CN101341587B - 电子部件的安装装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种电子部件的安装装置，具有：1个晶片台(7)，供给半导体芯片(4)；第1翻转单元(17)及第2翻转单元(18)，拾取晶片台的半导体芯片后使该半导体芯片翻转；第1安装单元(31)，接收通过第1翻转单元翻转的半导体芯片并安装到基板；及第2安装单元(33)，接收通过第2翻转拾取工具翻转的半导体芯片并安装到基板。

Description

电子部件的安装装置及安装方法

技术领域

本发明涉及从供给部取出作为电子部件的半导体芯片、且将其上下方向的朝向翻转并安装到基板的安装装置及安装方法。

背景技术

已知在载带(carrier tape)和引脚框架(lead frame)等基板上安装作为电子部件的半导体芯片的安装方式有倒装片(flip chip)安装，该倒装片安装是将形成在该半导体芯片上的凸块(bump)朝下安装到上述基板的上表面的安装。

用于进行倒装片安装的安装装置，具有作为半导体芯片的供给部的晶片台。在该晶片台上保持着粘贴在粘接片上的半导体晶片。该半导体晶片被切断成块状的多个半导体芯片。

从上述晶片台，利用设置在翻转拾取单元上的翻转拾取工具，通过吸附逐一取出半导体芯片。翻转拾取工具取出半导体芯片后，在上下方向上旋转180度，并使吸附保持的上述半导体芯片翻转。即，将形成了凸块的面朝下。

被翻转而以形成了凸块的面为下的半导体芯片，按照以形成了凸块的面为下的状态，被递交到沿着X、Y及Z方向被驱动的安装工具。接收了半导体芯片的安装工具移动到通过搬运构件被搬运并定位的基板的上方。而且，上述安装工具沿着X、Y方向被定位后，沿着下降方向被驱动，将保持在前端上的半导体芯片安装到上述基板。

对基板安装半导体芯片时，为谋求生产率的提高而要求缩短生产节拍。为了缩短生产节拍，进行了使利用上述翻转拾取工具从供给部取出半导体芯片及取出后的翻转速度高速化、和使利用上述安装工具的半导体芯片的接收及安装高速化等各种尝试。

但是，因为上述翻转拾取工具及安装工具的工作速度的高速化是有限度的，所以对上述基板高效率地安装半导体芯片并谋求生产率的提高是有限度的。

发明内容

本发明提供一种电子部件的安装装置及安装方法，能够使电子部件对基板的安装效率大幅提高。

即，本发明是一种电子部件的安装装置，将电子部件安装到基板，其特征在于，具有：

1个供给部，供给上述电子部件；

第1翻转单元及第2翻转单元，拾取上述供给部的电子部件后使该电子部件翻转；

第1安装单元，接收通过上述第1翻转单元翻转的上述电子部件，并安装到上述基板；及

第2安装单元，接收通过上述第2翻转单元翻转的上述电子部件，并安装到上述基板。

本发明是一种电子部件的安装方法，将电子部件安装到基板，其特征在于，具有：

将上述基板沿规定方向搬运并定位的工序；

通过2个翻转单元，从供给上述电子部件的1个供给部，交替地拾取并翻转上述电子部件的工序；及

通过安装单元，分别接收由各翻转单元翻转的电子部件，并安装到上述基板的工序。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的安装装置的概略结构的平面图。

图2是一对翻转单元的正面图。

图3是表示控制电路的框图。

图4A是表示对基板安装半导体芯片的最初工序的说明图。

图4B是表示继图4A之后对基板安装半导体芯片的下一工序的说明图。

图5是表示示出本发明的第2实施方式的安装装置的概略结构的平面图。

图6是示出本发明的第3实施方式的安装装置的配置了一对安装单元的部分的平面图。

图7是在通过一对安装单元被间距(pitch)进给的2块基板上，对于进给方向安装多列半导体芯片时的说明图。

图8是示出本发明的第4实施方式的、对长条状的基板通过一对安装单元安装半导体芯片时的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1至图表示本发明的第1实施方式。图1是表示安装装置的概略结构的平面图，该安装装置具有基座1。在该基座1的前后方向中央部，沿着宽度方向设置构成基板W的搬运构件的搬运路径2。在该搬运路径2的一端设置供给基板W的装载部3，另一端如后所述地设置将安装有作为电子部件的半导体芯片4的基板W容纳的卸载部5。

从上述装载部3被供给至上述搬运路径2的基板W，通过未图示的搬运机构，像图1中用箭头X表示的那样，朝着上述卸载部5以规定的间距间歇搬运。像图1中用箭头表示的那样，将基板W的搬运方向设为X方向，将与X方向垂直的方向设为Y方向。X、Y方向如图1中所示。

在上述基座1的宽度方向中央部，在上述搬运路径2的前方，设置晶片台7作为电子部件的供给部。该晶片台7如图2所示，在基座1上依次设置有X工作台8、Y工作台9及θ工作台11，在θ工作台11上设置有晶片保持器12。

由此，上述晶片保持器12沿着X、Y、及θ方向被驱动。在该晶片保持器12上，半导体晶片13被粘接在树脂制片(未图示)上。半导体晶片13被分割成多个上述半导体芯片4。

在上述晶片保持器12的下方，设置有顶起单元15。该顶起单元15被保持在与上述晶片保持器12分开的安装部件14上。该安装部件14被安装在未图示的固定部上。

由此，如果相对于上述顶起单元15沿着X、Y方向驱动且定位上述晶片保持器12，则可以通过上述顶起单元15的未图示的顶针如后所述地将拾取的规定的半导体芯片4，在使上述树脂制片弹性变形的同时顶起。

在上述晶片台7的侧面，设置了上述晶片保持器12的收纳部20。晶片保持器12被未图示的搬运机构从上述收纳部20供给至上述晶片台7。而且，在通过后述的翻转单元17、18的翻转拾取工具19取出保持在晶片保持器12上的所有的半导体芯片4时，通过上述搬运机构将该晶片保持器12容纳至上述收纳部20中。

被上述顶针顶起的半导体芯片4，通过上述第1翻转单元17和第2翻转单元18的翻转拾取工具19而被交替取出，且上下面被翻转。

如图2所示，上述第1、第2翻转单元17、18具有主体21。在被形成于该主体21的一侧的引导面21a，沿着作为与上述基板W的搬运方向相同的方向即X方向，以规定间隔平行地设置一对X引导部件22。在该X引导部件22上，X可动体23被设置为可以经由滑块24沿着X方向移动。该X可动体23如图2所示，通过螺旋轴25a沿着X方向被往复驱动，该螺旋轴25a通过设置在上述本体21的宽度方向一侧的X驱动源25被旋转驱动。

在上述X可动体23设置有旋转驱动部26，在该旋转驱动部26，连接基端的臂27被沿着X方向设置。即，臂27通过旋转驱动部26，以沿着长度方向的轴线为旋转中心，在180度的范围内被旋转驱动。

在上述吊杆27的前端，经由Z驱动部28设置有上述翻转拾取工具19。由此，翻转拾取工具19被沿着X方向、旋转方向(θ方向)及Z方向驱动。

当上述晶片保持器12相对于X、Y及θ方向定位时，上述顶起单元15的顶针被驱动、规定位置的半导体芯片4被顶起。而且，第1翻转单元17或者第2翻转单元18中的任何一个翻转单元的翻转拾取工具19被沿着X方向驱动、且被定位在顶起的半导体芯片4的上方。

接着，该翻转拾取工具19，通过Z驱动部28沿着下降方向被驱动，且吸附保持被上述顶起单元15的顶针顶起的半导体芯片4。

上述翻转拾取工具19吸附半导体芯片4后，上升之后通过旋转驱动部26进行180度旋转。由此，半导体芯片4的上下面被翻转，形成了未图示的凸块的面朝下。

而且，第1翻转单元17与第2翻转单元18的驱动被后述的控制装置39控制，由晶片台7顶起的半导体芯片4通过第1翻转单元17与第2翻转单元18的翻转拾取工具19被交替取出。

由上述第1翻转单元17的翻转拾取工具19从上述晶片台7取出的半导体芯片4，被图1中所示的第1安装单元31的安装工具32接收。由上述第2翻转单元18的翻转拾取工具19从上述晶片台7取出的半导体芯片4，通过第2安装单元33的安装工具32接收。

上述第1、第2安装单元31、33，夹着上述搬运路径2(在上述搬运路径2的两侧)分别配置在与上述第1、第2翻转单元17、18相对应的位置。各安装单元31、33具有头主体34。该头主体34通过X·Y工作台37而沿着X、Y方向驱动。

在上述头主体34的侧面，设置有Z工作台35。在该Z工作台35，臂36被固定基端地设置。在该臂36的前端，设置有上述安装工具32。

当上述翻转拾取工具19从晶片台7取出并翻转半导体芯片4时，上述安装工具32朝着与X方向交叉的Y方向即上述基座1的前方被驱动。而且，安装工具32的下端，被定位于在上述翻转拾取工具19上被保持且翻转的半导体芯片4的上方。

接着，翻转拾取工具19沿着上升方向被驱动，安装工具32吸附着被保持于上述翻转拾取工具19上的半导体芯片4的朝上的面。图2是表示第2安装单元33的安装工具32，从第2翻转单元18的翻转拾取工具19接收半导体芯片4的情况。

当安装片32吸附半导体芯片4时，利用翻转拾取工具19的半导体芯片4的吸附被解除。由此，半导体芯片4从翻转拾取工具19递交到安装工具32。

接收了半导体芯片4的安装工具32上升、朝着Y方向后方被驱动、并被定位在基板W的上方，该基板W被搬运到了搬运路径2的规定的位置、即安装位置。接着，上述安装工具32下降并将吸附保持在下端的上述半导体芯片4安装到上述基板W的规定的安装位置。

通过第1翻转单元17的翻转拾取工具19翻转的半导体芯片4，通过第1安装单元31的安装工具32而被接收；通过第2翻转单元18的翻转拾取工具19翻转的半导体芯片4，通过第2安装单元33的安装工具32而被接收。

第1安装单元31的安装工具32和第2安装单元33的安装工具32，从第1、第2翻转单元17、18的翻转拾取工具19交替地接收半导体芯片4。因此，防止了在晶片台7的上方，第1、第2安装单元31、33的安装工具32发生碰撞等相互干扰。

图3表示控制电路的框图，上述晶片台7、第1翻转单元17、第2翻转单元18、第1安装单元31及第2安装单元33，其驱动通过上述控制装置39而被控制。

如果利用像这样构成的安装装置，则从晶片台7通过第1翻转单元17和第2翻转单元18的翻转拾取工具19，交替取出半导体芯片4。

通过第1翻转单元17的翻转拾取工具19取出的半导体芯片4，通过第1安装单元31的安装工具32被接收，并安装到基板W。通过第2翻转单元18的翻转拾取工具19取出的半导体芯片4，通过第2安装单元33的安装工具32被接收，并安装到基板W。

从晶片台7取出半导体芯片4时，该取出通过上述第1翻转单元17和第2翻转单元18而交替进行。通过各翻转单元17、18取出的半导体芯片4，通过第1安装工具31和第2安装工具33被交替地安装到基板W。

即，因为通过2个翻转单元17、18和2个安装单元31、33，将半导体芯片4交替地安装到基板W，所以与通过各1个翻转单元和安装单元安装时相比，能够以大致2倍的生产节拍(tact time)将半导体芯片4安装到基板W。

即，能够将利用第1翻转单元17和第1安装单元31的半导体芯片4的安装(将该安装设为第1安装)、与利用第2翻转单元18和第2安装单元33的半导体芯片4的安装(将该安装设为第2安装)的定时错开来进行。

因此，第1安装和第2安装的各自的生产节拍与以往的安装的生产节拍大致相同，但是如果将第1安装和第2安装的定时差，错开为以往的安装的生产节拍的二分之一来进行，则可以将安装速度提高到以往的大致2倍。即，因为错开定时并行进行第1安装和第2安装，所以能够将整体安装速度提高到大致2倍。

一边参照图4A和图4B一边说明将半导体芯片4安装到基板W时的工序。首先，当基板W从装载部3被运出并搬运到搬运部2，且基板W的前端部到达通过第1安装单元31安装半导体芯片4的第1安装位置B1时，在该基板W，图4A、图4B中用4-0表示的半导体芯片通过上述第1安装单元31被安装。

通过第1安装单元31安装半导体芯片4的第1安装位置B1和通过第2安装单元33安装半导体芯片4的第2安装位置B2，以基板W的搬运间距P的1.5倍的间隔沿着X方向隔开。

若在基板W的前端部于第1安装位置B1处安装半导体芯片4-0，则如图4A所示的那样，基板W以搬运间距P被搬运，并在以1.5P的间隔隔开的第1安装单元31的第1安装位置B1和第2安装单元33的第2安装位置B2处，依次安装图中以4-1所示的2个半导体芯片。此时，最初安装的半导体芯片4-0位于比第2安装位置B2还靠前(P/2)间距。

若在基板W上安装以4-1所示的半导体芯片，则基板W以搬运间距P向图4B中用箭头X表示的方向被搬运，并且在利用第1安装单元31的第1安装位置B1和利用第2安装单元33的第2安装位置B2处，依次安装半导体芯片。用4-2表示此时安装的2个半导体芯片。由此，从基板W的搬运方向的起始侧，以(P/2)间距间隔来安装半导体芯片4-1、4-0、4-2。

这样，如果每次以搬运间距P进给基板W时，在以1.5间距的间隔隔开的第1安装位置B1和第2安装位置B2处依次安装半导体芯片4，则可以在基板W上以基板W的搬运间距P的2分之1的间隔安装多个半导体芯片4(4-0、4-1、4-2、…)。

另外，第1安装位置B1和第2安装位置B2的间隔，不仅限于1.5P，可以是(nP+0.5P)。即，也可以是2.5P或3.5P、…等。其中，n为整数。

如此，如果将第1安装位置B1和第2安装位置B2设为(nP+0.5P)的间隔，则通过将基板W逐一以1间距地搬运到搬运路径2上，能够以与第1安装位置B1和第2安装位置B2的间隔相对应的搬运间距而同时安装2个半导体芯片4，所以可以将安装所需要的生产节拍提高到2倍。

如果通过2个安装装置将半导体芯片4安装到基板W则可以将生产节拍提高到2倍，另一方面因为使用2个安装装置所以导致成本上升。

但是，本实施方式的安装装置中，包括搬运基板W的搬运路径2的搬运系统、和顶起半导体芯片4的顶起单元15等分别为一个，仅翻转单元17、18和安装单元31、33为2组。因此，与通过2个安装装置将生产节拍提高到2倍时相比可以大幅地降低安装装置的成本。

2个翻转单元17、18和2个安装单元31、33，通过控制装置39被错开定时而驱动。由此，不仅2个翻转单元17、18的翻转拾取工具19没有在同时位于晶片台7的上方的定时内被驱动，而且2个安装单元31、33也没有在从第1、第2翻转单元17、18的翻转拾取工具19同时接收半导体芯片4的定时内被驱动。

因此，不仅2个翻转单元17、18的翻转拾取工具19在晶片台7的上方没有相互碰撞等地干扰，而且2个安装单元31、33的安装工具32在晶片台7的上方和基板W的上方也没有发生碰撞等而干扰。

安装装置具有2个翻转单元17、18和2个安装单元31、33。因此，即使是2个翻转单元17、18中的任何一个和2个安装单元31、33中的任何一个发生了故障的情况等，也可以通过使用另一个翻转单元和安装单元继续半导体芯片4的安装。

接着，说明图5中所示的本发明的第2安装方式。图5是安装装置的平面图，该安装装置的第1翻转单元17的X可动体23和第2翻转单元18的X可动体23，通过连接部件41以规定的间隔被连接。

由此，一对X可动体23的通过连接部件41连接的间隔，被机械地维持、并不变为其以下的间隔或其以上的间隔，且沿着X方向的相同方向被整体地驱动。即，阻止一对X可动体23通过连接部件41各自独立地分别被驱动。

如果一对X可动体23的间隔被维持为固定，则经由臂27而设置于第1、第2翻转单元17、18上的一对翻转拾取工具19的间隔也被维持为固定。

因此，即使误操作第1、第2翻转单元17、18或工作定时不准等，也因为一对翻转拾取工具19没有为了拾取半导体芯片4而同时移动到晶片台7上，所以可以切实地防止这一对翻转拾取工具19碰撞或接触等发生干扰而损伤的情况。

接着，说明图6和图7中所示的本发明的第3实施方式。本实施方式中，从装载部3对搬运路径2供给基板W时，如图6所示的那样以规定的间隔同时搬出作为偶数块的2块基板W。即，如图7所示的那样，相对于第1安装单元31的安装工具32和第2安装单元31的安装工具32的沿着X方向的间隔，2块基板W的搬运方向的前端部的安装了半导体芯片4的部位的间隔，如在同图中用X1表示的那样以相同的间隔进行搬出。

另外，虽未图示，但也可以预先以规定的间隔将2块基板W放置在台座上，并从装载部3搬出该台座。

第1安装单元31和第2安装单元31，可以通过X·Y工作台37沿着X方向及Y方向进行定位。因此，可以通过上述X·Y工作台37将一对安装工具32定位成：一对安装工具32的间隔X1相对于2块基板W的前端部的安装了半导体芯片4的部位的间隔X1为一致。

这样，如果使一对安装工具32的间隔X1与2块基板W的前端部的安装了半导体芯片4的部位的间隔X1一致，则如图7所示的那样，将2块基板W以间距Pw沿着X方向进行间距进给且将半导体芯片4安装为行列形状时，对被间距进给的2块基板W，可以通过第1、第2安装头31、32，相对于基板W的搬运方向从基板W的前端部到后端部以间距Pw的间隔同样地安装多个半导体芯片4。

即，因为可以使第1安装单元31和第2安装单元33以相同条件运转来安装半导体芯片4，所以可以使该安装单元31、33的运转率提高。

在这里针对如下情况进行考虑：对被间距进给的1块基板W，通过第1安装单元31和第2安装单元33，沿着基板W的进给方向以规定的间距Pw安装半导体芯片4。

相对于基板W的进给方向，以间距Pw安装偶数列半导体芯片4时，因为第1安装单元31和第2安装单元33分别以相同的列安装半导体芯片4，所以该安装工具32以相同的运转率进行运转。

但是，相对于基板W的进给方向安装奇数列半导体芯片4时，最后的一列为如下情况：仅第1安装单元31或第2安装单元33中的某一个安装单元的安装工具32进行安装，而另一个安装工具32停止。因此，此时一个安装工具32的运转率降低。而且，如果对2块一组的多组的基板W进行上述安装，则运转率的降低随着基板W的组数而增大。

对此，如第3实施方式那样，如果对2块基板W通过各自的安装工具32安装半导体芯片4，则相对于基板W的进给方向安装奇数列半导体芯片4时，因为能够如上所述地以相同的运转率使各安装工具32运转，所以能够使安装装置的运转率上升从而提高生产性。

另外，设置了安装工具32的臂36的宽度尺寸比基板W的长度尺寸的二分之一还大时，有不能够在1块基板W的进给方向的前端部和中央部分别定位一个安装工具32和另一个安装工具32的情况。

即，如果使一个安装工具32位于基板W的前端部，则另一个安装工具32不免位于比基板W的长度方向中央部还靠后方(进给方向的上游侧)。因此，与位于前端侧的一个安装工具32所安装的半导体芯片4的沿进给方向的列数相比，位于后方的另一安装工具32所安装的列数少，所以导致另一安装工具32的运转率下降。

但是，即使是如上情况，也如第3实施方式的那样，如果对2块基板W通过安装单元31、32的各自的安装工具32安装半导体芯片4，则因为能够使2个安装工具32在相同条件下运转所以能够使运转率提高。

另外，在该第3实施方式中，向搬运路径2以规定的间隔搬运作为偶数块的2块基板W，且在这些基板W的前端部通过第1安装单元31和第2安装单元33来安装半导体芯片4，但也可以例如在搬运路径2上以规定间隔搬运例如4块或6块等2块以上的偶数块(n块)的基板W。

此时，如果将第1安装单元31定位在起始的基板W的前端部，将第2安装单元33定位到从搬运方向起第[(n/2)+1]块的基板W的前端部，则可以对n块基板W不使第1、第2安装单元31、33停止地安装半导体芯片4。

在图8中表示本发明的第4实施方式。本实施方式的基板Wa为带状的长条状的情况，此时，第1安装单元31和第2安装单元33的间隔X2，为被安装在基板Wa上的半导体芯片4的间距Pw的整数倍m。

而且，若第1、第2安装单元31、33在基板Wa上以间距Pw安装了m列半导体芯片4，且如果以在同图PM中所示的[Pw×m]的2倍的距离进给该基板Wa，则可以不使各安装单元31、33停止，而对长条状的基板Wa连续地安装半导体芯片4。

在上述实施方式中，驱动晶片台，并相对于顶起单元定位且顶起被拾取的半导体芯片，在该位置上移动翻转单元并取出半导体芯片，但是，也可以使翻转单元不移动，而使晶片台和顶起单元移动，将被顶起的半导体芯片的位置设为固定，且在该位置通过翻转单元取出半导体芯片。

工业上的利用可能性

若采用本发明，则因为通过2个翻转单元从1个供给部分别取出电子部件，且通过2个安装单元分别接收各翻转单元所取出的电子部件并安装到基板，所以可以使电子部件的安装效率提高到大致二倍。

Claims (6)

1.一种电子部件的安装装置，将电子部件安装到基板，其特征在于，具有：

1个供给部，供给上述电子部件；

第1翻转单元及第2翻转单元，拾取上述供给部的电子部件后使该电子部件翻转；

第1安装单元，接收通过上述第1翻转单元翻转的上述电子部件并安装到上述基板；

第2安装单元，接收通过上述第2翻转单元翻转的上述电子部件并安装到上述基板；及

搬运构件，搬运上述基板；

在通过上述搬运构件以规定的间隔搬运偶数块基板时，上述第1安装单元和第2安装单元的沿着上述基板的搬运方向的间隔可以调整，以使上述第1安装单元和第2安装单元能够以相同的运转状态安装电子部。

2.如权利要求1所述的电子部件的安装装置，其特征在于，

具有对上述第1、第2翻转单元的驱动和上述第1、第2安装单元的驱动进行控制的控制构件，该控制构件控制该第1、第2翻转单元的驱动，以使上述第1翻转单元和第2翻转单元从上述供给部交替地拾取上述电子部件。

3.如权利要求1所述的电子部件的安装装置，其特征在于，

上述第1翻转单元和第2翻转单元通过连接部件而被连接，该连接部件阻止上述第1翻转单元和第2翻转单元被独立地驱动。

4.如权利要求1所述的电子部件的安装装置，其特征在于，

上述第1安装单元和第2安装单元的沿着上述基板的搬运方向的间隔，被调整为与上述2块基板的前端部的安装了半导体芯片的部位的间隔相同。

5.一种电子部件的安装方法，将电子部件安装到基板，其特征在于，具有：

将上述基板沿规定方向搬运并定位的工序；

通过2个翻转单元，从供给上述电子部件的1个供给部，交替地拾取并翻转上述电子部件的工序；及

通过第1安装单元和第2安装单元，分别接收通过各翻转单元翻转的电子部件，并安装到上述基板的工序；

上述第1安装单元和第2安装单元从上述2个翻转单元以不同的定时接收上述电子部件，而且接收了电子部件的2个安装单元以不同的定时将该电子部件安装到上述基板；

若设上述基板的进给间距为P、而n为整数，则上述第1安装单元和第2安装单元以nP+0.5P的间隔将上述电子部件安装到上述基板。

6.如权利要求5所述的电子部件的安装方法，其特征在于，

以规定的间隔搬运偶数块基板，且对规定的基板通过各自的安装单元安装上述电子部件，以使上述第1安装单元的运转率和上述第2安装单元的运转率相同。

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