特許 7408178 ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20231225BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022171885

(22)【出願日】2022-10-27

(65)【公開番号】P2023172842

(43)【公開日】2023-12-06

【審査請求日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】10-2022-0063635

(32)【優先日】2022-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】517416215

【氏名又は名称】レーザーセル カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ジェジュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ビョンロク

(72)【発明者】

【氏名】キム、テギュ

(72)【発明者】

【氏名】キム、ドンシク

(72)【発明者】

【氏名】リ、ジュンギ

(72)【発明者】

【氏名】リ、サンウォン

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０２１－０１１６２９０（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０８４２９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０６－０９４７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６４－２１／６６

Ｇ０１Ｒ １／００－ ９／０８

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トレイ上に置かれたプローブピンを一対の左右の鉗子で構成されたピングリッパで取った後、搬送するピックアップユニットと、前記ピックアップユニットによって搬送された前記プローブピンにはんだペーストを塗布するディッピングユニットと、前記ピックアップユニットにより前記ディッピングユニットから搬送された前記プローブピンの前記はんだペーストにレーザビームを照射することにより、前記プローブピンをプローブカードにボンディングするレーザボンディングユニットを含むターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットにおいて、
前記ピックアップユニットの端部に設けられ、前記ピングリッパをＸ軸またはＹ軸の方向にリニア搬送するＸ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールと、
前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールと前記ピングリッパとの間に設けられ、前記ピングリッパをＸθ軸またはＹθ軸の方向に回転させるＸθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュールと、
前記Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュールと前記ピングリッパの間に設けられ、前記ピングリッパが前記プローブピンを取ったり、放したりできるように、前記ピングリッパ間の隙間を狭くしたり広げたりできるように搬送するグリッパ軸のリニア搬送モジュールとを含む、
ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項2】

前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールはそれぞれ、
ベースフレームと、
前記ベースフレームにＸ軸またはＹ軸の方向に配置された圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの動きによってＸ軸およびＹ軸の方向にリニア搬送されるスライドフレームとを含む、
請求項１に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項3】

前記圧電アクチュエータは、前記スライドフレームに一体に結合されたチューブピン部材に挿入された状態で設けられ、前記圧電アクチュエータの動きにより前記チューブピン部材及び前記スライドフレームをＸ軸又はＹ軸の方向にリニア搬送する、
請求項２に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項4】

前記ベースフレーム及び前記スライドフレームにはそれぞれスケールバーとエンコーダＰＣＢがさらに取り付けられ、前記スライドフレームのＸ軸又はＹ軸方向のリニア搬送量を制御する、
請求項２に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項5】

前記Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュールは、それぞれ、
カバーフレームと、
前記カバーフレーム間に回転可能に設けられたロータリーブロックと、
前記カバーフレームを貫通して連結された状態で前記ロータリーブロックをＸθ軸またはＹθ軸の方向に回転させる圧電アクチュエータとを含む、
請求項１に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項6】

前記ロータリーブロックの回転軸の一側には、少なくとも２つ以上のプレートスプリングが係合されるとともに前記圧電アクチュエータが前記プレートスプリング間に挿入された状態で設けられ、前記圧電アクチュエータの動きにより前記プレートスプリングおよび前記ロータリーブロックをＸθ軸またはＹθ軸の方向に回転搬送する、
請求項５に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項7】

前記カバーフレームおよび前記ロータリーブロックには、それぞれスケールバーおよびエンコーダＰＣＢがさらに取り付けられ、前記ロータリーブロックのＸθ軸またはＹθ軸方向の回転搬送量を制御する、
請求項５に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項8】

前記グリッパ軸のリニア搬送モジュールは、
グリッパベースフレームと、
前記グリッパベースフレームにＸ軸方向に嵌合して設けられた圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの動きによってＸ軸の方向にリニア搬送されるグリッパスライドフレームとを含む、
請求項１に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項9】

前記グリッパベースフレームおよび前記グリッパスライドフレームには、前記ピングリッパの前記左右の鉗子の一方がそれぞれ固定され、前記グリッパスライドフレームのＸ軸方向のリニア搬送によって前記ピングリッパが前記プローブピンを取ったり、放したりできるように前記ピングリッパの前記左、右鉗子間の隙間が狭くなったり広がったりできるように動作する、
請求項８に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【請求項10】

前記グリッパベースフレームおよび前記グリッパスライドフレームには、それぞれスケールバーとエンコーダＰＣＢがさらに取り付けられ、前記グリッパスライドフレームのＸ軸方向のリニア搬送量を制御する、
請求項８に記載のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置に関する。より詳細には、４面にそれぞれ取り付けられたピングリッパがターンテーブル方式で連続的に回転しながらプローブピンをプローブカードに自動的にレーザボンディングするターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置において、前記レーザボンディング装置に適用され、マイクロメータ単位で非常に精密に多軸方向、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｘθ軸、Ｙθ軸、グリッパ軸方向に自由に直線又は回転運動しながらプローブピンのピックアップ、ディッピング、レーザボンディング工程を連続的に処理できるターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、プローブカードは、半導体基板上に形成されたチップの電気的性能を検査するための装置である。

【0003】

より具体的には、プローブカード上には無数の複数のプローブピンがボンディングされ、複数のプローブピンは半導体チップのパッドと接触して電気信号を印加する方式でチップの正常な有無を確認する。

【0004】

このような半導体素子は、継続的に高集積化するにつれて、半導体素子の回路パターンも微細化している傾向にある。このため、半導体素子の微細回路パターンの間隔に対応する間隔を有するようにプローブピンがボンディングされたプローブカードも必要とされている。

【0005】

しかし、従来のプローブカードの製造方法は、自動化が進んでいないため、１つのプローブカードの性能を高めるために多くの時間がかかり、不良率も高かった。

【0006】

より具体的には、従来は人がピンセットを用いてウエハ上のプローブピンをカセットに移して積載した。すなわち、従来は人が直接手作業でウエハ上のプローブピンを縦に立てた後、カセットに積載しなければならなかったため、プローブピンにスクラッチや反りが発生して不具合が生じる問題があった。

【0007】

特に、最近では、プローブピン間の間隔を減らすためにプローブピンの厚さがさらに微細化しているため、プローブピンの復元力が大きく減少している。すなわち、ウエハ上のプローブピンは、カセットに手作業で移される過程で小さな衝撃でも容易に損傷が発生する可能性がさらに高まっている。したがって、プローブピンに損傷を与えない最小限の力でプローブピンの搬送を自動化する必要がある。

【0008】

また、従来は人がプローブピンを直接移す場合、各自の技術熟練度によってウエハ上のプローブピンをカセットに積載する時間がそれぞれ異なり、熟練した人であっても、時間当たりの生産量に差が生じるため、正確に時間の経過に伴う半製品の生産量を予測することは困難であった。

【0009】

そして、従来はプローブピンを搬送する装置の厚さのために、プローブカードに取り付けられるプローブピン間の間隔を狭めることに限界があった。

【0010】

より具体的には、プローブカード上にプローブピンを把持して搬送するグリップモジュールが一定の厚さを有しているため、プローブピンの厚さを薄く製造しても、プローブカードに取り付けられるプローブピンの間隔が少なくともグリップモジュールの厚さ以下には狭められないという限界があった。

【0011】

したがって、プローブカード生産現場では、全自動で行われ、プローブピンに加わる衝撃を最小限に抑えることができ、また、プローブカードに取り付けられるプローブピンの間隔を最小化できるプローブピンボンディング装置に対する要求が高い実情である。

【0012】

以下、図１および図２を参照すると、本発明の出願人は、既に４面にそれぞれ取り付けられたピングリッパがターンテーブル方式で連続的に回転しながらプローブピンをプローブカードに自動でレーザボンディングするターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置を出願したことがある。

【0013】

図１は、従来のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の構成を一実施形態にしたがって示した平面図であり、図２は、図１のピックアップユニットを分離して示す斜視図である。

【0014】

図１を参照すると、従来のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置１００は、ピックアップユニット１１０、ディッピングユニット１２０、レーザボンディングユニット１３０、サクションユニット１４０を含むことができる。

【0015】

まず、前記ピックアップユニット１１０は、複数のユニット１２０、１３０、１４０の中央に位置し、水平線上で３６０度回転しながらトレイＴ上に載置されたプローブピンＰを搬送する役割を果たす。

【0016】

図１に示すように、前記ピックアップユニット１１０は、ピックアップユニット１１０の右側（図１参照）に配置されたトレイＴからプローブピンＰを取ってピックアップした後、時計回りに沿って９０度ぐらい時間差を置いて回転できる。

【0017】

また、前記ピックアップユニット１１０の下側（図１参照）にはディッピングユニット１２０が配置され、前記ディッピングユニット１２０はピックアップユニット１１０によって時計回りに９０度回転して搬送されたプローブピンＰにはんだペースト（ｓｏｌｄｅｒ ｐａｓｔｅ、図５参照）を塗布する役割を果たす。

【0018】

また、前記ピックアップユニット１１０の左側（図１参照）にはレーザボンディングユニット１３０が配置され、前記レーザボンディングユニット１３０はピックアップユニット１１０によってディッピングユニット１２０から時計回りに９０度回転して搬送されたプローブピンＰのはんだペーストにレーザビームを照射することにより、前記プローブピンＰをプローブカードＳにボンディングする役割を果たす。

【0019】

また、前記ピックアップユニット１１０の上側（図１参照）にはサクションユニット１４０が配置され、前記サクションユニット１４０はピックアップユニット１１０によってレーザボンディングユニット１３０から時計回りに９０度回転して搬送されたプローブピンＰのうち不良が発生した場合、前記不良プローブピンＰを吸引して除去する役割を果たす。

【0020】

すなわち、前記ピックアップユニット１１０は、予め設定された角度（例えば、９０度）ぐらいの時間差をおいて時計回りに回転しながらトレイＴからプローブピンＰを取って固定した後、ディッピングユニット１２０によるディッピング工程、レーザボンディングユニット１３０によるレーザボンディング工程、およびサクションユニット１４０によるサクション工程を順次に行う。

【0021】

以下、図２を参照して前記ピックアップユニットの構成について詳しく見てみると、次の通りである。

【0022】

前記ピックアップユニット１１０の最下端には、プローブピンＰをグリップ（ｇｒｉｐ）して固定するための鉗子状のピングリッパ１１２が設けられる。

【0023】

また、前記ピングリッパ１１２の上端には、プローブピンＰに一定のグリップフォース（ｇｒｉｐ ｆｏｒｃｅ）が加わるようにピングリッパ１１２を制御するフォース制御部１１４が設けられる。

【0024】

また、前記ピングリッパ１１２とフォース制御部１１４は、Ｚ軸駆動部１１６に装着された状態で、前記Ｚ軸駆動部１１６の上下駆動により、前記ピングリッパ１１２とフォース制御部１１４も共に上下に昇降する。

【0025】

また、前記Ｚ軸駆動部１１６は、四角ボックス状の本体部１１７の各側面に設けられ、前記本体部１１７は互いに垂直な４つの側面を有する。

【0026】

これにより、前記本体部１１７の各側面にピングリッパ１１２、フォース制御部１１４、およびＺ軸駆動部１１６がそれぞれ設けられる。

【0027】

また、前記本体部１１７の上端には回転駆動部１１８が一体として結合されており、前記回転駆動部１１８の回転力により例えば、本体部１１７が９０度ぐらい回転する。

【0028】

このとき、前記本体部１１７が回転すると、前記本体部１１７の各側面に固定結合されたピングリッパ１１２、フォース制御部１１４及びＺ軸駆動部１１６も、前記本体部１１７と共に回転する。

【0029】

また、前記回転駆動部１１８の上端回転軸１１８ａには、ガントリークレーンの形の支持フレーム１１９が結合されているので、前記支持フレーム１１９によって回転駆動部１１８を含むピックアップユニット１１０が回転できるように支持する。

【0030】

したがって、前記ピックアップユニット１１０によってトレイＴ上に置かれた状態で供給されるプローブピンＰをピックアップして、水平線上で予め設定された所定の角度ぐらい時計回りに搬送することができる。

【0031】

しかし、上述した従来のプローブピンレーザボンディング装置のピックアップユニットは、日々マイクロメータの単位で微細化していくプローブピンをピックアップ、ディッピング、レーザボンディングする工程を連続的に処理するためには、何よりもピングリッパがマイクロメートルの単位でＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に直線または回転運動し、非常に精密かつ自由に搬送しなければならない改善課題が残っていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0032】

【文献】韓国登録特許第１７４８５８３号

【0033】

【文献】韓国登録特許第１８７９３７６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0034】

そこで、本発明は上記のような問題点を解消できるように発明されたものであり、４面にそれぞれ取り付けられたピングリッパがターンテーブル方式で連続的に回転しながらプローブピンをプローブカードに自動にレーザボンディングするターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置において、前記レーザボンディング装置に適用され、マイクロメートル単位で非常に精密に多軸方向、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｘθ軸、Ｙθ軸、グリッパ軸方向に自由に直線又は回転運動しながらプローブピンのピックアップ、ディッピング、レーザボンディング工程を連続的に処理できるターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0035】

上記の目的を達成するための本発明に係る一実施形態によれば、水平線上で３６０度回転しながらトレイ上に置かれたプローブピンを一対の左右の鉗子からなるピングリッパで取った後、搬送するピックアップユニットと、前記ピックアップユニットにより搬送されたプローブピンにはんだペーストを塗布するディッピングユニットと、前記ピックアップユニットによってディッピングユニットから搬送されたプローブピンのはんだペーストにレーザビームを照射することにより、前記プローブピンをプローブカードにボンディングするレーザボンディングユニットを含むターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットにおいて、前記ピックアップユニットの端部に設けられ、ピングリッパをＸ軸またはＹ軸方向にリニア搬送するＸ軸およびＹ軸リニア搬送モジュールと、前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールとピングリッパとの間に設けられ、ピングリッパをＸθ軸またはＹθ軸方向に回転させるＸθ軸およびＹθ軸回転搬送モジュール、および、前記Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュールとピングリッパの間に設けられ、前記ピングリッパがプローブピンを取ったり、放したりできるように、ピングリッパ間の隙間を狭めたり、離したりできるように搬送させるグリッパ軸のリニア搬送モジュールとを設けて構成される。

【0036】

さらに本発明に係る一実施形態によれば、前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールはそれぞれベースフレームと、前記ベースフレームにＸ軸またはＹ軸方向に配置された圧電アクチュエータ、および、前記圧電アクチュエータの動きによってＸ軸およびＹ軸方向にリニア搬送されるスライドフレームとを設けて構成される。

【0037】

また、本発明に係る一実施形態によれば、前記圧電アクチュエータは、スライドフレームに一体に結合されたチューブピン部材に挿入された状態で設けられ、前記圧電アクチュエータの動きによってチューブピン部材およびスライドフレームをＸ軸またはＹ軸方向にリニア搬送する。

【0038】

さらに、本発明に係る一実施形態によれば、前記ベースフレームおよびスライドフレームにそれぞれスケールバーおよびエンコーダＰＣＢがさらに取り付けられ、スライドフレームのＸ軸またはＹ軸方向のリニア搬送量を制御する。

【0039】

また、本発明に係る一実施形態によれば、前記Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュールはそれぞれカバーフレームと、カバーフレーム間に回転可能に設けられたロータリーブロックと、カバーフレームを貫通して連結された状態でロータリーブロックをＸθ軸またはＹθ軸方向に回転させる圧電アクチュエータとを設けて構成される。

【0040】

また、本発明に係る一実施形態によれば、前記ロータリーブロックの回転軸の一側には、少なくとも２つ以上のプレートスプリングが係合されるとともに、圧電アクチュエータが前記プレートスプリング間に挿入された状態で設けられ、前記圧電アクチュエータのモーションによりプレートスプリング及びロータリーブロックをＸθ軸またはＹθ軸の方向に回転搬送する。

【0041】

さらに、本発明に係る一実施形態によれば、前記カバーフレームおよびロータリーブロックには、それぞれスケールバーおよびエンコーダＰＣＢがさらに追加され、ロータリーブロックのＸθ軸またはＹθ軸方向の回転搬送量を制御する。

【0042】

さらに、本発明に係る一実施形態によれば、前記グリッパ軸のリニア搬送モジュールはグリッパベースフレームと、前記グリッパベースフレームにＸ軸方向に嵌合して設けられた圧電アクチュエータ、および前記圧電アクチュエータの動きによってＸ軸方向にリニア搬送されるグリッパスライドフレームとを設けて構成される。

【0043】

さらに、本発明に係る一実施形態によれば、前記グリッパベースフレームおよびグリッパスライドフームには、ピングリッパの左右の鉗子の一方がそれぞれ固定され、前記グリッパスライドフレームのＸ軸方向のリニア搬送に応じてピングリッパがプローブピンを取ったり、放したりできるようにピングリッパの左、右鉗子間の隙間が狭くなったり広がったりできるように動作する。

【0044】

さらに、本発明に係る一実施形態によれば、前記グリッパベースフレームおよびグリッパスライドフレームには、それぞれスケールバーとエンコーダＰＣＢがさらに取り付けられ、グリッパスライドフレームのＸ軸方向のリニア搬送量を制御する。

【発明の効果】

【0045】

前述のような本発明は、ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置に取り付けられた多軸グリッパユニットがマイクロメータ単位で非常に精密に多軸方向、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｘθ軸、Ｙθ軸、グリッパＸ軸方向で自由に直線または回転運動し、プローブピンのピックアップ、ディッピング、レーザボンディング処理が可能であることにより、プローブピンボンディング工程の効率および精密度が大幅に向上する効果がある。

【0046】

これにより、マイクロメータ単位で日々微細化していくプローブピンのレーザボンディング工程に備えられることはもちろん、プローブピンのピックアップ、ディッピング、レーザボンディング等の工程を連続的に行う間に非常に微細で精巧したプローブピンに加えられる物理的な損傷を最小限に抑える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】従来のターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の構成を本発明に係る一実施形態により示した平面図である。

【図2】本発明に係る図１のピックアップユニットを分離して示した斜視図である。

【図3】本発明に係るターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットを一実施形態により全体的に示した斜視図である。

【図4】本発明に係る図３のＸ軸及びＹ軸のリニア搬送モジュールを拡大して示した要部分解斜視図である。

【図5】本発明に係る図３のＹθ軸の回転搬送モジュールを拡大して示した要部分解斜視図である。

【図6】本発明に係る図３のＸθ軸の回転搬送モジュールを拡大して示した要部分解斜視図である。

【図7】本発明に係る図３のグリッパ軸のリニア搬送モジュールを拡大して示した要部分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

本明細書で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものであり、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明らかに他のことを意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」または「有する」乃至「設ける」などの用語は、本明細書に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはその以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものの存在または追加の可能性を予め排除しないことを理解されるべきである。

【0049】

本明細書において別の定義がない限り、技術的または科学的用語を含み本明細書において用いられるすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般に理解されるものと同じ意味を表す。

【0050】

一般的に使われる辞書で定義している用語は、関連技術の文脈上の有する意味と一致する意味があることと解釈されるべきであり、本明細書において明確に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈されるべきではない。

【0051】

以下、添付の図３～図７を参照して、本発明に係る一実施形態によるターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットについて具体的に見てみると、以下の通りである。

【0052】

まず、本発明は、前述の図１及び図２で説明したように、水平線上で３６０度回転しながらトレイ上に置かれたプローブピンを一対の左右の鉗子からなるピングリッパで取った後、搬送するピックアップユニットと、前記ピックアップユニットによって搬送されたプローブピンにはんだペーストを塗布するディッピングユニットと、前記ピックアップユニットによりディッピングユニットから搬送されたプローブピンのはんだペーストにレーザビームを照射することにより、前記プローブピンをプローブカードにボンディングするレーザボンディングユニットを含むターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットに関する。

【0053】

図３は、本発明に係るターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置の多軸グリッパユニットを一実施形態に従って全体的に示す斜視図である。

【0054】

図３を参照すると、本発明に係る多軸グリッパユニットは、一実施形態に従って５軸モジュールとして構成することができる。

【0055】

まず、５軸モジュールの第１、第２の構成要素として、ターンテーブル方式のプローブピンレーザボンディング装置のピックアップユニット１１０の端部に設けられ、ピングリッパ１１２をＸ軸またはＹ軸の方向にリニア搬送するＸ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュール１１００：１１１０、１１２０を設ける。

【0056】

また、本発明は、第３、第４の構成要素として、前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュール１１００とピングリッパ１１２との間に設けられ、前記ピングリッパ１１２をＸθ軸またはＹθ軸の方向に回転させるＸθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュール１２００：１２１０、１２２０を設ける。

【0057】

また、本発明は、第５の構成要素として、前記Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュール１２００とピングリッパ１１２との間に設けられ、前記ピングリッパ１１２がプローブピン（図示せず）をとったり、離したりできるようにピングリッパ１１２間の隙間を狭くしたり広げたりできるように搬送するグリッパ軸のリニア搬送モジュール１３００を設ける。

【0058】

また、図３に示すように、前記グリッパ軸のリニア搬送モジュール１３００にピングリッパ１１２をねじ込み固定するための別途のブラケット１５００をさらに設けることができる。

【0059】

【0060】

図４は、図３のＸ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュールを拡大して示す要部分解斜視図である。

【0061】

図４を参照すると、前記Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュール１１１０、１１２０は、それぞれ、「凹字型」のベースフレーム１１１１、１１２１と、前記ベースフレームにＸ軸またはＹ軸の方向に配置される圧電アクチュエータ１１１４、１１２４と、前記圧電アクチュエータ１１１４、１１２４に電気エネルギーが加わることによって選択的に加えられる振動などのモーションによってＸ軸またはＹ軸の方向にリニア搬送されるスライドフレーム１１１２、１１２２を含んで設けられる。

【0062】

前記圧電アクチュエータは、一例として圧電セラミックを用いた超小型圧電アクチュエータであってもよい。前記超小型圧電アクチュエータは、片方向に分極された圧電セラミックに電界を印加することにより、分極方向と印加される電界方向に応じて圧電セラミックに収縮または膨張運動が発生し、このような屈曲振動を移動軸に伝達して移動体がリニア運動をするようになる。

【0063】

また、前記圧電アクチュエータ１１１４、１１２４は、スライドフレーム１１１２、１１２２に一体に取り付けられたチューブピン部材１１１３、１１２３に挿入された状態で設けられ、前記圧電アクチュエータ１１１４、１１２４に電気エネルギーが加わると振動などの微細なモーションが発生し、前記圧電アクチュエータ１１１４、１１２４の動作によりチューブピン部材１１１３、１１２３およびスライドフレーム１１１２、１１２２はＸ軸またはＹ軸の方向に非常に精密にリニア搬送される。

【0064】

また、前記ベースフレーム１１１１、１１２１およびスライドフレーム１１１２、１１２２には、それぞれスケールバー１１１５、１１２５とエンコーダＰＣＢ１１１６、１１２６がさらに取り付けられていることにより、スライドフレーム１１１２、１１２２のＸ軸またはＹ軸の方向のリニア搬送量が精密に制御される。

【0065】

これにより、前記圧電アクチュエータ１１１４、１１２４とスケールバー１１１５、１１２５およびエンコーダＰＣＢ１１１６、１１２６の構成により、Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュール１１１０、１１２０は、スライドフレーム１１１２、１１２２をマイクロメートル単位で非常に精密にリニア搬送する。

【0066】

【0067】

図５は、図３のＹθ軸の回転搬送モジュールを拡大して示す要部分解斜視図である。

【0068】

図５を参照すると、前記Ｙθ軸の回転搬送モジュール１２１０は、それぞれ一対の左右のカバーフレーム１２１１－Ｌ、１２１１－Ｒと前記カバーフレーム１２１１－Ｌ、１２１１－Ｒとの間に回転可能に設けられたロータリーブロック１２１２と、前記カバーフレーム１２１１－Ｌ、１２１１－Ｒを貫通して結合した状態でロータリーブロック１２１２をＹθ軸の方向に回転させる圧電アクチュエータ１２１４とを含んで設けられる。

【0069】

前記ロータリーブロック１２１２は、図５に示すように、本発明に係る一実施形態により回転軸の一部に円弧状の丸みを帯びた湾曲面を有する回転束として形成され、前記丸みを帯びた湾曲面の左右の面にそれぞれ一対のプレートスプリング１２１３が結合される。

【0070】

このとき、プレートスプリング１２１３は、少なくとも１つ以上のスペーサ１２１７によって一定の間隔ぐらい互いに離れた状態でロータリーブロック１２１２に固定結合される。

【0071】

続いて、前記圧電アクチュエータ１２１４は、一対のプレートスプリング１２１３の間に挿入された状態で配置されることにより、前記圧電アクチュエータ１２１４の振動など微細な動きによりプレートスプリング１２１３およびロータリーブロック１２１２がＹθ軸の方向に精密に回転搬送される。

【0072】

また、前記左、右のカバーフレーム１２１１－Ｌ、１２１１－Ｒおよびロータリーブロック１２１２には、それぞれスケールバー１２１５とエンコーダＰＣＢ１２１６がさらに取り付けられ、ロータリーブロック１２１２のＸθ軸またはＹθ軸方向の回転搬送量を精密に制御する。

【0073】

【0074】

図６は、図３のＸθ軸の回転搬送モジュールを拡大して示す要部分解斜視図である。

【0075】

図６は、Ｘθ軸の回転搬送モジュールの本発明に係る一実施形態を示すもので、前記図５のカバーフレーム構成とは異なり、図６のＸθ軸の回転搬送モジュールのカバーフレーム１２２１は一体型で形成することができ、残りの構成１２２２、１２２３、１２２４、１２２５、１２２６、１２２７は、図５の構成と同様に適用することができる。以下、図５の構成と同一の構成については説明を省略する。

【0076】

【0077】

図７は、図３のグリッパ軸のリニア搬送モジュールを拡大して示す要部分解斜視図である。

【0078】

図７を参照すると、前記グリッパ軸のリニア搬送モジュール１３００は、グリッパベースフレーム１３０１と、前記グリッパベースフレーム１３０１にＸ軸方向に嵌合して設けられた圧電アクチュエータ１３０４と、前記圧電アクチュエータ１３０４の動きによってＸ軸の方向にリニア搬送されるグリッパスライドフレーム１３０２を含んで設けられる。

【0079】

前記圧電アクチュエータ１３０４は、グリッパスライドフレーム１３０２と結合されたチューブピン部材１３０３に挿入された状態で、圧電アクチュエータ１３０４に振動等の微細な動きが生じると、チューブピン部材１３０３およびグリッパスライドフレーム１３０２をＸ軸の方向にマイクロメートルのスケールで精密にリニア搬送する。

【0080】

このとき、前記グリッパベースフレーム１３０１およびグリッパスライドフレーム１３０２には、前述の図３に示すように、ピングリッパ１１２の左右の鉗子１１２－Ｌ、１１２－Ｒがそれぞれ固定され、前記グリッパスライドフレーム１３０２のＸ軸の方向のリニア搬送によって、ピングリッパ１１２がプローブピン（図示せず）を取ったり、放したりできるように、ピングリッパ１１２の左、右鉗子１１２－Ｌ、１１２－Ｒの間の隙間が狭くなったり広がったりできるように動作する。

【0081】

また、前記グリッパベースフレーム１３０１およびグリッパスライドフレーム１３０２には、それぞれスケールバー１３０５とエンコーダＰＣＢ１３０６がさらに取り付けられ、グリッパスライドフレーム１３０２のＸ軸の方向でのリニア搬送量を精密に制御する。

【0082】

【0083】

なお、本発明は、ただ前述の説明した一実施形態によってのみ限定されるものではなく、装置の細部構成や個数及び配置構造を変更する際にも同様の効果を生み出すことのできるものであるため、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の技術的思想の範囲内で様々な構成の追加および削除、変形が可能であることを明示する。

【符号の説明】

【0084】

１１２(１１２-Ｌ、１１２-Ｒ):ピングリッパ(左、右トング)
１０００：（本発明）多軸グリッパユニット
１１００：Ｘ軸およびＹ軸のリニア搬送モジュール
１１１０：Ｘ軸のリニア搬送モジュール
１１２０：Ｙ軸のリニア搬送モジュール
１１１１、１１２１：ベースフレーム
１１１２、１１２２：スライドフレーム
１１１３、１１２３：チューブピン部材
１１１４、１１２４：圧電アクチュエータ
１１１５、１１２５：スケールバー
１１１６、１１２６：エンコーダＰＣＢ
１２００：Ｘθ軸およびＹθ軸の回転搬送モジュール
１２１０：Ｙθ軸の回転搬送モジュール
１２２０：Ｘθ軸の回転搬送モジュール
１２１１：カバーフレーム
１２１２、１２２２：ロータリーブロック
１２１３、１２２３：プレートスプリング
１２１４、１２２４：圧電アクチュエータ
１２１５、１２２５：スケールバー
１２１６、１２２６：エンコーダＰＣＢ
１２１７、１２２７：スペーサ
１３００：グリッパ軸のリニア搬送モジュール
１３０１：グリッパベースフレーム
１３０２:グリッパスライドフレーム
１３０３:チューブピン部材
１３０４:圧電アクチュエータ
１３０５:スケールバー
１３０６:エンコーダＰＣＢ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】