
１０    ボンディング装置
１１，１１ｍ    ヒータユニット
１２    搬送部
１００    面方向調節装置
１１０，１１０ｍ    可動部
１２０，１２０ｍ    ベース部
１２１    トップベース
１２２    ボトムベース
１２３    支持部
１３０    連結部
１３１〜１３４，１３１ｍ〜１３４ｍ    連結部材
１４０，１４０ｍ    操作部
１４１    大径部
１４２    小径部
１４３    球面部
１５０    操作駆動部
１５１    第１直動ステージ
１５２    第２直動ステージ
１５３    当接部材
３０１    仮想交点
【図１】
2019102673.tif 000003
【図２】
2019102673.tif 000004
【図３】
2019102673.tif 000005
【図４】
2019102673.tif 000006
【図５】
2019102673.tif 000007
【図６】
2019102673.tif 000008