JP2010016288A - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触式変位検出センサの誤動作をなくして、小物品を、損傷させることなく、円滑、確実にピックアップできる装置を提供する。
【課題の解決手段】ピックアップ装置１は、駆動源により昇降可能な駆動体２と、この駆動体２に設けられた非接触式変位検出センサ３と、下端に小物品係脱部材６を備え、かつ、非接触式変位検出センサ３によってこのセンサとの相対的変位量を検出する検出対象部材４を備えた昇降体５と、この昇降体５に固定され、駆動体２に伸縮部材１２を介して連繋された作動体９と、小物品係脱部材６の位置を検出する位置検出センサと、位置検出センサが、小物品係脱部材６が小物品載置面から所定範囲の高さに位置していることを検出している間のみ非接触式変位検出センサ３をオン状態とし、非接触式変位検出センサ３が、検出対象部材４が所定の変位量を超えたことを検出すると駆動体２の昇降動を停止するよう制御する制御部と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、突き上げ部材によって下から突き上げられた小物品を、上方に位置する係脱部材で係止し、係脱部材は所定位置において小物品の係止状態を解除するピックアップ装置に関し、例えば、半導体装置の製造工程において、ダイシングテープ上の半導体チップを、ダイシングテープからピックアップし、ピックアップした半導体チップをチップトレイの所定位置に載置するピックアップ装置に関する。

一般にピックアップ装置は、半導体チップのような小物品を、負圧吸引力で吸着するコレットのような係脱部材で係止する際に、小物品を突き上げ部材により下方から突き上げて系脱部材に接触させて係止する一方、係脱部材は係止した小物品を所定位置まで搬送して解放し、載置面に載置するのであるが、係脱部材が小物品を係止する際、あるいは小物品を載置面上に解放して載置する際に、係脱部材の圧接力によって、小物品が損傷されてしまうという問題があった。

この問題を解決するものとして、従来、係脱部材の力が必要以上に小物品にかからないようにコイルバネのようなクッション部材を介して係脱部材を昇降するとともに、前記クッション材の長さが一定長を保つようにすることで、係脱部材と突き上げ部材とによる小物品に対する挟圧力を一定に保つ機構が知られている（特許文献１）。また、従来、係脱部材と突き上げ部材とをそれぞれステータとボイスコイルからなるＶＣＭによって昇降動させることにより、小物品に対する衝撃力を抑制する機構も知られている（特許文献２）。

特開２００１−１２７０７９号公報 特開平１０−１５００９３号公報

ところが、上述した従来のピックアップ装置では、装置作動中の機械的振動などによって、挟圧力が変化したり、衝撃力の抑制が不十分となる事態を時に生じるが、このような事態を生じた場合の対策は何ら考慮されていない。このため、前記事態を生じた場合には、小物品が損傷してしまうという欠点がある。本発明は、この欠点を解消したピックアップ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るピックアップ装置は、駆動源に連繋されて昇降可能な駆動体と、この駆動体に設けられた非接触式変位検出センサと、下端に小物品係脱部材を備えるとともに、前記非接触式変位検出センサによってこのセンサとの相対的変位量が検出される検出対象部材を備えた昇降体と、この昇降体に固定されるとともに、前記駆動体に伸縮部材を介して連繋された作動体と、前記小物品係脱部材の位置を検出する位置検出センサと、前記位置検出センサが、前記小物品係脱部材が小物品載置面から所定範囲の高さに位置していることを検出している間のみ前記非接触式変位検出センサをオン状態とし、前記非接触式変位検出センサが、検出対象部材が所定の変位量を超えたことを検出すると駆動体の昇降動を停止するよう制御する制御部と、からなるものである。
また、本発明は、上述の駆動体が昇降可能かつ水平移動可能に駆動源に連繋されてなり、また上述の小物品載置面が小物品係脱部材によって小物品を係止する載置面と、小物品を小物品係脱部材から離脱する載置面との２つの載置面からなる、ピックアップ装置に適用することも可能である。

本発明によれば、小物品係脱部材が小物品載置面から所定範囲の高さに位置している間のみ検出対象部材の変位量を検出するので、装置の作動による機械的振動などの影響をほとんど受けることがなく、精度の高い検出が可能になり、また、検出した変位量が所定以上の場合は駆動体の昇降動を停止するので、ピックアップ動作において小物品に損傷を与える虞がないという効果を奏する。

以下、本発明を半導体チップ（以下単にチップという。）用のピックアップ装置に適用した場合の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明するが、図１はチップ吸着及び解除動作における正常状態を示すピックアップ装置の一部を断面とした概略的正面図、図２は異常変位量検出状態におけるピックアップ装置の概略的正面図、図３は制御系統を示すブロック図である。

図１に示すように、ピックアップ装置１は、アクチュエータ、サーボモータなどの図示していない適宜な駆動源１８（図３参照）に連繋されて、この駆動源１８の駆動力により水平方向及び垂直方向に移動される駆動体２を備えている。駆動源１８は、単一の駆動源１８を異なる伝達機構を介して駆動体２に連繋することにより、水平、垂直の各方向の駆動力を与えるようにしてもよいし、２つの各別の駆動源１８によって駆動体２に水平、垂直の各方向の駆動力を与えるようにしてもよい。なお、図３に示す駆動源１８は、ピックアップ装置１における全ての駆動源を包括的に表している。

駆動体２の上部には、非接触式変位検出センサである渦電流式変位センサ３が設けられている。この渦電流式変位センサ３によって互いの相対的変位量が検出される検出対象部材たる金属板４は、昇降体である昇降軸５の上部に設けられている。昇降軸５の下端には小物品係脱部材たる吸着コレット６が設けられ、この吸着コレット６には図示していない負圧吸引機構が接続されている。前記昇降軸５は、駆動体２の上ガイドアーム７と下ガイドアーム８にガイドされて昇降する。

昇降軸５には、作動体９の固定アーム１０が固定され、作動体９は昇降軸５とともに昇降する。作動体９の上部の作動アーム１１と駆動体２の上ガイドアーム７間には、伸縮部材であるコイルバネ１２が配設されている。このコイルバネ１２を介して駆動体２の昇降動作が作動体９に伝達される一方、コイルバネ１２の伸縮力は上ガイドアーム７と作動アーム１１の間隔を一定に保つように作用する。

図３に示すように、渦電流式変位センサ３の検出信号は制御部たるコントローラ１３に入力するよう構成され、また、このコントローラ１３には、吸着コレット６の位置を検出する位置検出センサ１４の検出信号も入力するよう構成されている。そして、コントローラ１３は、前記位置検出センサ１４が、前記吸着コレット６がチップ１５の載置面から所定範囲の高さ、例えば１．５ｍｍ以内に位置していることを検出している間のみ前記渦電流式変位センサ３をオン状態とし、前記渦電流式変位センサ３が、駆動体２の昇降動にともなうコイルバネ１２の伸縮によって金属板４が所定の変位量を超えたことを検出すると、駆動源１８を停止して駆動体２の昇降動を停止するよう制御する。なお、このコントローラ１３は、ピックアップ装置１のすべての駆動源１８のオンオフ動作を制御するものである。

一方、チップ１５はダイシングされたウェハ状態で、支持台（図示せず）に支持されたダイシングテープ１６に貼着されている。ダイシングテープ１６の下方には、突き上げピン１７が配置され、この突き上げピン１７の突き上げ動作もコントローラ１３によって制御される。

また、ダイシングテープ１６の横には、突き上げピン１７によって突き上げられたチップ１５を、吸着コレット６によってダイシングテープ１６から分離して、移送した後、載置するトレイ１９が設けられている。

続いて、上述したピックアップ装置１の動作を説明する。まず、吸着コレット６がダイシングテープ１６から分離すべきチップ１５の直上に位置するように駆動体２を水平移動させた後、前記吸着コレット６を下降させる。この下降に際しては、上ガイドアーム７の下降にともないコイルバネ１２が伸張して、金属板４と渦電流変位センサ３との間隔が広くなっていく。この伸張されたコイルバネ１２は、収縮弾発力が作用する一定の長さに達するまでは、収縮することはないから、コイルバネ１２の収縮に伴う作動体９の下降、及び昇降軸５の下降は駆動体２の下降に対して遅れが生じ、金属板４と渦電流変位センサ３との広くなった間隔が直ちに縮まることはない。したがって、渦電流変位センサ３がオン状態にあれば、コントローラ１３に渦電流変位センサ３からの検出信号が入力し、異常状態が検出される。しかし、本実施形態においては、吸着コレット６を位置検出センサ１４が検出しない限りは、前記渦電流変位センサ３がオン状態にならないので、異常状態が検出される虞はない。

さらに駆動体２が下降して、吸着コレット６が所定高さ範囲内、例えばダイシングテープ１６を載置した吸着ステージ面から１．５ｍｍの高さ位置に達したことを位置検出センサ１４が検出すると、渦電流変位センサ３がオン状態になる。この時には、コイルバネ１２の収縮により作動体９が下降し、金属板４と渦電流変位センサ３とはコイルバネ１２の長さで規定される通常の間隔に戻っているので、前記渦電流変位センサ３から検出信号が発せられることはない。そして、吸着コレット６が所定位置、例えばチップ１５上面との間隔が１４０μｍの高さ位置まで下降したことを位置検出センサ１４が検出すると、駆動源１８が停止されて駆動体２の下降は停止される。

ここで、突き上げピン１７が２段階、例えば第１段階では１００μｍ、第２段階では８００μｍで上昇して、所定のチップ１５を所定距離突き上げて停止する。この第２段階目の突き上げ動作に同期して吸着コレット６に吸着力が作用するとともに、駆動源１８が始動されて吸着コレット６は上昇する。この一連の動作で、ダイシングテープ１６から所定のチップ１５を分離するとともに、吸着コレット６の吸着口にこのチップ１５を押し当てて吸着する。

この吸着コレット６の吸着口をチップ１５に押し当てる際、吸着コレット６が所定位置より下方に位置しているなどの理由で、突き上げピン１７の突き上げ動作が吸着コレット６の上昇動作より強く作用すると、吸着コレット６とともに昇降軸５が押し上げられて、コイルバネ１２が伸張し、金属板４と渦電流変位センサ３との間隔が広くなるので、コントローラ１３に渦電流変位センサ３からの検出信号が入力し、異常状態が検出され、駆動源１８が停止されてピックアップ装置１の動作が停止される。なお、吸着コレット６が上昇して、ダイシングテープ載置面から１．５ｍｍの高さ位置を超えると、渦電流変位センサ３は再びオフ状態となる。

一方、吸着コレット６が正常にチップ１５を吸着した場合は、駆動体２が所定高さ位置まで上昇した後、水平移動され、トレイ１９の所定位置までくると下降に転じる。この際も、上ガイドアーム７の下降にともないコイルバネ１２が伸張して、金属板４と渦電流変位センサ３との間隔が広くなっても、直ちに前記コイルバネ１２が収縮することはないから、コイルバネ１２の収縮に伴う作動体９の下降、及び昇降軸５の下降にも遅れが生じ、金属板４と渦電流変位センサ３との広くなった間隔が直ちに縮まることはない。このため、渦電流変位センサ３がオン状態であれば、コントローラ１３に渦電流変位センサ３からの検出信号が入力し、異常状態が検出される。しかし、本実施形態においては、吸着コレット６を位置検出センサ１４が検出しない限りは、前記渦電流変位センサ３がオン状態にならないので、異常状態が検出される虞はない。

さらに駆動体２が下降して、吸着コレット６が所定高さ範囲内、例えばトレイ１９を載置したトレイステージ面から１．８ｍｍの高さ位置に達したことを位置検出センサ１４が検出すると、渦電流変位センサ３がオン状態になるが、この時にはコイルバネ１２の収縮により作動体９が下降し、金属板４と渦電流変位センサ３との間隔は所定距離に戻っているので、検出信号が発せられることはない。そして、吸着コレット６が所定位置まで下降したことを位置検出センサ１４が検出すると、駆動源１８が停止されて駆動体２の下降は停止される。次いで、吸着コレット６の負圧吸引力が解除されて、チップ１５はトレイ１９の所定位置に載置される。

その後、吸着コレット６が上昇して、トレイステージ面から１．８ｍｍの高さ位置を超えると、渦電流変位センサ３は再びオフ状態となる。さらに吸着コレット６が上昇され、所定高さ位置に達すると、駆動体２が水平移動され、ダイシングテープ１６の所定位置までくると下降に転じ、上述した動作を繰り返す。このようにして、本実施形態によれば、ダイシングテープ１６上の各チップ１５を順次、円滑かつ確実に、トレイ１９上の所定位置に載置することができる。

本発明にかかるチップ吸着及び解除動作における正常状態を示すピックアップ装置の一部を断面とした概略的正面図。 同じく異常変位量検出状態におけるピックアップ装置の概略的正面図。 同じく制御系統を示すブロック図。

符号の説明

１ ピックアップ装置
２ 駆動体
３ 渦電流変位センサ
４ 金属板
５ 昇降軸
６ 吸着コレット
７ 上ガイドアーム
８ 下ガイドアーム
９ 作動体
１０ 固定アーム
１１ 作動アーム
１２ コイルバネ
１３ コントローラ
１４ 位置検出センサ
１５ チップ
１６ ダイシングテープ
１７ 突き上げピン
１８ 駆動源
１９ トレイ

Claims (2)

1. 駆動源に連繋されて昇降可能な駆動体と、
   この駆動体に設けられた非接触式変位検出センサと、
   下端に小物品係脱部材を備えるとともに、前記非接触式変位検出センサによってこのセンサとの相対的変位量が検出される検出対象部材を備えた昇降体と、
   この昇降体に固定されるとともに、前記駆動体に伸縮部材を介して連繋された作動体と、
   前記小物品係脱部材の位置を検出する位置検出センサと、
   前記位置検出センサが、前記小物品係脱部材が小物品載置面から所定範囲の高さに位置していることを検出している間のみ前記非接触式変位検出センサをオン状態とし、前記非接触式変位検出センサが、検出対象部材が所定の変位量を超えたことを検出すると駆動体の昇降動を停止するよう制御する制御部と、
   からなるピックアップ装置。
2. 駆動体は昇降可能かつ水平移動可能に駆動源に連繋されてなり、
   小物品載置面は小物品係脱部材によって小物品を係止する載置面と、小物品を小物品係脱部材から離脱する載置面との２つの載置面からなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のピックアップ装置。

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