CN113711340A - 封装装置 - Google Patents

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瀬山耕平
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Shinkawa Ltd
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Abstract

封装装置1包括：直动型的两个音圈马达38，动子38c相对于定子38b沿着轴线A往返移动；以及筒夹34A，安装于动子38c的端部侧，并且吸附保持半导体芯片101。多个音圈马达38沿着与轴线A交叉的方向相互远离，并且以轴线A相互平行的方式配置。筒夹34A以横跨设于两个动子38c的端部的卡盘39的方式安装。

Description

封装装置
技术领域
本发明涉及一种封装装置。
背景技术
将半导体晶片单片化而成的半导体芯片为电子元件的结构零件。电子元件的制造步骤进行拾取半导体芯片的作业及配置于电路基板的作业。专利文献1公开一种电子零件的处置单元(handling unit)。所述处置单元使所保持的两个半导体芯片的朝向反转。进而，所述处置单元也变换两个半导体芯片的排列方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/119216号
发明内容
发明所要解决的问题
伴随电子元件的多样化，半导体芯片的形状也在多样化。例如，半导体芯片的形状有长方体及薄板等。在如长方体那样相对于芯片主面的面积而芯片厚度充分时，半导体芯片的机械强度相对较高。在此情况下，半导体芯片的处理容易。另一方面，在如薄板那样相对于芯片主面的面积而芯片厚度小时，半导体芯片的机械强度容易降低。在此情况下，半导体芯片的处理需要注意。
另外，近年来多品种生产的必要性正高涨。因此，期望制造装置能处理多样的零件，而不特别指定处理特定的零件。例如，对于封装装置而言，要求不仅处理具有充分强度的半导体芯片，而且也处理强度低的半导体芯片。
进而，有半导体芯片的大型化的要求。在拾取所述经大型化的半导体芯片时，为了抑制半导体芯片的破损，需要利用筒夹(collet)吸附半导体芯片的整个面。在吸附半导体芯片的整个面的情况下，需要大型的筒夹。大型的筒夹是因为重量增加。因此，存在使筒夹移动的马达的推力不足的问题。
本发明提供一种可处理多样形状的半导体芯片的封装装置。
解决问题的技术手段
本发明的一实施例的封装装置包括：直动型的多个马达，多个马达的动子相对于定子沿着轴线往返移动；以及芯片保持部，安装于动子的端部侧，并且吸附保持半导体芯片，多个马达以轴线相互平行的方式配置，芯片保持部以横跨于多个动子中的至少两个动子的端部侧的方式安装。
所述装置包括可装卸芯片保持部的两个马达。根据所述结构，可选择互不相同的两个形态。可选择下述形态作为第一形态，即，以横跨至少两个马达的方式安装一个芯片保持部。在马达间横跨而配置的芯片保持部由至少两个马达驱动。于是，所述芯片保持部可较通过一个马达驱动的芯片保持部更大。即，可扩大芯片保持部的保持面的面积。其结果为，可保持更大型的半导体芯片。即，可应对薄板的半导体芯片的搬送。另外，也可选择下述形态作为第二形态，即：在各个马达安装芯片保持部。根据所述形态，可应对小型的半导体芯片的搬送。其结果为，可选择第一形态及第二形态的封装装置可处理多样形状的半导体芯片。
在一实施例中也可为：封装装置可还包括控制部，所述控制部向马达提供控制信号而进行定子的位置控制。马达可具有位置信息获取部，所述位置信息获取部获得动子相对于定子的沿着轴线的位置，控制部自选自多个马达中的代表马达的位置信息获取部获取代表位置信息，利用代表位置信息控制多个马达的动子的位置。根据这些结构，可高精度且简易地控制代表马达所具有的动子的位置。因此，可高精度且简易地控制芯片保持部的位置。
在一实施例中，马达也可为音圈马达(voice coil motor)。根据所述结构，可优选地获得用以驱动芯片保持部的驱动力。
在一实施例中，马达可具有卡盘，所述卡盘设于动子的端部且可装卸地连结芯片保持部。卡盘包含：卡盘机构，使芯片保持部连结于卡盘；以及卡盘检测部，检测连结于卡盘的芯片保持部的有无。根据所述卡盘，可对动子容易地装卸芯片保持部。进而，可获得表示对动子安装有芯片保持部的信息及表示未对动子安装有芯片保持部的信息。
在一实施例中，半导体芯片可具有通过芯片保持部进行保持的芯片被保持面。芯片保持部可具有可装卸地保持半导体芯片的芯片保持面。芯片保持部的面积大于芯片被保持面的面积。根据这些结构，能够可靠地保持厚度薄的半导体芯片。
在一实施例中，半导体芯片可具有通过芯片保持部进行保持的芯片被保持面。封装装置还包括顶起机构，所述顶起机构挤压与芯片被保持面为相反侧的面而将半导体芯片向芯片保持部上推。根据这些结构，能够可靠地进行利用芯片保持部的半导体芯片的拾取。
发明的效果
根据本发明的一实施例的封装装置，可处理多样形状的半导体芯片。
附图说明
[图1]图1为表示实施方式的封装装置的图。
[图2]图2为说明拾取头的第一形态的图。
[图3]图3为说明拾取头的第二形态的图。
[图4]图4的(a)部分及图4的(b)部分为说明封装装置的动作的图。
[图5]图5的(a)部分及图5的(b)部分为进一步说明封装装置的动作的图。
[图6]图6为用以说明封装装置的效果的图。
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式加以详细说明。附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，省略重复的说明。
如图1所示，封装装置1将半导体芯片101安装于基板110。封装装置1具有接合单元10、控制单元20(控制部)及拾取单元30。拾取单元30拾取半导体芯片101。拾取单元30吸附半导体芯片101的芯片主面101a(芯片被保持面)。继而，拾取单元30将半导体芯片101交付于接合单元10。接合单元10将所接受的半导体芯片101接合于基板110。控制单元20控制上文所述的拾取单元30的动作及接合单元10的动作。
＜接合单元＞
接合单元10具有导轨11、接合平台12及接合头13。
导轨11为用以使接合头13在既定方向往返移动的基体。导轨11例如自拾取单元30延伸至进行接合作业的区域。
接合平台12载置所供给的基板110。半导体芯片101封装于在接合平台12载置的基板110。接合平台12例如具有吸附孔。接合平台12吸附而自下方保持基板110。
接合头13具有接合本体14及接合嘴15。接合本体14连结于导轨11。接合本体14沿着导轨11往返移动。接合本体14包含用于驱动接合嘴15的马达。
接合嘴15可装卸地保持半导体芯片101。例如，接合嘴15具有真空吸附机构作为装卸机构。进而，接合嘴15将半导体芯片101接合于基板110。例如，接合嘴15也可具有加热器等，可对半导体芯片101提供热。
＜拾取单元＞
拾取单元30具有导轨31、晶片操作机构32及拾取头33。
导轨31为用以使拾取头33在既定方向往返移动的基体。导轨31例如自进行捡拾作业的区域延伸至接合单元10。
晶片操作机构32辅助拾取动作。晶片操作机构32具有晶片固持器32a及顶起销32b。晶片固持器32a及顶起销32b相互相对地移动。其结果为，晶片操作机构32可在成为拾取对象的半导体芯片101的背面侧配置顶起销32b。例如，可设为晶片固持器32a可在Y方向移动。顶起销32b可在X方向移动。另外，也可设为晶片固持器32a可在X方向及Y方向移动。根据所述结构，可在二维状地排列的多个半导体芯片101中的任意的半导体芯片101的背面侧配置顶起销32b。而且，顶起销32b将半导体芯片101向拾取头33顶起。即，顶起销32b可在Z方向往返移动。
如图2所示，拾取头33具有两个拾取马达36A、36B(马达)、马达底座37及筒夹34A(芯片保持部)。拾取马达36A、拾取马达36B分别固定于马达底座37。拾取马达36A、拾取马达36B在与轴线A正交的方向(X方向)相互远离地配置。根据此种配置，拾取马达36A的轴线A相对于拾取马达36B的轴线A平行。自拾取马达36A至拾取马达36B的间隔例如基于半导体芯片101的尺寸B1和/或半导体芯片101的配置间隔B2等。
拾取马达36B仅配置与拾取马达36A不同。拾取马达36B的结构与拾取马达36A的结构共同。以下，对拾取马达36A进行详细说明，省略拾取马达36B的说明。
拾取马达36A具有音圈马达38及卡盘39。音圈马达38为所谓直动型的直线马达。音圈马达38使卡盘39在Z方向往返移动。音圈马达38具有马达箱38a、定子38b及动子38c。马达箱38a收容定子38b。另外，马达箱38a收容动子38c的基端侧。定子38b包含线圈L。动子38c包含磁石M。磁石M设置于在动子38c中与线圈L相面向的部分。对于线圈L，连接有电源41。线圈L与自电源41提供的电流相应地产生驱动动子38c的力。
此处，对线圈L的连接结构加以说明。拾取马达36A的线圈L及拾取马达36B的线圈L自共同的电源41接受电流的提供。即，拾取马达36A的线圈L与拾取马达36B的线圈L电性连接。例如，两个线圈L可串联连接。另外，两个线圈L也可并联连接。
动子38c的前端自马达箱38a突出。在动子38c的前端设有卡盘39。卡盘39可装卸地保持筒夹34A。卡盘39具有卡盘保持面39a、卡盘磁石39b(卡盘机构)及卡盘传感器39c(卡盘检测部)。关于卡盘保持面39a的形状，例如平面视为矩形的平面。卡盘磁石39b嵌埋于卡盘39。卡盘磁石39b提供用以保持筒夹34A的磁力。卡盘传感器39c提供表示在卡盘保持面39a安装有筒夹34A的信息。另外，卡盘传感器39c提供表示并未在卡盘保持面39a安装有筒夹34A的信息。卡盘传感器39c也可提供表示在卡盘保持面39a安装有筒夹34A的信息。另外，卡盘传感器39c也可提供表示并未在卡盘保持面39a安装有筒夹34A的信息。这些信息提供给控制单元20。再者，卡盘机构不限定于通过卡盘磁石39b来保持筒夹34A。卡盘机构若为利用真空来保持筒夹34A的机构或通过爪等构件抓捏来保持筒夹34A的机构等可保持筒夹34A的机构，则可采用。
音圈马达38还具有编码器38d(位置信息获取部)。编码器38d例如获得与动子38c相对于定子38b的相对位置有关的信息。所述信息也对应于动子38c的突出长度。编码器38d的信息提供给控制单元20。
即，编码器38d的输出表示动子38c相对于定子38b的沿着轴线的位置。因此，所谓本实施方式中所述的“位置信息”，表示动子38c相对于所述定子38b的沿着轴线的位置。此处，封装装置1具有两个拾取马达36A、36B。在拾取马达36A、拾取马达36B各自含有音圈马达38。进而，各个音圈马达38还包含编码器38d。于是，封装装置1可利用自拾取马达36A获得的位置信息、及自拾取马达36B获得的位置信息。
筒夹34A以横跨拾取马达36A、拾取马达36B的方式设置。因此，拾取马达36A的动子38c的突出长度可视为与拾取马达36B的动子38c的突出长度相同。因此，例如封装装置1可选择自拾取马达36A获得的位置信息及自拾取马达36B获得的位置信息的任一者作为代表位置信息。也可利用自拾取马达36A、拾取马达36B各自获得的位置信息两者，算出代表位置信息。
筒夹34A可装卸地保持半导体芯片101。例如，筒夹34A具有真空吸附机构作为装卸机构。因此，筒夹34A具有作为真空吸附机构的筒夹吸附孔34a。筒夹吸附孔34a的一端连接于压力源42。筒夹吸附孔34a的另一端为设于筒夹吸附面34S(芯片保持面)的开口。筒夹吸附面34S可装卸地保持半导体芯片101。例如，在卡盘保持面39a的形状为正方形时，筒夹吸附面34S的形状平面视为矩形。筒夹吸附面34S的面积大于卡盘保持面39a的面积。另一方面，筒夹34A的重量小于设于各个卡盘保持面39a的个别的筒夹34B、筒夹34C(参照图3)的综合重量。
控制单元20控制拾取单元30的动作。所谓此处说明的拾取单元30的动作，包含将半导体芯片101吸附于筒夹34A的吸附动作、及将吸附于筒夹34A的半导体芯片101自切割带120剥离的剥离动作。吸附动作使音圈马达38的动子38c向负的Z方向移动。剥离动作使音圈马达38的动子38c向正的Z方向移动。动子38c的动作基于自编码器38d提供的信息。此处，拾取单元30包含两个拾取马达36A、36B。因此，拾取单元30包含两个编码器38d。控制单元20例如选择拾取马达36A作为代表马达。即，选择拾取马达36A的编码器38d作为代表编码器。而且，控制单元20基于自作为代表的编码器38d提供的信息，控制拾取单元30的动作。
再者，选择为代表的基准也可设为满足所需条件。另外，控制单元20也可利用自多个编码器38d提供的信息，控制拾取单元30的动作。例如，控制单元20将自各个编码器38d提供的信息平均。而且，控制单元20也可利用通过平均所得的信息，控制拾取单元30的动作。
所述拾取头33可根据作为拾取对象的半导体芯片101的形状，选择第一形态及第二形态。这些形态的选择是通过更换安装于卡盘39的筒夹34A、筒夹34B而达成。
拾取头33可选择图2所示的形态作为第一形态。第一形态是在半导体芯片101的表面积相对较大的情形时选择。另外，第一形态是在半导体芯片101的厚度小(薄)的情形时选择。第一形态中，使用横跨两个拾取马达36A、36B的筒夹34A。
另外，拾取头33也可选择图3所示的形态作为第二形态。第二形态是在半导体芯片101的表面积相对较小的情形时选择。另外，第二形态是在需要在每单位时间搬送大量半导体芯片101的情形时选择。第二形态中，在拾取马达36A安装有筒夹34B，并且在拾取马达36B安装有筒夹34C。
以下，对封装装置1的动作进行说明。
＜拾取动作＞
如图4的(a)部分所示，控制单元20使拾取单元30移动至作为拾取对象的半导体芯片101的正上方。进而，控制单元20在半导体芯片101的正下方配置顶起销32b。
继而，如图4的(b)部分所示，控制单元20使顶起销32b向正的Z方向移动。通过所述动作，顶起销32b将半导体芯片101的芯片背面101b上推。其结果为，半导体芯片101靠近拾取头33。继而，控制单元20使筒夹34A向负的Z方向移动。继而，控制单元20起动吸附机构。其结果为，拾取头33吸附半导体芯片101。
继而，如图5的(a)部分所示，控制单元20使筒夹34A向正的Z方向移动。通过所述动作，半导体芯片101自切割带120剥落。继而，控制单元20使拾取头33向接合单元10移动。在所述移动中，控制单元20使拾取头33的朝向旋转。旋转角度为180度。通过所述动作，半导体芯片101的朝向由向下变为向上。所述动作为所谓的覆晶动作。再者，与这些动作同时，控制单元20使接合头13向拾取单元30移动。
继而，如图5的(b)部分所示，控制单元20将半导体芯片101自拾取头33交付于接合头13。继而，接合头13将半导体芯片101接合于基板110。
以下，对封装装置1的作用效果加以说明。
封装装置1包括两个音圈马达38及筒夹34A。音圈马达38为动子38c相对于定子38b沿着轴线A往返移动的直动型的直线马达。筒夹34A可装卸地保持半导体芯片101。音圈马达38沿着与轴线A交叉的方向相互远离。进而，音圈马达38的轴线A彼此相互平行。筒夹34A以横跨设于多个动子38c的端部的卡盘39的方式安装。
封装装置1包括可装卸筒夹34A的两个音圈马达38。根据所述结构，可选择互不相同的两个形态。可选择下述形态作为第一形态，即：以横跨两个音圈马达38的方式安装一个筒夹34A。在音圈马达38间横跨而配置的筒夹34A由两个音圈马达38驱动。于是，所述筒夹34A例如可较通过一个音圈马达38可驱动的筒夹34B、筒夹34C更大。即，可扩大筒夹34A的筒夹吸附面34S的面积。其结果为，可保持的半导体芯片101的芯片主面101a的面积扩大。因此，可应对薄板的半导体芯片101的搬送。另外，也可选择下述形态作为第二形态，即：在各个音圈马达38安装筒夹34B、筒夹34C。根据第二形态，可应对小型的半导体芯片101的搬送。其结果为，可选择第一形态及第二形态的封装装置1可应对多样形状的半导体芯片101的搬送。
换言之，封装装置1具有可相互更换筒夹34A与筒夹34B、筒夹34C的结构。因此，封装装置1可处理多样形状的半导体芯片101。筒夹34A、筒夹34B、筒夹34C的更换作业与音圈马达38的更换作业等相比，相对较容易。即，在变更作为拾取对象的半导体芯片101的情形时，不进行音圈马达38的更换作业那样的费力的作业。
封装装置1即便在成为拾取对象的半导体芯片101的形状改变的情形时，也可利用拾取单元30所具有的所有拾取马达36A、36B。例如，如图6所示，存在半导体芯片101大于拾取头33的间隔的情形。在所述情形时，若仅使用拾取马达36A拾取半导体芯片101，则邻接于所述拾取马达36A的其他拾取马达36B无法拾取半导体芯片101。其原因在于，吸附于筒夹34B的半导体芯片101、与吸附于筒夹34C的半导体芯片101相互干扰。因此，即便拾取单元30具有多个拾取马达36A、36B，拾取马达36B也无法运转。然而，在实施方式的封装装置1中，通过选择第一形态，可利用拾取单元30所具有的拾取马达36A及拾取马达36B两者。
封装装置1包括控制单元20。控制单元20通过向音圈马达38提供控制信号来控制定子38b的位置。音圈马达38具有编码器38d。编码器38d获得动子38c相对于定子38b的沿着轴线的位置。控制单元20自作为选自多个音圈马达38中的代表的音圈马达38的编码器38d获取代表位置信息。而且，控制单元20利用代表位置信息控制音圈马达38的动子38c的位置。根据所述结构，可高精度且简易地控制音圈马达38所具有的动子38c的位置。因此，可高精度且简易地控制设于拾取马达36A、拾取马达36B的筒夹34A的位置。
在动子38c设置有卡盘39。卡盘39包含卡盘磁石39b及卡盘传感器39c。筒夹34A可装卸地连结于卡盘39。卡盘磁石39b使筒夹34A连结于卡盘39。卡盘传感器39c检测有无连结于卡盘39的筒夹34A。根据所述结构，可对动子38c容易地装卸筒夹34A。进而，可获得表示对动子38c安装有筒夹34A的信息、及表示未对动子38c安装有筒夹34A的信息。
筒夹34A具有可装卸地保持半导体芯片101的筒夹吸附面34S。半导体芯片101具有通过筒夹吸附面34S进行保持的芯片主面101a。筒夹吸附面34S的面积大于芯片主面101a的面积。根据所述结构，能够可靠地保持厚度薄的半导体芯片101。
封装装置1还包括顶起销32b。顶起销32b通过挤压与芯片主面101a为相反侧的芯片背面101b而将半导体芯片101向筒夹34A上推。根据所述结构，能够可靠地进行利用筒夹34A的半导体芯片101的拾取。
以上，对本公开的封装装置进行了说明。但是，本公开的封装装置不限定于所述实施方式，可以各种方式实施。
所述实施方式中，拾取单元30具有两个拾取头33。拾取单元30所具有的拾取头33的个数不限定于两个。例如，拾取单元30也可具有四个拾取头33。在所述情形时，拾取头33可配置成直线状，也可配置成二维状。而且，筒夹34A可以横跨四个拾取头33中的两个拾取头33的方式配置，也可以横跨四个拾取头33的方式配置。
符号的说明
1：封装装置
10：接合单元
11：导轨
12：接合平台
13：接合头
14：接合本体
15：接合嘴
20：控制单元
30：拾取单元
31：导轨
32：晶片操作机构
32a：晶片固持器
32b：顶起销
33：拾取头
34A、34B、34C：筒夹
34S：筒夹吸附面
36A、36B：拾取马达
37：马达底座
38：音圈马达
38b：定子
38c：动子
38d：编码器
39：卡盘
39a：卡盘保持面
39b：卡盘磁石
39c：卡盘传感器
101：半导体芯片
101a：芯片主面
101b：芯片背面
110：基板
120：切割带
L：线圈
M：磁石。

Claims (7)

1.一种封装装置，包括：
直动型的多个马达，多个所述马达的动子相对于定子沿着轴线往返移动；以及
芯片保持部，安装于所述动子的端部侧，并且吸附保持半导体芯片，
多个所述马达以所述轴线相互平行的方式配置，
所述芯片保持部以横跨于多个所述动子中的至少两个所述动子的端部侧的方式安装。
2.根据权利要求1所述的封装装置，还包括：
控制部，向所述马达提供控制信号，进行所述定子的位置控制，
所述马达具有：位置信息获取部，获得所述动子相对于所述定子的沿着所述轴线的位置，
所述控制部自选自多个所述马达中的代表马达的所述位置信息获取部获取代表位置信息，利用所述代表位置信息控制多个所述马达的所述动子的位置。
3.根据权利要求1或2所述的封装装置，其中所述马达为音圈马达。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的封装装置，其中所述马达具有：卡盘，设于所述动子的端部，能够装卸地连结所述芯片保持部，
所述卡盘包含：
卡盘机构，使所述芯片保持部连结于所述卡盘；以及
卡盘检测部，检测连接于所述卡盘的所述芯片保持部的有无。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的封装装置，其中所述半导体芯片具有通过所述芯片保持部进行保持的芯片被保持面，
所述芯片保持部具有能够装卸地保持所述半导体芯片的芯片保持面，
所述芯片保持部的面积大于所述芯片被保持面的面积。
6.根据权利要求1所述的封装装置，其中所述半导体芯片具有通过所述芯片保持部进行保持的芯片被保持面，
所述芯片保持部具有能够装卸地保持所述半导体芯片的芯片保持面，
所述芯片保持部的面积大于所述芯片被保持面的面积。
7.根据权利要求6所述的封装装置，其中所述半导体芯片具有通过所述芯片保持部进行保持的芯片被保持面，
所述封装装置还包括：顶起机构，挤压与所述芯片被保持面为相反侧的面而将所述半导体芯片向所述芯片保持部上推。
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