CN110176411A - 安装装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents

安装装置及半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种安装装置及半导体器件的制造方法。其技术问题在于,在以能够滑动的方式安装有安装头的梁可能会发生因梁及安装头的重量而引起的挠曲,导致安装对位精度变差。对此,安装装置具备:架台,其安装有安装载台;梁,其以横跨于所述架台上的方式沿着第一方向延伸且其两端分别以沿着第二方向滑动自如的方式支承于所述架台上;和安装头,其以沿着所述第一方向移动自如的方式支承于所述梁。所述梁具备:矫正部件,其位于该梁内部,且沿着所述第一方向延伸;和挠曲矫正机构,其向所述梁的挠曲方向按压所述矫正部件,通过其反作用力而产生与所述挠曲方向成反方向的力。

Description

安装装置及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及安装装置,例如能够应用于具备梁的安装装置。
背景技术
以往,作为零部件安装装置之一,具有如下所述的零部件安装机,即:对于固定的衬底,从零部件供给部保持零部件,将零部件运送至衬底上方,使零部件下降而安装于衬底。该安装机需要正确地再现所保持的零部件的XY方向(水平面内)的位置。另一方面,为了提高安装衬底的生产率,还需要尽可能加快从零部件供给部将零部件运送至衬底上方到进行XY方向的定位的速度、安装零部件之后返回零部件供给部的速度等。
于是,零部件安装机采用如下结构,即具备:Y梁,其沿着Y轴方向延伸地固定于基台;X梁,其安装为能够相对于所述Y梁滑动且沿着X轴方向延伸地配置;和头部,其以能够相对于所述X梁滑动的方式安装。由此,能够正确且快速地运送零部件(例如,日本特开2011-210895号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-210895号公报
发明内容
在专利文献1所记载的安装装置中,以能够滑动的方式安装有安装头的梁可能会发生因梁及安装头的重量所引起的挠曲,导致安装对位精度变差。
本发明的课题在于提供减少梁的挠曲的安装装置。
其他课题和新特征将通过本说明书的记述及附图得以明确。
若简单说明本公开中代表性装置的概要,则如下文所述。
即,安装装置具备:架台,其安装有安装载台;梁,其以横跨于所述架台上的方式沿着第一方向延伸,其两端分别以沿着第二方向移动自如的方式支承于所述架台上;和安装头,其以沿着所述第一方向移动自如的方式支承于所述梁。所述梁具备:矫正部件,其位于该梁内部且沿着所述第一方向延伸;和挠曲矫正机构,其向所述梁的挠曲方向按压所述矫正部件,通过其反作用力而产生与所述挠曲方向成反方向的力。
发明效果
根据上述安装装置,能够减轻梁的挠曲。
附图说明
图1是示意性地表示比较例的安装装置的主视图。
图2是示意性地表示图1的安装装置的俯视图。
图3是示意性地表示图1的安装装置的侧视图。
图4是说明梁的挠曲和扭转的图。
图5是说明图1的安装装置的问题的示意性主视图。
图6是说明图1的安装装置的问题的示意性侧视图。
图7是示意性地表示第一实施方式的安装装置的主视图。
图8是示意性地表示第一实施方式的Y梁的图。
图9是说明通过安装头的位置而调整进给丝杠的进给量的示意性主视图。
图10是示意性地表示第一变形例的Y梁的图。
图11是示意性地表示第二变形例的Y梁的图。
图12是示意性地表示第三变形例的Y梁的图。
图13是示意性地表示第二实施方式的Y梁的图。
图14是示意性地表示第四变形例的安装装置的立体图。
图15是示意性地表示第四变形例的Y梁的立体图。
图16是说明图15的Y梁的扭转矫正的示意图。
图17是说明由于安装头的位置不同而扭转量不同的示意图。
图18是说明通过安装头的位置而改变调整用垫片的安装量的示意图。
图19是示意性地表示第五变形例的Y梁的图。
图20是示意性地表示第六变形例的Y梁的图。
图21是表示实施例1的倒装芯片接合机(flip chip bonder)的概略的俯视图。
图22是说明在图21中从箭头A方向观察时的拾取翻转头、传送头及接合头的动作的图。
图23是表示图21的裸芯片供给部的主要部分的概略剖视图。
图24是表示图21的接合部的主要部分的概略侧视图。
图25是表示由实施例1的倒装芯片接合机实施的接合方法的流程图。
图26是表示实施例2的倒装芯片接合机的概略的俯视图。
附图标记说明
100:安装装置
110:架台
120:安装载台
131:X支承台
132:引导件
140:Y梁
141:主梁部
142:腿部
143:滑动件
150:安装头
160:驱动部
200:工件
300:零部件
具体实施方式
以下,使用附图对比较例、实施方式、变形例及实施例进行说明。但是,在下文的说明中,对同一构成要素标注同一附图标记而有时会省略重复的说明。另外,为了使说明更明确,与实际的样态相比,附图有时会将各部分的宽度、厚度、形状等示意性地进行表示,但其终究仅为一例,并非限定本发明的解释。
<比较例>
首先,使用图1~3对比较例的安装装置进行说明。图1是示意性地表示比较例的安装装置的主视图。图2是示意性地表示图1的安装装置的俯视图。图3是示意性地表示图1的安装装置的侧视图。
比较例的安装装置100R是将零部件300从零部件供给部(未图示)运送至工件200的上方,并将运送来的零部件300安装(贴装)于工件200的装置。安装装置100具备:架台110;安装载台120,其支承于架台110之上;X支承台131,其设置于架台110之上;Y梁140R,其支承于X支承台131之上;安装头150,其支承于Y梁140R;和驱动部160,其沿着Y轴方向及Z轴方向驱动安装头150。另外,X轴方向、Y轴方向是在水平面上相互正交的方向,在本比较例中,如图2所示将Y梁140R延伸的方向作为Y轴方向(第一方向),将与其正交的方向作为X轴方向(第二方向)进行说明。此外,Z轴方向(第三方向)是与XY面垂直的上下方向。
安装头150是具有将零部件300以装拆自如的方式保持的保持机构的装置,其以在Y轴方向上往复运动自如的方式安装于Y梁140R。
在本比较例的情况下,具备三个安装头150,各安装头150具备保持机构151,该保持机构151具有通过真空吸附来保持零部件300的吸嘴。此外,驱动部160能够使安装头150分别独立地沿着Z轴方向升降。安装头150具备如下功能,即:保持并运送零部件300,将零部件300安装在工件200(其吸附固定于安装载台120)上。
设置于X支承台131之上的引导件132是以沿着X轴方向滑动自如的方式引导Y梁140R的部件。在本比较例的情况下,两个X支承台131平行地配置,各X支承台131以沿着X轴方向延伸的状态固定在架台110上。X支承台131也可以与架台110一体地形成。
如图1、图3所示,滑动件143以沿着X轴方向移动自如的方式安装在引导件132之上。并且,在两个引导件132的各滑动件143之上分别安装有Y梁140R的各腿部142。换言之,Y梁140R的主梁部141以横跨于安装载台120之上的方式在Y轴方向上延伸,两端的各腿部142安装于滑动件143而由引导件132(其安装于X支承台131)以在X轴方向上移动自如的方式支承。另外,主梁部141的底面与腿部142的底面(滑动件143的上表面)位于同一面上,因此,主梁部141设置于与X支承台131相比不怎么高的位置。
如图3所示,Y梁140R为棒形状的部件,是沿着Y轴方向延伸地配置的部件。Y梁140R的XZ截面的形状具有将四边形和直角三角形组合而得到的梯形状。
Y梁140R是对安装头150的Y轴方向的往复运动进行导向的部件,若往复运动的安装头150振动则会发生所保持的零部件300掉落等问题,并且为了将零部件300运送到正确的位置而需要极力抑制挠曲等。因而,Y梁140R需要具有足够的结构性强度。另一方面,Y梁140R是与安装头150一同沿着X支承台131直线往复运动的部件,越轻量越能够快速地运送零部件300。
接下来,使用图4对梁的挠曲和扭转进行说明。图4的(A)是说明梁的挠曲的图,图4的(B)是表示梁的截面的图。图5是说明图1的安装装置的问题的示意性主视图。图6是说明图1的安装装置的问题的示意性侧视图。
如图4的(A)所示,挠曲量(d)与梁长度(L)的三次方成比例而增大。此外,若梁越长,则即使刚性相同梁也更易扭转。此外,有助于刚性的截面惯性矩与图4的(B)所示的梁截面的宽度(W)成比例,与高度(H)的三次方成比例。
返回比较例进行说明。如图5所示,由于主梁部141及安装头150的重量而主梁部141挠曲(第一问题)。其结果是,安装头150倾斜,从而影响安装位置(接合位置)、零部件(例如裸芯片)的倾斜度。
此外,如图6所示,由于主梁部141及安装头150的重量而主梁部141扭转(第二问题)。其结果是,安装头150倾斜,从而影响安装位置(接合位置)、零部件(例如裸芯片)的倾斜度。
为了抑制挠曲,需要与挠曲相应地提高Y梁140R的刚性,但若单纯增加梁截面的宽度(W)或高度(H)则重量增大,因此,需要在维持轻量、高刚性的同时提高安装位置的精度。例如,为了将位置精度缩小为比数μm左右更小,需要将变形量抑制在1μm左右,但如果主梁部141的长度为例如500mm以上尤其为750mm以上的长度时,则难以抑制因自重而产生的挠曲、扭转的变形量。
<第一实施方式>
接下来,使用图7、图8对解决上述第一问题的第一实施方式进行说明。图7是示意性地表示第一实施方式的安装装置的主视图。图8是示意性地表示第一实施方式的Y梁的图,图8的(A)是示意性地表示使Y梁挠曲的状态的图,图8的(B)是示意性地表示矫正了Y梁的挠曲的状态的图。另外,图8的(A)、图8的(B)各自的左侧为主视图,右侧为侧视图,为了能够观察到内部结构而将一部分以透视的方式示出。
如图7所示,第一实施方式的安装装置100除了Y梁140以外,其他与比较例的安装装置100R相同。
如图8所示,第一实施方式的Y梁140具备:矫正部件144,其从一个腿部142的内部经由主梁部141的内部延伸至另一个腿部142的内部;支承部件145,其以规定的高度支承矫正部件144的端部;内螺纹部件146,其设置于矫正部件144的Y轴方向的中央部;外螺纹部件147,其插入内螺纹部件146;和致动器148,其使外螺纹部件147旋转。矫正部件144、支承部件145、内螺纹部件146及外螺纹部件147位于Y梁140的内部,致动器148固定于主梁部141之上。矫正部件144例如为四棱柱状,由轻量高刚性原料(例如,碳纤维强化树脂(CarbonFiber Reinforced Plastic:CFRP))形成,具有类似扭力杆的功能。致动器148由马达等构成。
设于Y梁140内的矫正部件144能够矫正主梁部141的挠曲,通过致动器148使插入于内螺纹部件146(其设置于矫正部件144)的外螺纹部件147旋转,由此,能够在铅垂方向上按压矫正部件144的Y轴方向的中央部。能够通过改变外螺纹部件147的进给量(按压量)来控制矫正部件144的按压量。
如图8的(A)所示,在主梁部141挠曲的状态下,矫正部件144没有挠曲。如图8的(B)所示,通过按压矫正部件144而在主梁部141的内部产生与主梁部141的挠曲方向成反方向(抬升方向)的力,能够使挠曲消除。由此,能够将安装头150的倾斜度保持为平直。
接下来,使用图9对根据安装头的位置来调整螺纹部件的进给量进行说明。图9的(A)是安装头位于中央附近时的示意性主视图,图9的(B)是安装头位于端部附近时的示意性主视图。在图9中,为了能够观察到内部结构而将一部以透视的方式示出。
由于安装头150的位置不同而主梁部141的挠曲量不同,安装头150位于主梁部141的Y轴方向的中央附近时挠曲量大,位于端部附近时挠曲量小。因而,如图9的(A)所示,安装头150位于主梁部141的中央附近时增大外螺纹部件147的进给量,如图9的(B)所示,安装头150位于主梁部141的端部附近时减小外螺纹部件147的进给量。
外螺纹部件147通过马达等致动器148而旋转,因此,能够通过由控制装置(未图示)对致动器148进行控制而自动地调整外螺纹部件147的进给量(按压量、旋转位置)。因而,能够根据安装头150的位置来控制按压矫正部件144的量,进而控制主梁部141的挠曲。
此外,也可以在梁140及安装头150设置陀螺传感器、水平检测传感器、梁的位移传感器等检测传感器,控制装置基于该传感器的信号来控制致动器148。由此,能够通过以恢复到无挠曲的状态的传感器信号位置的方式来进行控制,而总是维持无挠曲的状态。
根据第一实施方式,能够使梁结构本身不以高刚性(高重量)构成、而是利用轻量(低刚性)的部件进行与挠曲变形相应的加强,还能够将因梁的动作而产生的变形、振动控制在最小限度。
<第一实施方式的变形例>
以下,示例若干个第一实施方式的代表性的变形例。在以下的变形例的说明中,能够对与上述实施方式中说明的部件具有相同构成及作用的部分使用与上述实施方式同样的附图标记。并且,关于该部分的说明,在技术上不矛盾的范围内,可适当援用上述实施方式中的说明。此外,上述实施方式的一部分及多个变形例的全部或一部分可在技术上不矛盾的范围内适当复合应用。
在第一实施方式中对使用内螺纹部件146和外螺纹部件147按压矫正部件144的例子进行了说明,但不限定于此,只要是能够从主梁部141的上部侧按压内置于Y梁140的矫正部件144,通过其反作用力使主梁部141抬升的机构(挠曲矫正机构)即可。
(第一变形例)
在第一变形例中,在矫正部件之上设置有楔状的平面凸轮部件。使用图10对第一变形例的Y梁进行说明。图10的(A)是示意性地表示使Y梁挠曲的状态的图,图10的(B)是示意性地表示将Y梁的挠曲矫正了的状态的图。另外,图10为了观察到内部结构而将一部分以透视的方式示出。
如图10所示,第一变形例的Y梁140A具备:矫正部件144,其从一个腿部142经由主梁部141延伸至另一个腿部142;支承部件145,其以规定的高度支承矫正部件144的端部;圆筒状的旋转部件149,其设置于矫正部件144的Y轴方向的中央部;楔状的平面凸轮部件14A;接收部件146A,其设置于平面凸轮部件14A的端部;进给部件147A;和致动器148A,其使进给部件147A进给。接收部件146A、进给部件147A、致动器148A及平面凸轮部件14A位于矫正部件144之上,旋转部件149固定于主梁部141的上部。
利用致动器148A使进给部件147A向设置于矫正部件144之上的接收部件146A进给,由此,平面凸轮部件14A在旋转部件149之下沿着Y方向移动。由此,能够与第一实施方式同样地在铅垂方向上按压矫正部件144。
如图10的(A)所示,在主梁部141挠曲的状态下,矫正部件144没有挠曲。如图10的(B)所示,通过按压矫正部件144,能够在主梁部141的内部产生与主梁部141的挠曲方向成反方向(抬升方向)的力,使挠曲消除。
根据第一变形例,能够将作为重物的马达等致动器设置于挠曲影响小的两侧的腿部。
(第二变形例)
在第二变形例中在Y梁之上设置楔部件。使用图11对第二变形例的Y梁进行说明。图11是示意性地表示第二变形例的Y梁的图,图11的(A)是示意性地表示使Y梁挠曲的状态的图,图11的(B)是示意性地表示矫正了Y梁的挠曲的状态的图。另外,图11的(A)、图11的(B)为了能够观察到内部结构而将一部分以透视的方式示出。
如图11所示,第二变形例的Y梁140B具备:矫正部件144,其从一个腿部142经由主梁部141延伸至另一个腿部142;支承部件145,其以规定的高度支承矫正部件144的端部;旋转部件149B,其设置于矫正部件144的Y轴方向的中央部;平面凸轮部件14AB;接收部件146B,其设置于平面凸轮部件14AB;进给部件147B;和致动器148B,其使进给部件147B进给。接收部件146B、进给部件147B、致动器148B及平面凸轮部件14AB位于主梁部141之上,旋转部件149B固定于矫正部件144之上。
利用致动器148B使进给部件147B向设置于主梁部141之上的接收部件146B进给,由此,平面凸轮部件14AB在旋转部件149B之上沿着Y方向移动。由此,能够与第一实施方式同样地在铅垂方向上按压矫正部件144。
如图11的(A)所示,在主梁部141挠曲的状态下,矫正部件144没有挠曲。如图11的(B)所示,通过按压矫正部件144,能够在主梁部141的内部产生与主梁部141的挠曲方向成反方向(抬升方向)的力,使挠曲消除。
(第三变形例)
在第三变形例中,在Y梁之上设置有偏心凸轮部件,该偏心凸轮部件为在从中心偏移的位置安装了轴的圆板。使用图12对第二变形例的Y梁进行说明。图12是示意性地表示第三变形例的Y梁的图,图12的(A)是示意性地表示使Y梁挠曲的状态的图,图12的(B)是示意性地表示矫正了Y梁的挠曲的状态的图,图12的(A)为主视图,图12的(B)为侧视图,为了能够看到内部结构而将一部分以透视方式示出。
如图12所示,第三变形例的Y梁140C具备:矫正部件144,其从一个腿部142经由主梁部141延伸至另一个腿部142;支承部件145,其以规定的高度支承矫正部件144的端部;旋转部件149C,其设置于矫正部件144的Y轴方向的中央部;偏心凸轮部件14B;和致动器148C,其使偏心凸轮部件14B的轴旋转。致动器148C及偏心凸轮部件14B位于主梁部141之上,旋转部件149C固定于矫正部件144之上。
利用致动器148C使设置于主梁部141之上的偏心凸轮部件14B的轴旋转,由此,偏心凸轮部件14B在旋转部件149C之上旋转。由此,能够与第一实施方式同样地在铅垂方向上按压矫正部件144。
如图12所示,通过按压矫正部件144,能够在主梁部141的内部产生与主梁部141的挠曲方向成反方向(抬升方向)的力,使挠曲消除。
<第二实施方式>
接下来,使用图13对解决上述第二问题的第二实施方式进行说明。图13是示意性地表示第二实施方式的Y梁的图,是示意性地示出了使Y梁挠曲的状态的图,图13的(A)为主视图,图13的(B)为侧视图,为了能够观察到内部结构而将一部分以透视方式示出。
如图13所示,第二实施方式的Y梁140D具备:矫正部件144D,其从一个腿部142经由主梁部141延伸至另一个腿部142;支承部件145D,其以规定的高度支承矫正部件144D的端部;内螺纹部件146D,其设置于矫正部件144的Y方向的中央部;内螺纹部件146D;外螺纹部件147;和致动器148,其使外螺纹部件147旋转。矫正部件144D、支承部件145D、内螺纹部件146D及外螺纹部件147位于Y梁140D的内部,致动器148固定于主梁部141之上。矫正部件144D由轻量高刚性原料(例如,CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic,碳纤维强化树脂))形成。
矫正部件144D的进深方向(X方向)的长度比第一实施方式的矫正部件144长,内螺纹部件146D与第一实施方式的内螺纹部件146相比固定于里侧(X轴正方向侧)。
利用致动器148使插入内螺纹部件146D(其设置于矫正部件144D)的外螺纹部件147旋转,由此,能够在铅垂方向上按压矫正部件144D。能够通过改变外螺纹部件147的进给量(按压量)来控制矫正部件144D的按压量。
如图13的(B)所示,通过按压矫正部件144D,能够在主梁部141的内部产生与主梁部141的扭转方向成反方向(抬升方向)的力,使扭转消除。换言之,利用按压矫正部件144D的从中心错开的位置的驱动机构,按压矫正部件144D的从扭转的旋转中心偏移的部位,由此产生扭转力矩。将矫正部件144D向使因矫正部件144D及安装头150的重量而扭转的成分消除的方向按压,产生扭转力矩而消除扭转。
与第一实施方式同样,根据安装头150的Y方向的位置而控制按压矫正部件144D的量,将主梁部141的扭转及安装头150的倾斜度保持为平直。扭转量根据安装头150的位置而改变,因此,通过按压根据安装头150D的位置而消除的扭转力矩量的量来进行控制。
此外,与第一实施方式同样,也可以在梁140及安装头150设置陀螺传感器、水平检测传感器等角度检测传感器等,控制装置基于该传感器的信号来控制致动器148。由此,能够通过以恢复到正常无挠曲的状态下的传感器信号位置的方式来进行控制,而总是维持无挠曲的状态。
<第二实施方式的变形例>
以下,示例若干个第二实施方式的代表性的变形例。在下文的变形例的说明中,对于与上述第一实施方式及第二实施方式中说明的部件具有相同构成及作用的部分,能够使用与上述第一实施方式及第二实施方式相同的附图标记。并且,关于该部分的说明,在技术上不矛盾的范围内能够适当援用上述第一实施方式及第二实施方式的说明。此外,上述第一实施方式及第二实施方式的一部分及多个变形例的全部或一部分能够在技术上不矛盾的范围内适当地复合应用。
在第二实施方式中,对使用内螺纹部件146D和外螺纹部件147按压矫正部件144D的例子进行了说明,但不限定于此,只要是能够向消除因重量而扭转的成分的方向产生扭转力矩而消除扭转的机构(扭转矫正机构)即可。
(第四变形例)
使用图14~18对第四变形例的安装装置进行说明。图14是示意性地表示第四变形例的安装装置的立体图。图15是示意性地表示第四变形例的Y梁的立体图。图16是说明图15的Y梁的扭转矫正的示意图,图16的(A)是表示扭转前的状态的侧视图,图16的(B)是表示扭转了的状态的侧视图,图16的(C)是表示矫正了扭转的状态的示意性侧视图。图17是说明由于安装头的位置不同而扭转量不同的示意图,图17的(A)是表示安装头位于腿部侧时的侧视图,图17的(B)是表示安装头位于腿部侧与中央部侧之间时的侧视图,图17的(C)是表示安装头位于中央部时的侧视图。图18是说明根据安装头的位置不同来改变调整用垫片的安装量的示意图,图18的(A)是表示安装头位于腿部侧时的侧视图,图18的(B)是表示安装头位于腿部侧与中央部侧之间时的侧视图,图18的(C)是表示安装头位于中央部时的侧视图。
第四变形例的安装装置100E与实施方式的安装装置100的Y梁结构不同,但其他结构相同。第四变形例的Y梁140E与主梁部141的底面和腿部142的底面(滑动件143的上表面)相比位于下方。此外,在Y梁140E的背面(主梁部141E的与安装有安装头150的面为相反侧的面)经由调整用垫片(间隙调整板)14D安装翘曲矫正板14C而构成。调整用垫片14D是调整间隙的薄钢板,例如预先准备多种规定厚度的钢板,适当选择钢板来进行装配。
如图16的(A)、图16的(B)所示,主梁部141E因安装头150及主梁部141E的重量而扭转。于是,如图16的(C)所示,在主梁部141E的Y轴方向的中央部的下部侧追加矫正扭转的量的调整用垫片14D。即,矫正翘曲的扭转刚性高的板以向与因安装头150等的自重而扭转的方向相反的方向扭转的形态安装在主梁部141E的背面,根据扭转量而对主梁部141E施加向相反方向的扭转力,由此来抵消、减少扭转量。由此,即使将主梁部141E轻量化而刚性下降,也能够成为抵消与之相应的量的结构,能够兼顾轻量化和高精度。
如图17的(A)所示,当安装头150位于主梁部141E的端部侧(腿部142E侧)时,靠近主梁部141E的支承部而难以扭转。如图17的(B)、图17的(C)所示,安装头150越向主梁部141E的中央部移动,越依赖主梁部141E的刚性而易于扭转。
于是,如图18的(A)所示,在主梁部141E的端部侧(腿部142E侧)不插入调整用垫片14D,而如图18的(B)、图18的(C)所示,越靠近主梁部141E的中央部则插入越多的调整用垫片14D。由此,越靠近中央部则翘曲矫正板14C的反作用力越大,能够根据扭转量而对主梁部141E施加向相反方向的扭转力,由此,抵消、减少扭转量。
(第五变形例)
在第五变形例中设置向翘曲矫正板产生反作用力的机构。使用图19对第五变形例的Y梁进行说明。图19是示意性地表示第五变形例的Y梁的图,图19的(A)是表示安装头位于腿部侧时的侧视图,图19的(B)是表示安装头位于腿部侧与中央部侧之间时的侧视图,图19的(C)是表示安装头位于中央部时的侧视图。
如图19的(A)所示,第四变形例的Y梁140E在主梁部141E内具备进给部件147F和使进给部件147F进给的致动器148F。
通过利用致动器148A使进给部件147F沿着X轴方向进给,能够在X方向上推压翘曲矫正板14C的下部。
与第四变形例同样,如图17的(A)所示,在安装头150位于主梁部141E的端部侧(腿部142E侧)时,靠近主梁部141E的支承部而难以扭转。如图17的(B)、图17的(C)所示,安装头150越向主梁部141E的中央部移动,越依赖主梁部141E的刚性而易于扭转。
于是,如图19的(A)所示,在安装头150位于主梁部141E的端部侧时,不按压进给部件147F,如图19的(B)、图19的(C)所示,安装头150越靠近主梁部141E的中央部,越增大推压进给部件147F的量。由此,与第四变形例同样,越靠近中央部则翘曲矫正板14C的反作用力越大,能够根据扭转量而对主梁部141E施加向相反方向的扭转力,由此,抵消、减少扭转量。
此外,能够根据安装头的定位位置,通过修正表或计算来控制推压量,由此,自动地修正梁的扭转。该情况下,即使由于头种类变更、重组等而导致安置头重量变化,也能够追随该变化,能够更便捷地矫正扭转。
(第六变形例)
在第一实施方式中对矫正梁的挠曲的例子进行了说明,在第二实施方式中对矫正梁的扭转的例子进行了说明,使用图20对矫正梁的挠曲及梁的扭转这两者的例子(第六变形例)进行说明。图20是示意性地表示第六变形例的Y梁的图,图20的(A)是示意性地表示挠曲大扭转小时的结构的侧视图,图20的(B)是示意性地表示挠曲小扭转大时的结构的侧视图。
第六变形例的Y梁140G与第二实施方式的Y梁140D为相同的结构,但以能够根据实机的状态对矫正部件144D的按压位置进行调整的方式,内螺纹部件146D、外螺纹部件147及致动器148的X轴方向的位置能够变更。
在Y梁140G的挠曲大扭转小时,如图20的(A)所示,将按压矫正部件144D的位置调整至靠近X轴方向的中央。通过按压矫正部件144D的中央附近,能够以与第一实施方式同样的作用减少Y梁140G的挠曲,并且以与第二实施方式同样的作用减少Y梁140G的扭转。
在Y梁140G的挠曲小扭转大时,如图20的(B)所示,将按压矫正部件144D的位置调整为靠近X轴方向的外侧。通过按压矫正部件144D的端部,能够以与第二实施方式同样的作用减少Y梁140G的扭转,并且以与第一实施方式同样的作用减少Y梁140G的挠曲。
因而,通过将按压矫正部件144D的位置在中央与端部之间进行调整,能够减少Y梁140G挠曲及扭转这两者。
以下,对将上述实施方式的Y梁应用于作为安装装置的一例的倒装芯片接合机的例子进行说明,但不限定于此,也能够应用于将封装了的半导体器件等安装于衬底的贴片机(正面安装机)、将半导体芯片(裸芯片)与衬底等接合的裸芯片接合机。另外,倒装芯片接合机能够用于制造例如在超过芯片面积的大区域形成再布线层的封装即扇出型晶圆级封装(Fan Out Wafer Level Package:FOWLP)等。
【实施例1】
图21是表示实施例1的倒装芯片接合机的概略的俯视图。图22是说明在图21中从箭头A方向观察时,拾取翻转头、传送头及接合头的动作的图。
倒装芯片接合机10大致具有裸芯片供给部1、拾取部2、传送部8、中间载台部3、接合部4、运送部5、衬底供给部6K、衬底运出部6H和监视并控制各部的动作的控制装置7。
首先,裸芯片供给部1供给安装于衬底等衬底P的裸芯片D。裸芯片供给部1具有:晶片保持台12,其保持被分割了的晶片11;以虚线示出的上推单元13,其从晶片11上推裸芯片D;和晶片环供给部18。裸芯片供给部1利用未图示的驱动机构沿着XY方向移动,使待拾取的裸芯片D移动到上推单元13的位置。晶片环供给部18具有收纳晶片环的晶片盒,依次向裸芯片供给部1供给晶片环而更换为新的晶片环。裸芯片供给部1以能够从晶片环拾取所需的裸芯片的方式,使晶片环向拾取位置移动。晶片环是固定有晶片的、能够安装于裸芯片供给部1的夹具。
拾取部2具有:拾取翻转头21,其拾取裸芯片D并反转;和未图示的各驱动部,其使筒夹22升降、旋转、反转并沿着X方向移动。通过采用这样的构成,拾取翻转头21拾取裸芯片,使拾取翻转头21旋转180度,使裸芯片D的凸块反转而朝向下面,使裸芯片D成为向传送头81交付的姿势。
传送部8从拾取翻转头21接收反转了的裸芯片D,并载置于中间载台31。传送部8具有:传送头81,其具备与拾取翻转头21同样在前端吸附保持裸芯片D的筒夹82;和Y驱动部83,其使传送头81沿着Y方向移动。
中间载台部3具有暂时载置裸芯片D的中间载台31及载台识别相机34。中间载台31能够利用未图示的驱动部而沿着Y方向移动。
接合部4从中间载台31拾取裸芯片D,并接合到运送来的衬底P上。接合部4具有:接合头41,其具备与拾取翻转头21同样在前端吸附保持裸芯片D的筒夹42;Y梁43,其使接合头41沿着Y方向移动;衬底识别相机44,其拍摄衬底P的位置识别标志(未图示),识别接合位置;和X支承台45。
通过这样的构成,接合头41从中间载台31拾取裸芯片D,基于衬底识别相机44的拍摄数据将裸芯片D接合于衬底P。
运送部5具备使衬底P沿着X方向移动的运送轨道51、52。运送轨道51、52平行地设置。通过这样的构成,能够从衬底供给部6K运出衬底P,沿着运送轨道51、52移动至接合位置,在接合后移动至衬底运出部6H,并将衬底P交付给衬底运出部6H。在裸芯片D与衬底P接合的过程中,衬底供给部6K运出新的衬底P,在运送轨道51、52上待命。
图23是表示图21的裸芯片供给部的主要部分的概略剖视图。如图23所示,裸芯片供给部1具有:扩展环15,其保持晶片环14;支承环17,其将保持于晶片环14并粘附有多个裸芯片D的切割带16水平地定位;和上推单元13,其用于将裸芯片D向上方推起。为了拾取规定的裸芯片D,上推单元13利用未图示的驱动机构沿着上下方向移动,裸芯片供给部1沿着水平方向移动。
使用图7、24参照实施方式对接合部进行说明。图24是表示接合部4的主要部分的概略侧视图。一部分的构成要素以透视的方式示出。另外,图24的侧视图与图7的主视图对应。
接合部4具备:接合载台BS(安装载台120),其支承于架台53(架台110)之上;X支承台451(X支承台131),其设置于运送轨道51、52附近;Y梁43(Y梁140),其支承于X支承台451之上;接合头41(安装头150),其支承于Y梁43;和驱动部46(驱动部160),其沿着Y轴方向及Z轴方向驱动接合头41。
接合头41是具有筒夹42(保持机构151,其以装拆自如的方式保持裸芯片D(零部件300))的装置,以在Y轴方向上往复运动自如的方式安装于Y梁43。
在本实施例的情况下,具备一个接合头41,接合头41具备通过真空吸附而保持裸芯片D的筒夹42。此外,驱动部46能够使接合头41沿着Z轴方向升降。接合头41具有如下作用,即:保持并运送从中间载台31拾取的裸芯片D,将裸芯片D安装在吸附固定于接合载台BS的衬底P(工件200)上。
设置于X支承台451之上的引导件132是以在X轴方向上滑动自如的方式引导Y梁43的部件。在本实施例的情况下,两个X支承台451平行地配置,各X支承台451以在X轴方向上延伸的状态固定在运送轨道52、53上。X支承台451也可以与运送轨道52、53一体地形成。
如图21、图24所示,在引导件452之上以沿着X轴方向移动自如的方式安装有滑动件433。并且,在两个引导件452的各滑动件433之上分别安装有Y梁43的两端部。换言之,Y梁43以横跨于接合载台BS之上的方式在Y轴方向上延伸,两端部安装于滑动件433且由安装于X支承台451的引导件452以在X轴方向上移动自如的方式支承。另外,Y梁43的底面和滑动件433的上表面位于同一面上,因此,Y梁43设置于与X支承台451相比不怎么高的位置。
实施例1的Y梁43与第一实施方式的Y梁140为基本相同的构成。但是,Y梁43与附图右上侧的支承台451相比向右侧大幅延伸。这是为了使接合头41能够从中间载台31拾取裸芯片D。另外,在接合头41向比支承台451更右侧移动时,接合头41以使筒夹42比引导件452高的方式上升。
接下来,使用图25对在实施例1的倒装芯片接合机中实施的接合方法(半导体器件的制造方法)进行说明。图25是表示在实施例1的倒装芯片接合机中实施的接合方法的流程图。
步骤S1:控制装置7以使待拾取的裸芯片D位于上推单元13正上方的方式移动晶片保持台12,将剥离对象裸芯片定位于上推单元13和筒夹22。以使上推单元13的上表面与切割带16的背面接触的方式使上推单元13移动。此时,控制装置7将切割带16吸附于上推单元13的上表面。控制装置7边对筒夹22抽真空边使其下降,使其着陆于剥离对象的裸芯片D之上,来吸附裸芯片D。控制装置7使筒夹22上升,从切割带16剥离裸芯片D。由此,利用拾取翻转头21拾取裸芯片D。
步骤S2:控制装置7使拾取翻转头21移动。
步骤S3:控制装置7使拾取翻转头21旋转180度,使裸芯片D的凸块面(正面)反转而朝向下面,使裸芯片D的凸块(正面)反转而朝向下面,使裸芯片D成为向传送头81交付的姿势。
步骤S4:控制装置7利用传送头81的筒夹82从拾取翻转头21的筒夹22拾取裸芯片D,进行裸芯片D的交接。
步骤S5:控制装置7使拾取翻转头21反转,使筒夹22的吸附面朝下。
步骤S6:在步骤S5之前或与其并行,控制装置7使传送头81向中间载台31移动。
步骤S7:控制装置7将保持于传送头81的裸芯片D载置于中间载台31。
步骤S8:控制装置7使传送头81向裸芯片D的交接位置移动。
步骤S9:在步骤S8之后或与其并行,控制装置7使中间载台31向与接合头41的交接位置移动。
步骤SA:控制装置7利用接合头41的筒夹从中间载台31拾取裸芯片D,进行裸芯片D的交接。
步骤SB:控制装置7使中间载台31向与传送头81的交接位置移动。
步骤SC:控制装置7使接合头41的筒夹42所保持的裸芯片D移动到衬底P上。
步骤SD:控制装置7将由接合头41的筒夹42从中间载台31拾取的裸芯片D载置于衬底P上。
步骤SE:控制装置7使接合头41向与中间载台31的交接位置移动。
【实施例2】
图26是表示实施例2的倒装芯片接合机的概略的俯视图。
倒装芯片接合机10A大致具有裸芯片供给部1、拾取部2、传送部8A、8B、中间载台部3、接合部4A、4B、运送部5、衬底供给部6K、衬底运出部6H和控制装置7,该控制装置7监视并控制各部的动作。
裸芯片供给部1与实施例1相同。拾取部2与实施例1相同,拾取翻转头21拾取裸芯片,使拾取翻转头21旋转180度,使裸芯片D的凸块反转而朝向下面,使裸芯片D成为向传送头81A、81B交付的姿势。
传送部8A、8B从拾取翻转头21接收反转了的裸芯片D,并载置于中间载台31A、31B。传送部8A、8B具有:传送头81A、81B,其具备与拾取翻转头21同样将裸芯片D吸附保持于前端的筒夹82A、82B;和X驱动部83A、83B,其使传送头81A、81B沿着X轴方向移动。
中间载台部3A、3B具有暂时载置裸芯片D的中间载台31A、31B及载台识别相机34A、34B。中间载台31A、31B能够利用未图示的驱动部沿着Y轴方向移动。
接合部4A、4B从中间载台31A、31B拾取裸芯片D,接合在运送来的衬底P上。接合部4A、4B具有:接合头41A、41B,其具备与拾取翻转头21同样将裸芯片D吸附保持于前端的筒夹42A、42B;Y梁43A、43B,其使接合头41A、41B沿着Y轴方向移动;衬底识别相机44A、44B,其拍摄衬底P的位置识别标志(未图示),识别接合位置;和X支承台45。
通过这样的构成,接合头41A、41B从中间载台31A、31B拾取裸芯片D,基于衬底识别相机44A、44B的拍摄数据将裸芯片D接合于衬底P。
运送部5具备使衬底P沿着X方向移动的运送轨道51、52。运送轨道51、52平行地设置。通过这样的构成,从衬底供给部6K运出衬底P,沿着运送轨道51、52移动至接合位置,在接合后移动至衬底运出部6H,向衬底运出部6H交付衬底P。在裸芯片D与衬底P接合的过程中,衬底供给部6K运出新的衬底P,在运送轨道51、52上待命。
Y梁43A与实施例1的Y梁43同样,Y梁43B采用与Y梁43A对称的构成。
以上,基于实施方式、变形例及实施例对由本发明人完成的发明进行了具体的说明,但本发明不限定于上述实施方式、变形例及实施例,当然能够进行各种变更。
例如,在实施方式中,以矫正部件使用轻量高刚性原料(CFRP,碳纤维强化树脂)为例进行了说明,但不限定于此,矫正部件也可以使用形状记忆合金,成为形状复原时对梁的挠曲或扭转施加反作用力的形状,通过控制形状记忆温度来控制挠曲量或扭转量。此外,也可以使用磁性形状记忆合金。还可以使用双金属而能够通过温度线性地调整反作用力。
此外,在第一实施方式及第二实施方式中,以在梁140及安装头150设置陀螺传感器、水平检测传感器等角度检测传感器等,基于该传感器的信号控制致动器148为例进行了说明,但也可以采用如下方式。即可以将在通过事先安装的产品的安装动作程序动作时采样的传感器输出信号存储在控制装置的存储部,事先算出存储于存储部的传感器信号输出与用于矫正挠曲或扭转的致动器输出的相关关系并存储于存储部。基于该存储的相关关系及传感器的信号,根据每个安装产品的程序(配方:每个产品的动作顺序)实施消除挠曲、扭转的控制,从而响应性良好地消除挠曲、扭转。
此外,在实施例1、2中以使用了第一实施方式的Y梁的例子进行了说明,但不限定于此,也可以使用第二实施方式、第一变形例至第六变形例的某个或组合而成的Y梁。
此外,在实施例1、2中对具有一个接合头(安装头)的例子进行了说明,但不限定于此,也可以与实施方式同样地为多个接合头。
此外,在实施例1、2中说明了如下例子,即:在拾取翻转头设置反转机构,由传送头从拾取翻转头接收裸芯片并载置于中间载台,移动中间载台,但不限定于此,也可以采用移动拾取裸芯片并反转后的拾取翻转头的方式,还可以采用将拾取的裸芯片D载置于能够使裸芯片表背旋转的载台单元,并移动载台单元的方式。

Claims (22)

1.一种安装装置,其特征在于,具备:
架台,其安装有安装载台;
梁,其以横跨于所述架台之上的方式沿着第一方向延伸,且所述梁的两端分别以沿着第二方向移动自如的方式支承于所述架台之上;和
安装头,其以沿着所述第一方向移动自如的方式支承于所述梁,
所述梁具备:矫正部件,所述矫正部件位于该梁的内部并沿着所述第一方向延伸;和挠曲矫正机构,所述挠曲矫正机构向所述梁的挠曲方向按压所述矫正部件,通过其反作用力而产生与所述挠曲方向成反方向的力。
2.如权利要求1所述的安装装置,其特征在于,
根据安装头位置来控制按压所述矫正部件的量。
3.如权利要求2所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构能够通过螺纹部件的旋转动作而向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
4.如权利要求3所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构具备:
外螺纹部件,其沿着所述挠曲方向延伸;
致动器,其在所述梁的所述第一方向的中央固定于所述梁之上,使所述外螺纹部件旋转;和
内螺纹部件,其固定于所述矫正部件,且插入有所述外螺纹部件,其中所述矫正部件固定于所述梁的内部,
通过所述致动器使所述外螺纹部件旋转而能够向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
5.如权利要求2所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构能够通过楔状的平面凸轮部件的所述第一方向的移动动作而向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
6.如权利要求5所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构具备:
接收部件,其与设置于所述矫正部件之上的所述平面凸轮部件连接;
进给部件,其沿着所述第一方向延伸;
致动器,其在所述矫正部件的所述第一方向的端部固定于所述矫正部件之上,使所述进给部件沿着所述第一方向移动;和
旋转部件,其在所述梁的所述第一方向的中央固定于所述矫正部件的上方,且与所述平面凸轮部件抵接,
通过所述致动器使所述进给部件移动而能够向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
7.如权利要求5所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构具备:
接收部件,其与设置于所述梁之上的所述平面凸轮部件连接;
进给部件,其沿着所述第一方向延伸;
致动器,其在所述梁的所述第一方向的端部固定于所述梁之上,使所述进给部件沿着所述第一方向移动;和
旋转部件,其在所述矫正部件的所述第一方向的中央固定于所述矫正部件之上,且与所述平面凸轮部件抵接,
通过所述致动器使所述进给部件移动而能够向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
8.如权利要求2所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构能够通过偏心凸轮部件的旋转动作而向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
9.如权利要求8所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构具备:
致动器,其在所述梁的所述第一方向的中央固定于所述梁之上,使设置于所述梁之上的所述偏心凸轮部件的轴旋转;和
旋转部件,其在所述矫正部件的所述第一方向的中央固定于所述矫正部件之上,且与所述偏心凸轮部件抵接,
通过所述致动器使所述偏心凸轮部件旋转而能够向所述挠曲方向按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
10.一种安装装置,其特征在于,具备:
架台,其安装有安装载台;
梁,其以横跨于所述架台之上的方式沿着第一方向延伸,且所述梁的两端分别以沿着第二方向移动自如的方式支承于所述架台之上;和
安装头,其以沿着所述第一方向移动自如的方式支承于所述梁,
所述梁具备:矫正部件,所述矫正部件沿着所述第一方向延伸;和扭转矫正机构,所述扭转矫正机构使所述矫正部件在所述梁的从扭转旋转中心偏移的位置产生与所述扭转方向成反方向的力。
11.如权利要求10所述的安装装置,其特征在于,
根据安装头位置来控制与所述扭转方向成反方向的力。
12.如权利要求11所述的安装装置,其特征在于,
所述矫正部件位于所述梁的内部,
所述扭转矫正机构能够通过螺纹部件的旋转动作向下方按压所述矫正部件的从扭转旋转中心偏移的位置,且能够改变按压所述矫正部件的量。
13.如权利要求12所述的安装装置,其特征在于,
所述扭转矫正机构具备:
外螺纹部件,其向所述下方延伸;
致动器,其在所述梁的所述第一方向的中央固定于从所述扭转旋转中心偏移的位置处的所述梁之上,使所述外螺纹部件旋转;和
内螺纹部件,其固定于所述矫正部件,且插入有所述外螺纹部件,其中所述矫正部件固定于所述梁的内部,
通过所述致动器使所述外螺纹部件旋转而能够向所述下方按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
14.如权利要求11所述的安装装置,其特征在于,
所述矫正部件是安装于所述梁的与所述安装头为相反侧的侧面的板,
所述扭转矫正机构在所述梁的下部侧与所述矫正部件的下部侧设置有间隙,且能够改变所述间隙的量。
15.如权利要求14所述的安装装置,其特征在于,
所述间隙由垫片形成,通过垫片的位置及个数来调整与所述扭转方向成反方向的力。
16.如权利要求14所述的安装装置,其特征在于,
所述扭转矫正机构具有与所述矫正部件抵接的进给部件、和使所述进给部件进给的致动器,通过所述进给部件的进给量来调整与所述扭转方向成反方向的力。
17.如权利要求11所述的安装装置,其特征在于,
所述梁还具备挠曲矫正机构,该挠曲矫正机构向所述梁的挠曲方向按压所述矫正部件,通过其反作用力而产生与所述挠曲方向成反方向的力。
18.如权利要求17所述的安装装置,其特征在于,
所述挠曲矫正机构及所述扭转矫正机构为共同的机构,具备:
外螺纹部件,其向下方延伸;
致动器,其在所述梁的所述第一方向的中央固定于从所述扭转旋转中心偏移的位置处的所述梁之上,使所述外螺纹部件旋转;和
内螺纹部件,其固定于所述矫正部件,且插入有所述外螺纹部件,其中所述矫正部件固定于所述梁的内部,
通过所述致动器使所述外螺纹部件旋转而能够向所述下方按压所述矫正部件,且能够改变按压所述矫正部件的量。
19.如权利要求4、6、7、9、13、18中任一项所述的安装装置,其特征在于,
还具备控制装置,
所述梁及安装头分别具备陀螺传感器或水平检测传感器或梁的位移传感器,
所述控制装置基于来自所述陀螺传感器或所述水平检测传感器或所述梁的位移传感器的传感器输出信号而控制所述致动器。
20.如权利要求19所述的安装装置,其特征在于,
所述控制装置具备存储部,所述存储部存储在待安装产品的安装动作程序动作时采样的、来自所述陀螺传感器或所述水平检测传感器或所述梁的位移传感器的事先传感器输出信号与用于矫正挠曲或扭转的致动器输出的相关关系,
基于所述传感器输出信号和所述相关关系来控制所述致动器。
21.如权利要求1~18中任一项所述的安装装置,其特征在于,
所述安装头拾取从裸芯片供给部拾取并反转了的裸芯片,将所述裸芯片载置于所述安装载台之上的衬底上。
22.一种半导体器件的制造方法,其特征在于,具备:
准备权利要求1~18中任一项所述的安装装置的工序;
准备对分割后的晶片进行保持的晶片环的工序;
准备衬底的工序;
从所述晶片拾取裸芯片的工序;
将拾取了的所述裸芯片反转的工序;和
使用所述安装头拾取反转后的所述裸芯片并载置于所述衬底的工序。
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