JP2007090469A

JP2007090469A - 部品搬送装置および部品搬送方法

Info

Publication number: JP2007090469A
Application number: JP2005281649A
Authority: JP
Inventors: Yuya Okada; 有矢岡田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】部品表面に接触することなく、低ストレスで部品を搬送する。
【解決手段】保持アーム３がチップトレイ１０に接触した後、搬送ヘッド１を下降させ、搬送ヘッド１の貫通孔２から空気を引き、吸引口２ａ方向へＩＣチップ１１を吸引する。そして、搬送ヘッド１が上方へと移動することにより、ＩＣチップ１１は前記吸引によりトレイポケット部１０ａから浮上する。保持アーム３の下アーム部３ｂが、浮上している状態のＩＣチップ１１の底部に入り込んで、ＩＣチップ１１を掬い上げるように保持し、搬送ユニット体８を、ＩＣチップ１１を載置する所定の位置まで搬送する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップなどトレイに載置されている部品を、その載置用トレイから所定の位置に搬送する部品搬送装置、およびその方法に関するものである。

携帯情報機器などの小型化，軽量化に伴って、機器に採用される半導体装置パッケージの高密度化，小型化，薄型化が要求されている。これらの要求に応えるために、半導体装置パッケージを構成するＩＣチップの各部も微細化し、例えば半導体基板との接続に必要な電極パッドを、チップ外周部のみならず、ＩＣチップの表面全面に配置するエリアパッド技術も開発されている。

前記のようなＩＣチップの構造の微細化などに対応するため、製造プロセスにおけるＩＣチップ搬送においても種々の課題が生じる。例えば、スタッドバンプボンディングやダイボンディングにおけるＩＣチップ搬送工程では、微細プロセス化および薄型化されたＩＣチップに対応するため、またＩＣチップ内の回路の破壊やチップの破損を防ぐために、ＩＣチップに加わるストレスを低減する必要がある。また、エリアパッド化されたＩＣチップを扱う際には、ＩＣチップの電極パッドへの汚染を防ぐために、チップ表面への接触を避けてＩＣチップを搬送する必要がある。

従来では製造プロセスにおいてＩＣチップを搬送する際には、ＩＣチップ表面の一部に接触するコレットを用いるのが一般的であった（特許文献１参照）。

図１１（ａ），（ｂ）は従来のＩＣチップ搬送装置の説明図であり、４５は、テーパーコレット４６と、テーパーコレット４６内に上下動可能に設けられたピンセット４７とから構成されているチップ搬送装置、４８はＩＣチップ４９が載置されたチップ載置用トレイである。

図１１（ａ）に示すように、ＩＣチップ４９に先端部が密着するピンセット４７を用い、ＩＣチップ４９をチップ載置用トレイ４８から取り出し、図１１（ｂ）に示すように、ＩＣチップ４９を所定の位置まで搬送し、所定の位置上に達したときにピンセット４７を上方へ退避させる。これにより、テーパーコレット４６のテーパー部４６ａにＩＣチップ４９が当接して、ＩＣチップ４９がピンセット４７から離され、ＩＣチップ４９は基板５０上の所定の位置に置かれる。
特開平６−２０９０２１号公報

しかしながら、前記従来のＩＣチップなどの搬送装置においては、以下のような課題があった。

すなわち、テーパーコレットの使用はチップ外周部に応力が集中するため、ＩＣチップにストレスが加わり、ＩＣチップの破損や内部回路の破壊、さらにはＩＣチップの破損によるチッピングを原因とする電極パッドの汚染を発生させていた。

また、ＩＣチップの表面に、テーパーコレットなどの搬送装置が接触するため、ＩＣチップの電極パッドと搬送装置の一部が直接接触することになり、電極パッドの汚染の原因となっていた。

本発明は、前記従来技術の課題を解決し、部品表面に接触することなく、低ストレスで部品を搬送することができる部品搬送装置および部品搬送方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、搬送対象の部品を掬い上げる保持アームを部品載置用トレイへ下降させ、前記保持アームが前記部品載置用トレイに接触したとき、前記部品を吸引する吸引口を有する搬送ヘッドを下降させ、吸引口から前記部品と接触せずに該部品を吸引して前記部品を前記部品載置用トレイから浮上させ、この浮上状態で前記保持アームを前記部品の底部方向へ水平移動させて前記部品を掬い上げて保持させ、この保持状態で前記搬送ヘッドの前記部品に対する吸引を停止させ、かつ前記搬送ヘッドと前記保持アームとを所定の位置に移動させ、該所定の位置で前記保持アームを前記部品の底部から離れる方向へ移動させ、前記所定の位置に部品を載置させるものである。

また、本発明は、搬送対象の部品を掬い上げる保持アームを部品載置用トレイへ下降させ、前記保持アームが前記部品載置用トレイに接触したとき、前記部品載置用トレイの部品載置部に設けられた貫通孔から突き上げピンを突出させて前記部品の底部一部を押し上げ、この押し上げ状態で前記保持アームを前記部品の底部方向へ水平移動させて前記部品を掬い上げて保持させ、この保持状態で前記保持アームを所定の位置に移動させ、該所定の位置で前記保持アームを前記部品の底部から離れる方向へ移動させ、前記所定の位置に部品を載置させるものである。

本発明によれば、部品を部品載置用トレイから浮上させ、この浮上状態で保持アームを部品の底部方向へ水平移動させて部品を掬い上げて保持させたり、あるいは、部品の底部一部を押し上げ、この押し上げ状態で保持アームを部品の底部方向へ水平移動させて部品を掬い上げて保持させたりすることにより、所定の位置へ搬送するため、高密度化，小型化，薄型化されたＩＣチップなどの部品の搬送に際して、部品の表面に装置構成部材が接触することがなく、表面に損傷を与えることもなく、また過度のストレスを与えずに搬送できる。特にＩＣチップを搬送する場合には、その表面の電極パッドを汚染することなく、低ストレスでのＩＣチップの搬送が実現する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態１を説明するためのＩＣチップ搬送装置の断面図であり、１は断面Ｔ状の搬送ヘッド、２は、搬送ヘッド１の中央に形成されて、空気を吸引する吸引通路である貫通孔、２ａは貫通孔２における下端部の吸引口、２ｂは貫通孔２に連通する横孔、３は、左右一対が配置され、それぞれ上アーム部３ａと下アーム部３ｂとを有し、かつ下アーム部３ｂの内側先端を鋭角状の先鋭部３ｃとした断面コ状の保持アームである。なお、下アーム部３ｂに先鋭部３ｃを形成しているが、これは、後述するようにＩＣチップを掬い上げる際に、ＩＣチップに引っ掛かることがないようにするためであって、鋭角以外の形状であってもよい。

４は、搬送ヘッド１を上下動可能に支持する中央孔４ａと、搬送ヘッド１の横ガイド孔２ｂに連通して保持アーム３の上アーム部３ａを水平動可能に支持する横ガイド孔４ｂとが設けられた支持部材、５は支持部材４と各保持アーム３との間に架設された弾性部材の第１圧縮戻しばね、６は支持部材４と搬送ヘッド１の頭部１ａとの間に架設された弾性部材の第２圧縮戻しばねである。第１圧縮戻しばね５と第２圧縮戻しばね６とにより、支持部材４に対して保持アーム３と搬送ヘッド１とが連結されている。

７は、搬送ヘッド１と保持アーム３と支持部材４とからなる搬送ユニット体８を上下動させると共に所定位置まで移動させ、かつ搬送ヘッド１を上下動させ、さらに各保持アーム３を水平動させる駆動モータおよび駆動機構などからなる駆動部、９は駆動部７による各部に対する駆動動作をコントロールする制御部である。

図２（ａ）〜（ｅ）は実施形態１におけるＩＣチップ搬送の制御動作の説明図であり、１０は、搬送対象の部品としてのＩＣチップ１１がトレイポケット部１０ａに載置される部品載置用トレイとしてのチップトレイである。ＩＣチップ１１の表面には電極パッド１１ａが設けられている。

実施形態１において、まず、図２（ａ）に示すように、搬送ユニット体８をチップトレイ１０のトレイポケット部１０ａ上へ移動させ、図２（ｂ）に示すように、搬送ユニット体８を下降させ、保持アーム３がチップトレイ１０に接触した後、搬送ヘッド１を下降させる。搬送ヘッド１の吸引通路である貫通孔２から空気を引くと、図２（ｃ）に示すように、吸引口２ａへＩＣチップ１１が吸引される。そして、搬送ヘッド１が上方へと移動することにより、ＩＣチップ１１は、前記吸引によりトレイポケット１０ａから浮上する。

搬送ヘッド１が、さらに上方へ移動させることにより、図２（ｄ）に示すように、搬送ヘッド１における貫通孔２の横孔２ｂと、支持部材４の横ガイド孔４ｂとが一致した時点で、保持アーム３の上アーム部３ａが、貫通孔２からの吸引により横ガイド孔４ｂと横孔２ｂの内方へ水平移動し、かつ保持アーム３の下アーム部３ｂが、浮上している状態のＩＣチップ１１の底部に入り込む。そして、上アーム部３ａの先端部が搬送ヘッド１の貫通孔２に入り込むことにより、貫通孔２による空気吸引が遮断され、下アーム部３ｂはＩＣチップ１１の底部を掬い上げるように保持する。

前記保持状態で搬送ユニット体８を、ＩＣチップ１１を載置する所定の位置まで搬送し、図２（ｅ）に示すように、この位置で搬送ヘッド１の貫通孔２における吸引を停止させると、各保持アーム３は、前記動作過程において圧縮している第１圧縮戻しばね５の復元力を受けて、外側に水平移動して両保持アーム３の下アーム部３ｂの先端間が開き、ＩＣチップ１１は所定の位置に載置される。この間、各部はＩＣチップ１１の表面の電極パッド１１ａに接触することなく、低ストレスの環境下で搬送されることになる。

なお、図３に示すように、保持アーム３あるいは支持部材４に、保持アーム３の下アーム部３ｂに対向するように突起１２を突設してもよい。このようにすることにより、ＩＣチップ１１の搬送中、振動などによりＩＣチップ１１が跳ねて、ＩＣチップ１１が破損したり、不用意に各部位に接触することを防ぐことができる。その際、突起１２を設置する位置は、ＩＣチップ１１において電極パッド１１ａが配置されていない回路外の箇所に対応させことが望ましい。

また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、保持アーム３の下アーム部３ｂにおけるＩＣチップ１１を掬い取る部分に、ＩＣチップサイズに対応した段差１３を設けて、両下アーム部３ｂによりＩＣチップ１１の側面を挟み込むようにする構造にしてもよい。このようにすることにより、ＩＣチップ１１の搬送中の振動などにより、ＩＣチップ１１が横移動して破損してしまうことを防ぐことができる。

図５（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態２を説明するためのＩＣチップ搬送装置の構成およびＩＣチップ搬送の制御動作を説明するための断面図であり、図１〜図４にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

実施形態２が実施形態１と異なる構成は、搬送ヘッド１に、貫通孔２でなくて横孔２ｂで止まる吸引通路２０を設けた点、チップトレイ１０のトレイポケット部１０ａに、ＩＣチップ１１の面積よりも小さい開口面積のトレイ貫通孔２１を設けて、このトレイ貫通孔２１から突出してＩＣチップ１１の底部一部を押し上げる突き上げピン２２を設けた点である。

実施形態２におけるＩＣチップ搬送の制御動作を説明する。まず、図５（ａ）に示すように、搬送ユニット体８をチップトレイ１０のトレイポケット部１０ａ上へ移動させ、図５（ｂ）に示すように、搬送ユニット体８を下降させ、保持アーム３がチップトレイ１０に接触した後、搬送ヘッド１を下降させると共に、トレイ貫通孔２１から突き上げピン２２を突出させる。この突き上げピン２２の上方への移動により、ＩＣチップ１１はトレイポケット部１０ａから押し上げられる。

図５（ｃ）に示すように、搬送ヘッド１における吸引通路２０の横孔２ｂと、支持部材４の横ガイド孔４ｂとが一致した時点で、保持アーム３の上アーム部３ａが、吸引通路２０からの吸引により横ガイド孔４ｂと横孔２ｂの内方へ水平移動し、かつ保持アーム３の下アーム部３ｂが、押し上げられている状態のＩＣチップ１１の底部に入り込み、下アーム部３ｂがＩＣチップ１１を掬い上げるように保持する。

前記保持状態で搬送ユニット体８を、ＩＣチップ１１を載置する所定の位置まで搬送し、図５（ｄ）に示すように、この位置で搬送ヘッド１の吸引通路２０における吸引を停止させると、各保持アーム３は、前記動作過程において圧縮している第１圧縮戻しばね５の復元力を受けて、外側に水平移動して両保持アーム３の先端間が開き、ＩＣチップ１１は所定の位置に載置される。この間、各部はＩＣチップ１１の表面の電極パッド１１ａに接触することなく、低ストレスの環境下で搬送されることになる。

なお、突き上げピン２２に、図３（ａ）に図示するように、ＩＣチップ１１を押し上げると同時に、チップ底部を吸着するための吸引用通路２３を設けることにより、安定してＩＣチップ１１をトレイポケット部１０ａから上昇させることができる。

また、実施形態２においても、図６に示すように、図３の構成例と同様に保持アーム３あるいは支持部材４に、保持アーム３の下アーム部３ｂに対向するように突起１２を突設してもよい。

さらに、実施形態２において、突き上げピン２２を１本設置したが、図７に示すように、複数（図では２本を示す）の突き上げピン２２と、突き上げピン２２の設置位置に対応させてトレイ貫通孔２１を設けてもよい。

また、本実施形態において、図８に示すように、トレイポケット部１０ａ以外のチップトレイ１０に、保持アーム３の移動領域に対応するようにセンサ用貫通孔２４を設け、このセンサ用貫通孔２４に対応させて保持アーム検知用のセンサ２５を設置して、保持アーム３のチップトレイ１０への接触を感知可能にすることによって、より正確にＩＣチップ１１の押し上げ動作と、ＩＣチップ１１の掬い上げ動作との同期をとることができる。

図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態３を説明するためのＩＣチップ搬送装置の構成およびＩＣチップ搬送の制御動作を説明するための断面図であり、図１〜図８にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

実施形態３が実施形態２と異なる構成は、トレイポケット部１０ａ以外のチップトレイ１０に通孔３０を設けて、この通孔３０に上下動可能に従動ピン３１を設けた点と、この従動ピン３１により一端部が押下されて回動し、他端部により突き上げピン２２を上昇させるレバー体３２を設けた点である。

実施形態３におけるＩＣチップ搬送の制御動作を説明する。まず、図９（ａ）に示すように、搬送ユニット体８をチップトレイ１０のトレイポケット部１０ａ上へ移動させ、図９（ｂ）に示すように、搬送ユニット体８を下降させ、保持アーム３がチップトレイ１０に接触すると、下アーム部３ｂにより従動ピン３１が押下される。従動ピン３１の押下によりレバー体３２の一端部が押し下げられて、レバー体３２の回転支持部３２ａを中心に反時計方向に回動し、レバー体３２の他端部が、トレイ貫通孔２１から突き上げピン２２を突出させる。この突き上げピン２２の上方への移動により、ＩＣチップ１１はトレイポケット１０ａから押し上げられる。

図９（ｃ）に示すように、前記動作中において、吸引通路２０の横孔２ｂと、支持部材４の横ガイド孔４ｂとが一致した時点で、保持アーム３の上アーム部３ａが、吸引通路２０からの吸引により横ガイド孔４ｂと横孔２ｂの内方へ水平移動し、かつ保持アーム３の下アーム部３ｂが、押し上げられている状態のＩＣチップ１１の底部に入り込み、下アーム部３ｂがＩＣチップ１１の底部を掬い上げるように保持する。

その後、図示は省略するが、前記保持状態で搬送ユニット体８を、ＩＣチップ１１を載置する所定の位置まで搬送し、この位置で搬送ヘッド１の吸引通路２０における吸引を停止させると、各保持アーム３は、前記動作過程において圧縮している第１圧縮戻しばね５の復元力を受けて、外側に水平移動して両保持アーム３の先端間が開き、ＩＣチップ１１は所定の位置に載置される。この間、各部はＩＣチップ１１の表面の電極パッド１１ａに接触することなく、低ストレスの環境下で搬送されることになる。

実施形態３においても、突き上げピン２２にＩＣチップ１１を吸着するための吸引通路を設けたり、図１０に示すように、突き上げピン２２を複数設置してもよい。

本発明は、各種部品に係る搬送装置に適用され、特にＩＣチップ搬送装置に実施して有効である。

本発明の実施形態１を説明するためのＩＣチップ搬送装置の断面図（ａ）〜（ｅ）は実施形態１におけるＩＣチップ搬送の制御動作の説明図実施形態１の変形例を示す断面図（ａ），（ｂ）は実施形態１の他の変形例を示す断面図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態２を説明するためのＩＣチップ搬送装置の構成およびＩＣチップ搬送の制御動作を説明するための断面図実施形態２の変形例を示す断面図実施形態２の他の変形例を示す断面図実施形態２の他の変形例を示す断面図（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態３を説明するためのＩＣチップ搬送装置の構成およびＩＣチップ搬送の制御動作を説明するための断面図実施形態３の変形例を示す断面図（ａ），（ｂ）は従来のＩＣチップ搬送装置の説明図

符号の説明

１搬送ヘッド
２貫通孔
２ａ吸引口
２ｂ横孔
３保持アーム
３ａ上アーム部
３ｂ下アーム部
３ｃ鋭角状の先鋭部
４支持部材
４ａ中央孔
４ｂ横ガイド孔
５第１圧縮戻しばね
６第２圧縮戻しばね
７駆動部
８搬送ユニット体
９制御部
１０チップトレイ
１０ａトレイポケット部
１１ＩＣチップ
１１ａ電極パッド
１２突起
１３段差
２０吸引通路
２１トレイ貫通孔
２２突き上げピン
２４センサ用貫通孔
２５保持アーム検知用のセンサ
３０通孔
３１従動ピン
３２レバー体

Claims

部品を部品載置用トレイから所定の位置に搬送する部品搬送装置であって、
上下動可能に設けられ、かつ搬送対象の部品と接触せずに該部品を吸引する吸引口を有する搬送ヘッドと、水平方向に移動可能に設けられ、かつ吸引状態で前記部品の底部方向へ移動して前記部品を掬い上げて保持する保持アームと、前記搬送ヘッドと前記保持アームとを前記所定の位置に移動させる駆動部とを備えたことを特徴とする部品搬送装置。
前記搬送ヘッドを支持部材に上下動可能に支持し、該支持部材に前記保持アームを水平方向に移動可能に支持したことを特徴とする請求項１記載の部品搬送装置。
前記搬送ヘッドと前記支持部材および前記保持アームと前記支持部材とを、それぞれ弾性部材を介在させて移動可能に連結したことを特徴とする請求項２記載の部品搬送装置。
前記保持アームの一部を、前記搬送ヘッドの前記吸引口の吸引通路の一部にまで水平移動可能にし、前記部品に対する前記搬送ヘッドによる吸引停止時に前記吸引通路の一部を遮断可能にしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の部品搬送装置。
前記支持部材と前記搬送ヘッドとの少なくともいずれか一方に、部品押え用突起を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の部品搬送装置。
部品を部品載置用トレイから所定の位置に搬送する部品搬送装置であって、
前記部品載置用トレイの部品載置部に設けられ、かつ前記部品載置用トレーに載置される部品の面積よりも小さい開口面積の貫通孔と、この貫通孔に対して出没可能に設けられ、かつ前記貫通孔から突出して前記部品の底部一部を押し上げる突き上げピンと、水平方向に移動可能に設けられ、かつ前記押し上げ状態で前記部品の底部方向へ移動して前記部品を掬い上げて保持する保持アームと、前記保持アームを前記所定の位置に移動させる駆動部とを備えたことを特徴とする部品搬送装置。
前記突き上げピンに前記部品の底部を吸着する吸着手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の部品搬送装置。
前記保持アームの下降動作を受ける従動ピンと、この従動ピンからの押圧を受けて回動し、かつ前記突き上げピンを前記貫通孔から突出させるレバー体とを備えたことを特徴とする請求項６または７記載の部品搬送装置。
前記保持アームの先端を、前記部品を掬う際における前記部品の側面との引っ掛り防止のために鋭角形状にしたことを特徴とする請求項１〜４，６いずれか１項記載の部品搬送装置。
一対の前記保持アームにおける前記部品を掬い取る部分に、該部品のサイズに対応した段差を設け、前記保持アームにより前記部品の側面を挟持することを特徴とする請求項１〜４，６，８いずれか１項記載の部品搬送装置。
前記保持アームの前記部品載置用トレイに対する接触状態を検知するセンサを備えたことを特徴とする請求項１または６記載の部品搬送装置。
請求項１記載の部品搬送装置に用いられる部品搬送方法であって、搬送対象の部品を掬い上げる保持アームを部品載置用トレイへ下降させ、前記保持アームが前記部品載置用トレイに接触したとき、前記部品を吸引する吸引口を有する搬送ヘッドを下降させ、吸引口から前記部品と接触せずに該部品を吸引して前記部品を前記部品載置用トレイから浮上させ、この浮上状態で前記保持アームを前記部品の底部方向へ水平移動させて前記部品を掬い上げて保持させ、この保持状態で前記搬送ヘッドの前記部品に対する吸引を停止させ、かつ前記搬送ヘッドと前記保持アームとを所定の位置に移動させ、該所定の位置で前記保持アームを前記部品の底部から離れる方向へ移動させ、前記所定の位置に部品を載置させることを特徴とする部品搬送方法。
前記保持アームの一部を、前記搬送ヘッドの前記吸引口の吸引通路の一部に水平移動させ、前記吸引通路の一部を遮断させることにより、前記保持状態における前記搬送ヘッドによる前記部品に対する吸引を停止させることを特徴とする請求項１２記載の部品搬送方法。
請求項６記載の部品搬送装置に用いられる部品搬送方法であって、搬送対象の部品を掬い上げる保持アームを部品載置用トレイへ下降させ、前記保持アームが前記部品載置用トレイに接触したとき、前記部品載置用トレイの部品載置部に設けられた貫通孔から突き上げピンを突出させて前記部品の底部一部を押し上げ、この押し上げ状態で前記保持アームを前記部品の底部方向へ水平移動させて前記部品を掬い上げて保持させ、この保持状態で前記保持アームを所定の位置に移動させ、該所定の位置で前記保持アームを前記部品の底部から離れる方向へ移動させ、前記所定の位置に部品を載置させることを特徴とする部品搬送方法。
請求項８記載の部品搬送装置に用いられる部品搬送方法であって、搬送対象の部品を掬い上げる保持アームを部品載置用トレイへ下降させ、前記保持アームが前記部品載置用トレイに接触したとき、前記保持アームの一部により部品載置用トレイに設けられた従動ピンを下降させ、この従動ピンにより一端部が押下されて回動するレバー体の他端部により、前記部品載置用トレイの部品載置部に設けられた突き上げピンを上昇させ、前記部品載置部から前記突き上げピンを突出させて前記部品の底部一部を押し上げ、この押し上げ状態で前記保持アームを前記部品の底部方向へ水平移動させて前記部品を掬い上げて保持させ、この保持状態で前記保持アームを所定の位置に移動させ、該所定の位置で前記保持アームを前記部品の底部から離れる方向へ移動させ、前記所定の位置に部品を載置させることを特徴とする部品搬送方法。