JP2009141026A - 電子部品の工程処理装置及び工程処理方法並びに工程処理用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】追加機構が少なく低コストで、工程処理時間を長く確保することができるとともに、電子部品の搬送効率及び処理効率に優れた電子部品の工程処理技術を提供する。
【解決手段】電子部品Ｓを保持する複数の吸着ノズル１１０を備え、進行及び停止させるサイクルを繰り返しながら電子部品Ｓを搬送する搬送部１００と、電子部品Ｓに工程処理を施す処理機構１Ａ〜４Ａを備えた処理部２００とを有する。処理機構１Ａ〜４Ａに対応する位置に来た吸着ノズル１１０が、処理機構１Ａ〜４Ａに対して電子部品Ｓを同時に押し付けて、電子部品Ｓの処理が終了した後、処理機構１Ａ〜４Ａから電子部品Ｓを同時に解放するように設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、半導体素子などの電子部品の搬送過程において、工程処理を行うための工程処理装置及び工程処理方法並びに工程処理用プログラムに関する。

半導体素子は、前工程と呼ばれるプロセスで、Ｓｉウェハ上に多数作成された後、後工程と呼ばれるプロセスにて個片に分離され、電気特性試験、特性分類、マーキング、外観検査等の工程を経た後、テープ、コンテナチューブなどに梱包されて出荷される。

このような半導体素子は、個片に分離された後の工程において、保持機構に保持されて搬送機構により搬送され、搬送経路に沿って設けられた各工程処理部において、各種の処理を施される。搬送機構による搬送方法としては、直線搬送、ターンテーブル搬送等が用いられるが、いずれの場合でも、保持機構を所定の工程順に従って進行させるステップと、各工程処理部において半導体素子の処理開始から終了まで保持機構を停止させるステップを繰り返す、いわゆる間欠搬送が用いられることが多い。

ところで、上記のような間欠搬送による工程処理には、長い処理時間への対応、高速化が困難となるという問題がある。まず、１搬送サイクル時間＝搬送時間＋搬送停止時間であり、停止時間＞最大工程処理時間＋受け渡し時間である。ここで、最大工程処理時間を７０ｍｓ、停止時間中の受け渡し時間を２０ｍｓとすると、停止時間の下限は９０ｍｓとなる。そして、搬送時間を３０ｍｓとすると、１搬送サイクル時間の下限は１２０ｍｓとなり、これ以上の高速化は困難である。

このように、高速化が困難となる理由としては、以下のものが挙げられる。
（１）機構上の制約から、搬送、停止を搬送機構全体で同時に行う必要がある。このため、最大工程処理時間で停止時間を決めざるを得ず、搬送停止時間を律速する。
（２）搬送の高速化で生産性を向上させてきたが、限界に達しつつある。
（３）例えば、複雑なテストサイクルが要求される電気特性検査のように、長い処理が必要な工程が含まれる場合には、最大処理時間が長くなり、１搬送サイクル時間はさらに長くなる。

これに対処するため、特許文献１に開示されたような工程処理装置が提案されている。これは、複数の半導体素子を並行して搬送しながら、工程処理も並列で行う装置であり、搬送も工程処理も並列で行うために、全体としての生産性が高まるというものである。また、搬送経路上に同一工程の処理機構を複数配置し、並列して工程処理を行う方法、すなわち、搬送＝１個毎、工程処理＝並列で行う方法も考えられる。

また、特許文献２には、以下のような工程処理技術が開示されている。この工程処理技術は、工程処理部に処理機構を複数設け、半導体素子を保持機構から処理機構の一つに受け渡した後、受け渡し場所とは別の場所に移動させて、工程処理を行う。これにより、半導体素子の保持機構から処理機構への受け渡しと、処理機構から保持機構への受け渡しとを、別のサイクルで行うことができる。このような従来技術によれば、処理機構の移動時間を、搬送機構の搬送時間よりも短くできるので、同じサイクルタイムであっても、従来より工程処理時間を長くすることが可能となる。

さらに、特許文献３には、複数の処理機構と保持機構を、電子部品の搬送方向に複数設けて、いずれかの保持機構から処理機構へ電子部品を渡し、他のいずれかの保持機構が処理機構から電子部品を受け取る工程処理装置が提案されている。かかる装置においては、処理機構の数を増やすことにより、処理機構による工程処理時間を長く確保することができる。

例えば、特許文献３の図９に示す例では、３つの処理機構を備え、隣接する保持機構の３つのうち１つが電子部品を保持した状態で搬送し、９回の停止回数のうち１回の割り合いで電子部品の受け渡し及び受け取りを行うことができる。図１０に示す例では、４つの処理機構を備え、隣接する保持機構の４つのうち２つが電子部品を保持した状態で搬送し、４回の停止回数のうち１回の割り合いで、電子部品の受け渡し及び受け取りを行うことができる。
特開平５−２２９５０９号公報 国際公開ＷＯ０２／０６５８２４号公報 国際公開ＷＯ０５／０１５６３０号公報

しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題があった。すなわち、特許文献１に開示されたように並列処理を行う技術では、処理時間が短くて済む工程であっても、工程処理の長い工程と同数の処理機構を配置しなくてはならず、無駄が生じて装置のコストを増加させることになる。また、かかる並列処理のための高コスト化とともに、並列搬送のために搬送機構が複雑化し、装置稼働の信頼性の低下を招く可能性もある。そして、搬送機構の慣性質量増大による駆動力増加、ランニングコスト増大につながる。

次に、特許文献２に開示された発明では、上記のような工程処理機構の複雑化、装置稼働信頼性の低下、高コスト化という問題があるとともに、処理機構を工程処理部内で移動させるため、処理条件の不安定化、電気特性測定時のインピーダンス変動による高周波特性測定の精度低下を招くとともに、処理機構の移動時間の分だけ工程処理時間が短くなる。さらに、工程処理機構が大型化すると、搬送経路に沿って複数の工程処理機構を並べることができず、生産性をさらに向上させることが困難となる。

さらに、特許文献３に開示された発明では、図９の例の場合、保持機構の３つのうちの１つが電子部品を保持した状態で搬送することになる。また、図１０の例の場合でも、保持機構の２つのうちの１つが電子部品を保持した状態で搬送することになる。このため、これらの例では、電子部品を保持せずに空いている保持機構が多くなり、搬送効率が良くない。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、追加機構が少なく低コストで、工程処理時間を長く確保することができるとともに、電子部品の搬送効率及び処理効率に優れた電子部品の工程処理装置及び工程処理方法並びに工程処理用プログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、電子部品を保持する保持機構を備え、前記保持機構を進行及び停止させるサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送する搬送部と、電子部品に工程処理を施す処理機構を備えた処理部とを有する電子部品の工程処理装置において、前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構が、全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置し、電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放するように設定されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、電子部品を保持する保持機構が、進行及び停止するサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送し、処理機構が電子部品に工程処理を施す電子部品の工程処理方法において、前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構が、全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置し、電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放することを特徴とする。

請求項５の発明は、電子部品を保持する保持機構に、進行及び停止するサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送させる制御と、処理機構に電子部品の工程処理をさせる制御とを、コンピュータに行わせる電子部品の工程処理用プログラムにおいて、前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構に、全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置させる制御と、電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放させる制御と、をコンピュータに行わせることを特徴とする。

以上のような請求項１、３及び５の発明では、複数の処理機構において同時に複数の電子部品の処理を行うことにより、電子部品を１個ずつ処理する場合に比べて、電子部品の１個あたりの平均処理時間が短くなり、処理効率が向上する。したがって、比較的長い処理時間を要する電子部品であっても、高生産性を達成できる。また、進行及び停止サイクルの単位時間及び処理機構による処理時間には、他の短い処理を済ませることができる。

請求項２の発明は、請求項１の電子部品の工程処理装置において、複数の前記保持機構は連続して電子部品を保持するように設定されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３の電子部品の工程処理方法において、複数の前記保持機構は連続して電子部品を保持することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５の電子部品の工程処理プログラムにおいて、複数の前記保持機構に連続して電子部品を保持させる制御を、コンピュータに行わせることを特徴とする。

以上のような請求項２、４及び６の発明では、電子部品を保持する保持機構が連続しているので、使用する保持機構の無駄がなく、搬送効率が向上し、次工程での処理もし易くなる。

本発明によれば、追加機構が少なく低コストで、工程処理時間を長く確保することができるとともに、電子部品の搬送効率及び処理効率に優れた電子部品の工程処理装置及び工程処理方法並びに工程処理用プログラムを提供することができる。

［実施形態の構成］
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。すなわち、本実施形態は、図１に示すように、搬送部１００、処理部２００を備えている。搬送部１００は、ターンテーブルＴに等間隔で、例えば１８個配設された吸着ノズル１１０を有している。吸着ノズル１１０は、図示しない真空源に接続され、この切替に応じて電子部品Ｓを一つずつ吸着及び解放する保持機構である。この吸着ノズル１１０は、図示しない駆動機構によって昇降可能に設けられ、処理部２００に対して下降したときに、電子部品Ｓを処理部２００に押し付けた状態で処理を行わせ、上昇したときに電子部品Ｓを処理部２００から解放するように構成されている。

さらに、吸着ノズル１１０は、図示しない駆動機構によってターンテーブルＴが間欠回転することにより、後述する処理機構１Ａ〜４Ａに対応する間隔で、図２〜図５に示す左から右の方向に前進した後、一時停止するという搬送サイクルを繰り返しながら、吸着された電子部品Ｓを搬送するように構成されている。なお、吸着ノズル１１０を移動させる機構は、ターンテーブルＴでなくてもよく、例えば、直線搬送させるものや曲線搬送させるもの等、公知のあらゆる技術を適用できる。

処理部２００は、搬送ラインにおける吸着ノズル１１０の下部に配設された４台の処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａによって構成されている。各処理機構１Ａ〜４Ａは、電子部品（デバイス）Ｓの電気的テストを行う。つまり、各処理機構１Ａ〜４Ａは、デバイスの電極に接触して、デバイスの電圧、電流、抵抗又は周波数等の電気特性を測定するテストステーションである。これらの処理機構１Ａ〜４Ａは、各吸着ノズル１１０の停止位置に対応する位置に設置され、この位置においてテストコンタクト工程を構成する。

さらに、ターンテーブルＴにおける処理部２００の上流の停止ポジションに対応する位置には、電子部品Ｓを各吸着ノズル１１０に供給するための供給装置３００、電子部品Ｓの極性を判別するための極性判別装置４００、極性判別に従って電子部品Ｓを反転させる反転装置５００が配設されている。各装置は、ターンテーブルＴに対して離間して水平配置されており、下降した吸着ノズル１１０に保持された電子部品Ｓに対して所定の処理を行うことができる。

上記の供給装置３００は、ボールフィーダ３１０並びにリニアフィーダ３２０から整列搬送されてくる電子部品Ｓを、エスケープから吸着ノズル１１０に受け渡すエスケープ工程を構成する。極性判別装置４００は、電子部品Ｓの極性を判別する極性判別工程を構成する。反転装置５００は、極性判別に基づいて、電子部品Ｓの極性を入れ替えるように回転させる左右反転工程を構成する。

なお、これらの各装置は、処理機構１Ａ〜４Ａ以外の装置の例示に過ぎず、どのような装置を配置するか、その配置位置をどの停止ポジションとするか、処理部２００の上流とするか下流とするか等は自由である。例えば、マーキング装置、外観検査装置、テーピング装置、不良品除去装置等、種々の装置を適用可能であり、これらを所望の箇所に配置することができる。

上記のターンテーブルＴの駆動機構、吸着ノズル１１０を昇降させる駆動機構、吸着ノズル１１０の真空源、処理部２００の処理機構１Ａ〜４Ａ、供給装置３００、極性判別装置４００及び反転装置５００等は、以下に説明する手順で作動するように、所定のプログラムによって動作するコンピュータ若しくは専用の回路から成る制御装置によって制御される。

［実施形態の作用］
以上のような構成を有する本実施形態の動作を、図２〜図５の工程図、図６のタイムチャート、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、ターンテーブルＴは搬送時には１ポジションずつ移動するが、図３（７）、図５（１４）に示すテストコンタクト工程では、テストに必要な時間停止する。また、図６における（５）〜（１６）は、図３〜図５の（５）〜（１６）に対応する。

まず、図２及び図６（ｂ）に示すように、供給装置３００によって供給される電子部品Ｓは、吸着ノズル１１０に一つずつ連続して吸着される（図２〜図５では、先頭の電子部品Ｓから順に０，１，２，３の連続番号を付している）。そして、吸着ノズル１１０は、ターンテーブルＴが１ポジションずつ回転と停止を繰り返す間欠回転をすることにより、電子部品Ｓを搬送する。この過程で、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、１ポジション毎に、極性判別装置４００による極性判別、反転装置５００によって極性を揃える反転処理が行われる。

図２（１）〜（４）に示すように、吸着ノズル１１０が進行と停止を繰り返すことにより電子部品Ｓが搬送される過程で（ステップ０１，０２）、図３（５）に示すように、電子部品Ｓを吸着した４つの吸着ノズル１１０が、処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ上まで来て停止すると（ステップ０３）、図３（６）に示すように、下降して電子部品Ｓを処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａに圧着する（ステップ０４）。すると、図３（７）に示すように、処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ上に電子部品Ｓが搭載され、電子部品Ｓの検査が開始される（ステップ０５）。

次に、コンピュータが、記憶手段にあらかじめ設定された所定の検査時間の経過を検出すると（ステップ０６）、図３（８）に示すように、４つの吸着ノズル１１０が上昇するので、処理の終了した電子部品Ｓが処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａから解放される（ステップ０７）。

さらに、図４（９）〜（１２）に示すように、再び吸着ノズル１１０の進行と停止が行われる（ステップ０１，０２）。そして、図５（１３）に示すように、次の電子部品Ｓを吸着した４つの吸着ノズル１１０が、処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ上まで来て停止すると（ステップ０３）、図５（１４）に示すように、下降して電子部品Ｓを処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａに圧着する（ステップ０４）。すると、図５（１５）に示すように、処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ上に電子部品Ｓが搭載され、電子部品Ｓの検査が開始される（ステップ０５）。

次に、コンピュータが、記憶手段にあらかじめ設定された所定の検査時間の経過を検出すると（ステップ０６）、図５（１６）に示すように、４つの吸着ノズル１１０が上昇するので、処理の終了した電子部品Ｓが処理機構１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａから解放される（ステップ０７）。以上のように検査がなされた後、吸着ノズル１１０によって一つずつ連続して吸着された電子部品Ｓは、次工程へと順次搬送されていく。

［実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、吸着ノズル１１０が、４つの処理機構１Ａ〜４Ａにおいて同時に検査を行い、空送りを４ポジション分行う作業を繰り返すことにより、電子部品Ｓを１個ずつ検査する場合に比べて、電子部品Ｓの１個あたりの平均処理時間が短くなり、処理効率が向上する。したがって、比較的長い検査時間を要する電子部品Ｓであっても、高生産性を達成できる。

また、進行及び停止サイクルの単位時間及び検査のための停止時間に、他の短い処理を行うことができる。これは、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、１搬送サイクル時間における１回の停止時間と検査のための停止時間において、エスケープ工程、極性判別工程、左右反転工程を行っていることからも明らかである。従って、短時間で処理が完了する工程の処理機構を増やす必要がなく、装置コストの増加、装置稼働の信頼性の低下を最小限にとどめることができる。

また、本実施形態によれば、搬送部１００に手を加えずに、従来の工程処理装置の保持機構（吸着ノズル１１０等）の停止位置に、処理部２００の処理機構を追加し、制御プログラム若しくはソフトウェアを変更するのみで実現できる。このため、従来装置、特に搬送部１００や保持機構の設計を大幅に変更する必要がない。そして、従来装置と装置構成上の互換性が高く、従来装置から本実施形態への改造等が容易である。例えば、処理部２００による処理時間は、ターンテーブルＴの停止時間を変えることによって容易に調整できる。

また、必要に応じて従来装置の形態で装置を稼動させることも容易である。さらに、設計の変更点が少なくて済むため、部品、ユニットの互換性を保つことができ、実績のある部品、ユニットの使用による装置稼働の信頼性の向上、装置コストの低下が可能となる。

さらに、本実施形態では、全ての吸着ノズル１１０に連続して電子部品Ｓを吸着している状態で、処理機構１Ａ〜４Ａに電子部品Ｓを供給し、処理の終了した電子部品Ｓを次工程へと搬送させることができるので、特許文献３のように吸着ノズル１１０に電子部品Ｓを間欠的に吸着させて搬送させる場合に比べて、使用する吸着ノズル１１０の無駄がなく、搬送効率が向上し、次工程での処理もし易くなる。

［他の実施形態］
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、各部材の具体的構造、配置、大きさ、形状、数、材質、種類等は適宜変更可能である。すなわち、処理機構は複数台あればよく、上記の実施形態よりも少なくても多くてもよい。また、吸着ノズルの個数も、ターンテーブルの停止ポジション数も上記の実施形態に例示されたものには限定されない。処理機構上への電子部品の設置方法については、上記のように下降する吸着ノズルによって処理機構上に押え付ける方法であっても、吸着ノズルから解放して処理機構上に載置する方法であってもよい。

また、保持機構は吸着ノズルには限定されず、例えば、機械的保持、静電吸着、ベルヌーイチャックなど、既知のいかなる方法を用いてもよい。駆動機構による保持機構の移動制御方式、移動経路（直線か曲線かを問わない）についても、特定のものには限定されない。移動タイミングの制御は、上記の実施形態のように行うこともできるし、機械的に実現することもできる。検査すべき電子部品を吸着した保持機構が処理機構上に来たかどうかは、単純には移動したポジション数をカウントすることによって判断することができるが、センサ等によって検出して判断してもよい。

また、処理部が行う処理は、電気的な特性を測定するものには限定されず、電子部品に対する所定の処理を行うものが広く含まれる。さらに、本発明の処理対象は、半導体素子が代表的であるが、これに限らず、公知のあらゆる素子、部材、電子・電気部品、機械部品等に適用可能である。

本発明の一実施形態を示す構成図である。 図１の実施形態による電子部品の搬送手順を示す工程図（１）〜（４）である。 図１の実施形態による電子部品の搬送及び検査手順を示す工程図（５）〜（８）である。 図１の実施形態による電子部品の搬送及び検査手順を示す工程図（９）〜（１２）である。 図１の実施形態による電子部品の搬送及び検査手順を示す工程図（１３）〜（１６）である。 図３〜５の工程図に対応するタイムチャートである。 図１の実施形態における処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…搬送部
１１０…吸着ノズル
２００…処理部
３００…供給装置
３１０…ボールフィーダ
３２０…リニアフィーダ
４００…極性判別装置
５００…反転装置
１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ…処理機構

Claims (6)

1. 電子部品を保持する保持機構を備え、前記保持機構を進行及び停止させるサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送する搬送部と、電子部品に工程処理を施す処理機構を備えた処理部とを有する電子部品の工程処理装置において、
   前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、
   複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構が、全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置し、電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放するように設定されていることを特徴とする電子部品の工程処理装置。
2. 複数の前記保持機構は連続して電子部品を保持するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の工程処理装置。
3. 電子部品を保持する保持機構が、進行及び停止するサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送し、処理機構が電子部品に工程処理を施す電子部品の工程処理方法において、
   前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、
   複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構が、全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置し、電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放することを特徴とする電子部品の工程処理方法。
4. 複数の前記保持機構は連続して電子部品を保持することを特徴とする請求項３記載の電子部品の工程処理方法。
5. 電子部品を保持する保持機構に、進行及び停止するサイクルを繰り返しながら電子部品を搬送させる制御と、処理機構に電子部品の工程処理をさせる制御とを、コンピュータに行わせる電子部品の工程処理用プログラムにおいて、
   前記保持機構及び前記処理機構は、電子部品の搬送方向に複数設けられ、
   複数の処理機構に対応する位置に来た保持機構に、
   全ての処理機構に対して電子部品を同時に設置させる制御と、
   電子部品の処理が終了した後、全ての処理機構から電子部品を同時に解放させる制御と、
   をコンピュータに行わせることを特徴とする電子部品の工程処理用プログラム。
6. 複数の前記保持機構に連続して電子部品を保持させる制御を、コンピュータに行わせることを特徴とする請求項５記載の電子部品の工程処理用プログラム。

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