(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にＩＣチップが固定されているとともに基板上面からＩＣチップ上面までの高さが種類毎に異なる複数種類のワークの中から選択される任意種類のワークをクランプできる装置であり、基板上面に当接する上面押えマスクと、ワークを載置して上昇するテーブルとを有し、
その上面押えマスクの下面は、少なくともその中央部の下面レベルとその両サイド部の下面レベルが異なるレベルに形成されており、夫々の下面レベルは、夫々の下面レベルに当接した基板上のＩＣチップ上面でのワイヤボンディング点の高さをワークの種類によらないで一定の高さに維持するように設定されていることを特徴とする、ワイヤボンディングのためにワークをクランプする装置。
【請求項２】
上記テーブル上にワークを送り込む装置と、その送り込み位置をワーク種類毎に切換える装置が付加されていることを特徴とする請求項１のワーククランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にＩＣチップが固定されたワークにワイヤボンディングするために、ワークをクランプする装置に関する。特に、ＩＣチップ上面のワイヤボンディング点の高さが異なる２種類以上のワークのいずれをもクランプすることができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５６−７６５４４号公報に、基板に固定されたＩＣチップの上面にワイヤボンディングするために、基板をクランプする装置が示されており、クランプ装置の全体を上下動させることによって、ワーク種類によらないで、ワイヤボンディング点の高さを一定に調整する技術が開示されている。この技術では、超音波発信器と超音波受信器を用いてＩＣチップの上面の高さを検出し、その検出結果によってクランプ装置の全体を上下動させ、その結果としてＩＣチップ上面のワイヤボンディング点の高さが一定の高さに調整されるようにする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、超音波発信器と超音波受信器を用いてＩＣチップの上面の高さを検出することから、ワーククランプ装置を含むワイヤボンディング装置の製造コストが高くなる。またワイヤボンディング装置の維持管理に工数を要し、故障する場合もある。
本発明は、より単純な構成によって、ワークの種類によらないでワイヤボンディング点の高さが一定の高さに維持されるように、複数種類のワークをクランプすることができるワーククランプ装置を実現することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ワークの種類ごとに基板の形状が異なることから、それを利用することによって、ＩＣチップの上面の高さを検出しなくても、ＩＣチップ上面のワイヤボンディング点の高さを一定に維持できるという事象を利用する。
本発明のワーククランプ装置は、ワイヤボンディングするために、ＩＣチップが固定された基板をクランプする装置であり、複数種類が存在するワークから選択される任意種類のワークをクランプすることができる。基板上面からＩＣチップ上面までの高さは、ワーク種類毎に異なっている。
このクランプ装置は、基板上面に当接する上面押えマスクと、ワークを載置して上昇するテーブルとを有する。上面押えマスクの下面は、少なくともその中央部の下面レベルとその両サイド部の下面レベルが異なるレベルに形成されている。夫々の下面レベルは、夫々の下面レベルに当接した基板上のＩＣチップ上面でのワイヤボンディング点の高さをワーク種類によらないで一定の高さに維持するように設定されている。
【０００５】
このクランプ装置によると、ＩＣチップのボンディング面の高さを検出する必要がなく、超音波発信器や超音波受信器やその信号処理装置等が必要とされず、ワーククランプ装置を安価に製造することができる。またワーククランプ装置の維持管理に工数を要さず、装置が故障する可能性は極めて低い。
【０００６】
本発明のクランプ装置は、テーブル上にワークを送り込む装置と組合せて利用することが有用であり、その場合には、その送り込み位置をワーク種類毎に切換える装置と組合せて用いる。
この場合、ワーク種類ごとに、ワークをその種類のための当接形状に対応した位置に置くことができ、テーブルを上昇させることによって、各ワークはそれぞれの種類のための当接当接形状に当接してワークの高さが固定される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（形態１）上面押えマスクの中央部を薄くし、薄くした部分で小型基板の上面を押える一方、上面押えマスクの両サイドの厚い部分で大型基板の上面を押える。
（形態２）ワークの進行方向に短いワークについては、ワーク送り込み装置を大きなストロークで往復動させる。
【０００８】
【実施例】
最初に本実施例のクランプ装置でクランプする２種類のワークを説明する。図１の（Ａ）は第１種類のワーク１ａの平面図を示し、図１の（Ｃ）はそのＣ方向からの側面図を示す。第１種類のワーク１ａは、薄い大型基板２ａの上面に４個のＩＣチップ４ａが固定されている。第１種類のワーク１ａは、ＩＣチップ４ａの上面にワイヤボンディングする必要がある。図１の（Ｂ）は第２種類のワーク１ｂの平面図を示し、図１の（Ｄ）はＤ−Ｄ線断面図を示す。第２種類のワーク１ｂは、厚い小型基板２ｂの上面に３個の凹所３が形成され、各凹所３内に１個のＩＣチップ４ｂが固定されている。第２種類のワーク１ｂは、ＩＣチップ４ｂの上面にワイヤボンディングする必要がある。図１（Ｃ）と図１（Ｄ）を比較すると明らかに、第１種類のワーク１ａと第２種類のワーク１ｂでは、ワーク底面からワイヤボンディング点までの高さが異なり、ワーク底面を同一レベルでクランプすると、ＩＣチップ４ａ、４ｂのワイヤボンディング点の高さが異なってくる。
【０００９】
ＩＣチップのワイヤボンディング面をカメラで撮影しながらワイヤボンディングしていく場合、ワーク種類ごとにワイヤボンディング点の高さが異なっていると、ワイヤボンディングするワーク種類が代るたびに、カメラの焦点高さを調整する必要がある。これに伴ってピクセルレートの確認作業が必要とされ、さらには、ワイヤボンディングのためのキャピラリ（ヘッド）が垂直に移動せず、円弧に沿って移動することから、ワイヤボンディング高さが変化すると、キャピラリとＩＣチップの接触点位置（水平面内位置）まで変化することになることを補償しなければならない。また、キャピラリの先端が片当りを起こし、ボンディング不良を発生しやすくなってしまう。ワイヤボンディングの高さが異なる複数種類のワークを次々に製造する場合には、上記の調整作業に時間を要することから生産効率が極端に悪化する。
【００１０】
この実施例の装置では、図１の（Ｇ）と（Ｈ）に示すように、ワーク種類にかかわらずに、ワイヤボンディングするＩＣチップ４ａ、４ｂの上面の高さが一致するように（図示の場合にはレベル２０で揃っている）ワーク１ａ、１ｂをクランプする。
【００１１】
クランプ装置は、ワーク１ａ、１ｂのいずれかを載置して上昇するテーブル１４と、テーブル１４とともに上昇するワーク１ａ、１ｂの上面に当接する上面押えマスク１０で構成される。上面押えマスク１０は、右側マスク１０Ｒと左側マスク１０Ｌとで構成されている。
後記するように、第１種類のワーク１ａは、テーブル１４上の図１（Ｅ）に示される位置に送り込まれる。第２種類のワーク１ｂは、テーブル１４上の図１（Ｆ）に示される位置に送り込まれる。
【００１２】
上面押えマスク１０Ｒ、１０Ｌの図面左右方向の中央部では、下面レベルが高い。第２種類のワーク１ｂが図１（Ｆ）の位置で上昇すると、第２種類のワーク１ｂの小型基板２ｂは、上面押えマスク１０Ｒ、１０Ｌの中央部のレベルが高い下面に当接して上下方向にクランプされ、第２種類のワーク１ｂの高さが固定される。この状態が図１（Ｈ）に示される。第２種類のワーク１ｂのワイヤボンディング面（ＩＣチップ４ｂの上面）はレベル２０に位置決めされる。
上面押えマスク１０Ｒ、１０Ｌの図面左右方向の両サイド部では、下面レベルが低い。第１種類のワーク１ａが図１（Ｅ）の位置で上昇すると、第１種類のワーク１ａの大型基板２ａは、上面押えマスク１０Ｒ、１０Ｌの両サイド部のレベルが低い下面に当接して上下方向にクランプされ、第１種類のワーク１ａの高さが固定される。この状態が図１（Ｇ）に示される。第１種類のワーク１ａのワイヤボンディング面（ＩＣチップ４ａの上面）もレベル２０に位置決めされる。
【００１３】
図５（Ａ）は第１種類のワーク１ａをクランプしたときの拡大平面図を示し、図６（Ａ）はそのＶＩ−ＶＩ線断面を示す。上面押えマスクの紙面左右方向にあるアーム部の下面３０Ａは中央部の下面３０Ｂよりも低い。図６（Ａ）に示すように、基板２ａの表面よりも高い位置にワイヤボンディング面がある第１種類のワーク１ａについては、レベルの低いアーム部の下面３０Ａで基板２ａの表面をクランプする。
図５（Ｂ）は第２種類のワーク１ｂをクランプしたときの拡大平面図を示し、図６（Ｂ）はそのＶＩ−ＶＩ線断面を示す。上面押えマスクの左右方向での中央部の下面３０Ｂは両サイドにあるアームの下面３０Ａよりも高い。図６（Ｂ）に示すように、基板２ｂの表面よりも低い位置にワイヤボンディング面がある第２種類のワーク１ｂについては、レベルの高い中央部の下面３０Ｂで基板２ｂの表面をクランプする。
下面３０Ａと下面３０Ｂのレベル差は、図６（Ａ）のワイヤボンディング面（ＩＣチップ４ａの上面）のレベルと、図６（Ｂ）でのワイヤボンディング面（ＩＣチップ４ｂの上面）のレベルが等しくなる関係に設定されている。
【００１４】
図７に示されているように、上面押えマスクの下面は、ワークの進行方向に向けてテーパ面３２となっている。このテーパ面３２は、ワークを押えマスク下に送り込む際のさそい込みである。
【００１５】
上記から明らかに、上面押えマスクの下面３０Ａはワーク１ａには当接してワーク１ｂには当接しない。上面押えマスクの下面３０Ｂはワーク１ｂには当接してワーク１ａには当接しない。上面押えマスク１０Ｒ，１０Ｌの下面には、各種類のワーク上面に当接するワーク種類毎に固有の当接形状３０Ａ、３０Ｂが形成されている。
またワーク種類毎に固有の当接形状３０Ａ、３０Ｂの高さは、ワイヤボンディング点の高さをワーク種類１ａ、１ｂによらないで一定の高さに維持するように設定されている。
【００１６】
次に、第１種類のワーク１ａを図１（Ｅ）と図５（Ａ）に示す位置、即ち、下面３０Ｂには当接しないで下面３０Ａに当接する位置に送り込み、第２種類のワーク１ｂを図１（Ｆ）と図５（Ｂ）に示す位置、即ち、下面３０Ａには当接しないで下面３０Ｂに当接する位置に送り込むワーク送り込み装置を説明する。
図２に示すように、テーブル１４の左右にはワーク搬送路が伸びており、ワークがその上面上を移動可能になっている。ワーク搬送路の側方に、ワークを送る爪２４が設置されており、爪２４は図示しないパルスモータによって左右方向に往復動する。また、爪２４は垂直方向に上下動し、その上下位置もモータあるいはエアシリンダによって切換えられる。
爪２４は、３本の送りアームを備えている。図４（Ａ）に示すように、第１のアーム２４ａの先端から第２のアーム２４ｂの先端までの距離はＬであり、第２のアーム２４ｂの先端から第３のアーム２４ｃの先端までの距離はｌである。
【００１７】
図２と、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１種類のワーク１ａを送るときは、爪２４がＬのストロークで往復動する。爪２４は右に進むときには下降しており、ワーク搬送路上のワークを押し進める。爪２４は上昇して左に戻るためにワークと干渉することがなく、ワークを押し戻すことはない。
図２（Ａ）から（Ｄ）は、爪２４がＬのストロークで往復動することによって第１種類のワーク１ａが送られる様子を示し、図１（Ｅ）と図５（Ａ）に示す位置に送り出されることが理解される。
図３と、図４（Ｅ）〜（Ｈ）に示すように、第２種類のワーク１ｂを送るときは、爪２４がＬ＋Ａのストロークで往復動する。このときに、第２種類のワーク１ｂが送られる様子が図３（Ａ）から（Ｄ）に示されており、第２種類のワーク１ｂが図１（Ｆ）と図５（Ｂ）に示す位置に送り出されることが理解される。
【００１８】
図４は、第１種類のワーク１ａが送られる様子と、第２種類のワーク１ｂが送られる様子を対比して示すものであり、第１種類のワーク１ａの左端５ａに比して第２種類のワーク１ｂの左端５ｂが距離Ａだけ右方向に進んだ位置に送り出されることが確認される。
【００１９】
この実施例の装置によると、ワイヤボンディングするワークの種類が切換わる場合には、爪２４のストロークだけを変えればよく、これによって、ワーク種類の切換えの前後を通じてワイヤボンディング面の高さは一定に維持される。ワーク種類の切換えに簡単に対応でき、少量多品種の生産性を高く維持することができる。
【００２０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、切換えて対応可能なワーク種類は２種に限られず、３種類以上を混合生産する場合にも適用することができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のワーククランプ装置によると、例えば、第１種類のワークの大型基板は上面押えマスクの両サイド部のレベルが低い下面に当接して上下方向にクランプされ、第１種類のワークの高さが固定される。第２種類のワークの小型基板は上面押えマスクの中央部のレベルが高い下面に当接して上下方向にクランプされ、第２種類のワークの高さが固定される。上面押えマスクの中央部の下面と両サイド部の下面のレベル差は、第１種類のワークのワイヤボンディング面（ＩＣチップの上面）のレベルと、第２種類のワイヤボンディング面（ＩＣチップの上面）のレベルが等しくなる関係に設定されている。
ＩＣチップ上面でのワイヤボンディング点の高さを一定に維持するために、ワイヤボンディング面の高さを検出する必要もなければ、クランプ装置の高さを調整をする必要もない。クランプ装置の構成は非常に単純化され、安価に製造でき、維持管理の負荷もほとんどかからない。
それでいながら、少量多品種のワークに対して高効率でワイヤボンディングすることができ、生産効率を高く維持することを可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は第１種類のワークの平面図。（Ｂ）は第２種類のワークの平面図。（Ｃ）は第１種類のワークのＣ方向側面図。（Ｄ）は第２種類のワークのＤ−Ｄ線断面図。（Ｅ）はクランプされた第１種類のワークを示す平面図。（Ｆ）はクランプされた第２種類のワークを示す平面図。（Ｇ）はクランプされた第１種類のワークを示すＧ―Ｇ線断面図。（Ｈ）はクランプされた第２種類のワークを示すＨ―Ｈ線断面図。
【図２】  （Ａ）〜（Ｄ）は第１種類のワークが送られる様子を示す平面図。
【図３】  （Ａ）〜（Ｄ）は第２種類のワークが送られる様子を示す平面図。
【図４】  第１種類のワークが送られる様子と、第２種類のワークが送られる様子を対比して示す図。
【図５】  （Ａ）はクランプされた第１種類のワークを示す拡大平面図。（Ｂ）はクランプされた第２種類のワークを示す拡大平面図。
【図６】  （Ａ）はクランプされた第１種類のワークを示す図５（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図。（Ｂ）はクランプされた第２種類のワークを示す図５（Ｂ）のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】  上面押えマスク１０Ｒを図５（Ａ）のＶＩＩ方向から見た側面図。
【符号の説明】
１ａ：第１種類ワーク              １ｂ：第２種類ワーク
２ａ：第１種類ワークの基板        ２ｂ：第２種類ワークの基板
４ａ：第１種類ワークのＩＣチップ  ４ｂ：第２種類ワークのＩＣチップ
１０Ｒ：上面押えマスク（右）      １０Ｌ：上面押えマスク（左）
１４：テーブル
３０Ａ：第１種類ワークを押える底面  ３０Ｂ：第２種類ワークを押える底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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