JP2014011287A

JP2014011287A - 半導体チップの送り装置

Info

Publication number: JP2014011287A
Application number: JP2012146346A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Kitagawa; 淳一郎北川; Yasushi Sunagawa; 靖史砂川
Original assignee: OHASHI SEISAKUSHO KK
Current assignee: OHASHI SEISAKUSHO KK
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】移動ヘッドの吸着コレットに吸着された半導体チップと基準マークとを撮影するカメラとして安価の低解像度カメラを用いることができる半導体チップの送り装置を提供すること。
【解決手段】半導体チップ６を吸着する吸着コレット５を備えた移動ヘッド１は、駆動手段４で移動することで半導体チップ６を移送先である配線基板７へ送り、カメラ９は、吸着コレット５に吸着された半導体チップ６を基準マーク１６と共に撮影し、この基準マーク１６は、移動ヘッド１ではなく、吸着コレット５に設けられ、カメラ９で撮影された半導体チップ６と基準マーク１６のそれぞれの位置に基づき制御装置１４が半導体チップ６の位置誤差を演算し、制御装置１４は駆動手段４を制御するときにこの位置誤差を修正して半導体チップ６を配線基板７に送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを移動ヘッドに設けられた吸着コレットで吸着して移送先へ送るための送り装置に係り、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード、ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）チップやＩＣ（集積回路、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）チップ等の半導体チップを配線基板に搭載するための実装装置として利用できるものである。

ウエーハをダイシング作業することで得られるＬＥＤチップ等の半導体チップは、この半導体チップを配線基板に搭載するために、移動ヘッドに設けられている吸着コレットに吸着された後に、移動ヘッドの移動によって移送先である配線基板まで送られる。そして、吸着コレットへの吸着時における振動やその他の理由に基づき吸着コレットでの半導体チップの吸着位置に誤差が生じても、この誤差を解消して半導体チップを配線基板の正確な位置に送ることができるようにするために、下記の特許文献１では、移動ヘッドに基準マークを設けるとともに、移動ヘッドの移動経路の途中にカメラを配置し、このカメラにより、移動ヘッドの移動途中において、吸着コレットに吸着された半導体チップと基準マークとを撮影し、このカメラで撮影された半導体チップと基準マークのそれぞれの位置に基づき制御装置が半導体チップの位置誤差を演算し、この制御装置が位置誤差を修正して移動ヘッドの駆動手段を制御することにより、半導体チップが配線基板の正確な位置に送られるようになっている。

特開平５−６３３９８号公報

特許文献１では、基準マークが移動ヘッドに設けられており、この移動ヘッドの一部に半導体チップを吸着する吸着コレットが設けられているため、カメラにより撮影しなければならない撮影領域は、移動ヘッドを含む大きな領域となる。これによると、半導体チップの位置と基準マークの位置との間の距離が大きくなるため、この距離を所定の精度で測定可能とするためには高解像度カメラを用いなければならず、安価の低解像度カメラを用いることが困難である。

本発明の目的は、移動ヘッドの吸着コレットに吸着された半導体チップと基準マークとを撮影するカメラとして安価の低解像度カメラを用いることができる半導体チップの送り装置を提供するところにある。

本発明に係る半導体チップの送り装置は、駆動手段で移動することにより半導体チップを移送先へ送るための移動ヘッドと、この移動ヘッドに設けられ、前記半導体チップを吸着するための吸着コレットと、この吸着コレットで吸着された半導体チップを基準マークと共に撮影するためのカメラと、このカメラで撮影された前記半導体チップと前記基準マークのそれぞれの位置に基づき前記半導体チップの位置誤差を演算し、前記駆動手段を制御することにより前記位置誤差を修正して前記半導体チップを前記移送先へ送るための制御装置と、を備えている半導体チップの送り装置において、前記基準マークが前記吸着コレットに設けられていることを特徴とするものである。

この送り装置では、基準マークは移動ヘッドに設けられておらず、半導体チップを吸着するための吸着コレットに基準マークが設けられているため、カメラにより撮影しなければならない撮影領域は、移動ヘッドの一部に設けられている吸着コレットの領域だけでよくなる。したがって、半導体チップの位置と基準マークの位置との間の距離が小さくなるため、この距離を所定の精度で測定可能として、半導体チップと基準マークのそれぞれの位置に基づき半導体チップの位置誤差を制御装置で正確に演算できるようにするためのカメラは、安価の低解像度カメラでよいことになり、このため、送り装置全体のコストも低減できる。

また、基準マークは、半導体チップを吸着する吸着コレットに設けられるため、この基準マークを移動ヘッドに設けた場合と比較すると、移動ヘッドの振動や熱変形等によって生ずる基準マークの位置に関する誤差要因を解消でき、これにより、高精度制御が可能となる。

以上の本発明において、移動ヘッドに設ける吸着コレットの個数は、１個でもよく、複数個でもよい。

移動ヘッドに設ける吸着コレットの個数を複数個とする場合には、それぞれの吸着コレットごとに基準マークが設けられ、前記カメラは、吸着コレットごとに半導体チップと基準マークとを撮影し、前記制御装置は、吸着コレットごとに前記位置誤差を演算するとともに、前記駆動手段を制御することによりそれぞれの位置誤差を修正してそれぞれの半導体チップを前記移送先へ送るものとなる。

このように移動ヘッドに設ける吸着コレットの個数を複数個とする場合には、それぞれの吸着コレットが並ぶ方向は、互いに直交する二方向のうち、一方の方向又は他方の方向だけでもよく、また、両方の方向でもよい。また、移動ヘッドを、中心軸を中心とする回転式としてもよく、このように移動ヘッドを、中心軸を中心とする回転式とした場合には、それぞれの吸着コレットが並ぶ方向を、中心軸を中心とした円周方向としてもよい。

また、本発明に係る送り装置において、前記移送先が、半導体チップが搭載される配線基板である場合には、吸着コレットには、半導体チップを吸着するための吸着部を設けるとともに、この吸着部を、基準マークが設けられている吸着コレットの面から配線基板の側へ突出した突出部として形成する。

これによると、配線基板に半導体チップを搭載するために吸着コレットが配線基板に近づいたときに、既に配線基板に搭載されている別の半導体チップに、吸着コレットの前記面が接触することを防止でき、配線基板に半導体チップを順次搭載する作業を所定どおりに行うことができる。

また、基準マークが設けられている吸着コレットの前記面を、前記吸着部で吸着される半導体チップと平行又は略平行の平坦面とすることが好ましい。

これによると、吸着コレットの前記面に基準マークを設ける作業を容易に行え、また、カメラによる基準マークの撮影を確実に行える。

以上の本発明に係る送り装置の吸着コレットで吸着されて移送先に送られる半導体チップは、ＬＥＤチップでもよく、ＩＣチップでもよく、その他の任意の半導体チップでよい。すなわち、本発明に係る送り装置は、各種の半導体チップについて適用できる。

本発明によると、移動ヘッドの吸着コレットに吸着された半導体チップと基準マークとを撮影するカメラとして安価の低解像度カメラを用いることができるという効果を得られる。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体チップの送り装置の全体を示すシステム図で、移動ヘッドに１個の吸着コレットが設けられている実施形態についての図である。図２は、吸着コレットの要部を示す拡大正面図である。図３は、吸着コレットの底面図である。図４は、吸着コレットに吸着された半導体チップを配線基板に搭載するときを示す正面図である。図５は、本発明の別実施形態に係る半導体チップの送り装置の全体を示すシステム図で、移動ヘッドに複数個の吸着コレットが設けられている実施形態についての図である。図６は、複数個の吸着コレットが設けられている回転式移動ヘッドの実施形態を示す図であって、移動ヘッドの底面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る半導体チップの送り装置の全体についてのシステム図が示されている。移動ヘッド１は案内構造体２に吊り下げ状態で配置されており、この案内構造体２には、移動ヘッド１を互いに直交する水平二方向であるＸ方向とＹ方向（図１には、Ｘ方向とＹ方向のうち、Ｘ方向が示されている。）に移動させるためのボールねじ軸等の移動手段が配置されているとともに、移動ヘッド１と案内構造体２との接続部には、移動ヘッド１を昇降動させるためのシリンダ等の昇降手段が配置されており、これらの移動手段及び昇降手段は、駆動源３からの駆動力により駆動されるようになっている。このため、案内構造体２と、移動手段及び昇降手段と、駆動源３とにより、移動ヘッド１をＸ方向とＹ方向と上下方向とに移動させるための駆動手段４が構成されている。

移動ヘッド１には、１個の吸着コレット５が下向きに配置され、この吸着コレット５に半導体チップ６が吸着可能となっている。この半導体チップ６は、本実施形態ではＬＥＤチップである。移動ヘッド１の一つの移動方向である図１のＸ方向の一方のエンド箇所は、移動ヘッド１が、吸着コレット５に吸着された半導体チップ６の送りを開始するための送り開始箇所となっており、この箇所において移動ヘッド１が下降することにより、ウエーハをダイシング作業することで得られて図示外の装置で上下逆にされてピックアップされた半導体チップ６が吸着コレット５に吸着される。そして、移動ヘッド１が上昇してＸ方向の他方のエンド箇所に向かって移動することにより、半導体チップ６は、移送先となっている配線基板７に送られる。この配線基板７は、テーブル８に位置決め状態で固定配置されている。

Ｘ方向における移動ヘッド１の移動経路の途中には、吸着コレット５及びこの吸着コレット５に吸着された半導体チップ６を、移動ヘッド１の移動中に下から撮影するＣＣＤカメラ９が配置され、このカメラ９には、モニタ画面１０付きの画像処理手段１１が接続されている。また、画像処理手段１１は、各種の情報を処理するコンピュータ１２の演算処理部１２Ａに接続され、コンピュータ１２の記録部１２Ｂと操作部１２Ｃと表示部１２Ｄとが接続されているこの演算処理部１２Ａには、カメラ９に隣接して配置されたセンサ１３も接続されている。そして、前記駆動手段４の駆動源３は、演算処理部１２Ａからの信号により制御され、また、センサ１３からの信号が演算処理部１２Ａに入力し、この演算処理部１２Ａからの信号をカメラ９が受けたときに、このカメラ９は、吸着コレット５及びこの吸着コレット５に吸着された半導体チップ６を撮影する。

本実施形態では、以上のモニタ画面１０付きの画像処理手段１１と、コンピュータ１２と、センサ１３とにより、駆動手段４の駆動制御を行うための制御装置１４が構成されており、この制御装置１４により、本実施形態に係る送り装置の送り作動全体が制御される。

図２には、吸着コレット５の要部を拡大した正面図が示されており、図３には、吸着コレット５の底面図が示されている。図３に示されているように、吸着コレット５の底面５Ａは、半導体チップ６よりも大きい面積を有する円形となっており、この底面５Ａの中央に吸着部５Ｂが設けられ、図２に示されているように、この吸着部５Ｂは、底面５Ａから下向きに突出した突出部として底面５Ａの中央に形成されている。また、底面５Ａは、吸着部５Ｂに吸着される半導体チップ６と平行又は略平行の平坦面となっている。

吸着部５Ｂを含む吸着コレット５の内部には、吸気通路１５が形成されており、コンプレッサ等の吸気装置に接続されているこの吸気通路１５による吸気作用により、半導体チップ６は吸着部５Ｂに吸着される。上記吸気装置は図１で示したコンピュータ１２の演算処理部１２Ａからの信号で制御され、これにより、吸着部５Ｂでの半導体チップ６の吸着及び吸着解除が行われるようになっている。

また、図３に示されているように、吸着コレット５の底面５Ａには、吸着部５Ｂに吸着される半導体チップ６の外側において、基準マーク１６が設けられている。この基準マーク１６は、例えば、吸着コレット５を、表面を黒色に着色したステンレス製の部材とした場合には、表面の一部を掘り込み加工することでステンレスの地を露出させることや、吸着コレット５の先端部を黒色ジルコニア製とした場合には、この先端部に設けた掘り込み部に、黒色とは別の色の金属製又は合成樹脂製のマーク用部材を埋設することにより、吸着コレット５の底面５Ａに設けられている。

次に、本実施形態に係る送り装置により、移動ヘッド１の吸着コレット５で吸着された半導体チップ６を移送先である配線基板７へ送るための作業について説明する。

図１で示したコンピュータ１２の記録部１２Ｂには、上記作業のためのプログラムが記録されており、このプログラムで規定される作業順序により演算処理部１２Ａが駆動手段４を制御して移動ヘッド１が移動することにより、半導体チップ６は配線基板７へ送られ、また、半導体チップ６を配線基板７へ送った移動ヘッド１は、前述の送り開始箇所に戻るための移動を行うようになっている。

また、コンピュータ１２の操作部１２Ｃを操作することにより、記録部１２Ｂには、吸着コレット５の底面５Ａにおける吸着部５Ｂの位置と基準マーク１６の位置との間の距離に関するデータが予め記録されている。このデータは、前述のＸ方向とＹ方向の両方についてのものとなっており、このデータは、コンピュータ１２の表示部１２Ｄに表示されている。

吸着コレット５で半導体チップ６を吸着した移動ヘッド１が、前述の送り開始箇所から配線基板７の側へ移動を開始し、この移動ヘッド１が図１で示したセンサ１３の配置箇所に達して、移動中の移動ヘッド１がセンサ１３で検出されると、センサ１３からの信号が入力した演算処理部１２Ａがカメラ９に撮影指令を発信し、このカメラ９により、吸着コレット５の底面５Ａの吸着部５Ｂで吸着された半導体チップ６と、底面５Ａに設けられている基準マーク１６とが撮影される。なお、カメラ９の近接箇所に発光装置を配置し、カメラ９による撮影時にこの発光装置を発光させるようにしてもよい。

カメラ９で撮影された半導体チップ６と基準マーク１６の画像は、画像処理手段１１に送られ、この画像処理手段１１において、半導体チップ６の幾何学中心部が算出されるとともに、この幾何学中心部の位置と基準マーク１６の位置との間の距離が、前述のＸ方向とＹ方向の両方について演算される。そして、コンピュータ１２の記録部１２Ｂに予め記録されている吸着部５Ｂの位置と基準マーク１６の位置との間のＸ方向とＹ方向の両方についての距離が、演算処理部１２Ａから画像処理手段１１に送られることにより、吸着コレット５の吸着部５Ｂに吸着されている半導体チップ６のＸ方向とＹ方向の両方についての位置誤差が、画像処理手段１１において演算される。

すなわち、半導体チップ６が、この半導体チップ６の幾何学中心部で正確に吸着部５Ｂに吸着されているときには、半導体チップ６に、Ｘ方向とＹ方向の両方についての位置誤差が生じていないことになり、半導体チップ６が幾何学中心部からＸ方向及び／又はＹ方向にずれた位置で吸着部５Ｂに吸着されているときには、半導体チップ６に、このずれた側への位置誤差が生じていることになり、このようなＸ方向及び／又はＹ方向の位置誤差は、カメラ９で撮影された半導体チップ６と基準マーク１６のそれぞれの位置に基づき、画像処理手段１１において演算される。

なお、このような演算は、コンピュータ１２の演算処理部１２Ａにおいて行ってもよい。また、上記位置誤差は、例えば、前述の送り開始箇所で半導体チップ６が吸着コレット５に吸着されるときの移動ヘッド１の振動や、送り開始箇所での移動ヘッド１の停止位置誤差等が原因となって生ずる。

上記位置誤差は、コンピュータ１２の表示部１２Ｄに表示され、また、演算処理部１２Ａは、カメラ９の上を通過した移動ヘッド１を、前述の駆動手段４を駆動制御することにより配線基板７へ送るときに、上記位置誤差を修正値として駆動手段４の駆動量に加算又は減算することになる。このため、本実施形態では、カメラ９で撮影された半導体チップ６と基準マーク１６のそれぞれの位置に基づき、半導体チップ６の位置誤差を演算した前述の画像処理手段１１や演算処理部１２Ａを有する前述の制御装置１４によって駆動手段４が駆動制御されることにより、半導体チップ６は、Ｘ方向及び／又はＹ方向の位置誤差が修正されて配線基板７の上に達する。この後に、図４に示されているように、移動ヘッド１が前述の昇降手段により下降することで半導体チップ６は配線基板７の正確な位置に搭載され、この搭載後に、移動ヘッド１は上昇して前述の送り開始箇所に戻る。そして、移動ヘッド１は、次の半導体チップ６を配線基板７に搭載するために上述した作動と同じ作動を繰り返す。

以上説明した本実施形態によると、基準マーク１６は移動ヘッド１に設けられておらず、半導体チップ６を吸着するために移動ヘッド１に配置されている吸着コレット５に基準マーク１６が設けられているため、カメラ９により撮影しなければならない撮影領域は、移動ヘッド１の一部に設けられている吸着コレット５の小さな領域だけでよいことになり、そして、半導体チップ６の位置と基準マーク１６の位置との間の距離が小さくなっている。このため、この距離を所定の精度で測定可能として、半導体チップ６と基準マーク１６のそれぞれ位置に基づき半導体チップ６の位置誤差を制御装置１４で正確に演算できるようにするためのカメラ９は、安価の低解像度カメラでよくなり、この結果、送り装置全体のコストも低減できるようになる。

また、基準マーク１６は、半導体チップ６を吸着する吸着コレット５に設けられているため、この基準マーク１６を移動ヘッド１に設けた場合と比較すると、移動ヘッド１に振動や熱変形等が生じても、これらが基準マーク１６の位置に関する誤差要因となることはなく、このため、半導体チップ６の配線基板７への搭載を高精度で行うことが可能となる。

さらに、吸着コレット５には、半導体チップ６を吸着するための吸着部５Ｂが設けられているとともに、この吸着部５Ｂは、図４に示されているように、基準マーク１６が設けられている吸着コレット５の底面５Ａから配線基板７の側へ突出した突出部となっているため、配線基板７に半導体チップ６を搭載するために吸着コレット５が下降して配線基板７に近づいたときに、既に配線基板７に搭載されている別の半導体チップ６に、吸着コレット５の底面５Ａが接触することを防止でき、これにより、配線基板７にそれぞれの半導体チップ６を順次搭載する作業を所定どおりに行うことができる。

また、基準マーク１６が設けられている吸着コレット５の底面５Ａは、吸着部５Ｂで吸着される半導体チップ６と平行又は略平行の平坦面となっているため、底面５Ａを、例えば、下向きの円錐面等とした場合よりも、底面５Ａに基準マーク１６を設ける作業を容易に行え、また、カメラ９による基準マーク１６の撮影を確実に行える。

図５は、移動ヘッド２１に複数個の吸着コレット２５を配置し、それぞれの吸着コレット２５に基準マーク３６を設けた実施形態を示している。

この実施形態では、移動ヘッド２１がカメラ９の上を通過するときに、カメラ９は、吸着コレット２５ごとに半導体チップ６と基準マーク３６とを撮影し、制御装置１４は、吸着コレット２５ごとに半導体チップ６のＸ方向及び／又はＹ方向についての前述した位置誤差を演算するとともに、駆動手段４を制御することにより、それぞれの位置誤差を修正してそれぞれの半導体チップ６を配線基板７へ送る。

なお、この実施形態において、移動ヘッド２１に複数個配置される吸着コレット２５は、Ｘ方向に並べてもよく、Ｙ方向に並べてもよく、Ｘ方向とＹ方向の両方に並べてもよい。移動ヘッド２１に、Ｙ方向に並べられた複数個の吸着コレット２５を設ける場合には、前述の送り開始箇所からＸ方向に移動してカメラ９の上に達した移動ヘッド２１を、Ｘ方向の移動を停止させてＹ方向に移動させ、これにより、吸着コレット２５ごとに半導体チップ６と基準マーク３６とを撮影する。

図６は、Ｘ方向とＹ方向に移動する移動ヘッド４１が、鉛直中心軸４２を中心に回転式となっている実施形態を示し、この図６では、移動ヘッド４１の底面４１Ａが示されている。この底面４１Ａには、鉛直中心軸４２を中心として複数個の吸着コレット４５が円周方向に等間隔で配置され、それぞれの吸着コレット４５の底面４５Ａには、これまでの実施形態と同様に、半導体チップ６を吸着する吸着部４５Ｂが突出部として形成されているとともに、基準マーク５６が設けられている。

この実施形態では、移動ヘッド４１が前述の送り開始箇所からＸ方向に移動してカメラ９の上に達したときに、移動ヘッド１は、Ｘ方向の移動を停止して鉛直中心軸４２を中心に回転する。これにより、カメラ９は、図５の実施形態と同様に、吸着コレット４５ごとに半導体チップ６と基準マーク５６とを撮影し、また、制御装置１４は、吸着コレット４５ごとに半導体チップ６の位置誤差を演算する。この位置誤差は、Ｘ方向及びＹ方向についての位置誤差と、鉛直線を中心とする回転方向の位置誤差とである。このような鉛直線を中心とする回転方向の位置誤差は、コンピュータ１２の記録部１２Ｂに予め記録しておいた鉛直線を中心とする回転方向に回転していないときの半導体チップ６の幾何学形状と、カメラ９で撮影された鉛直線を中心とする回転方向に回転している半導体チップ６の幾何学的形状とを、制御装置１４の画像処理手段１１や演算処理部１２Ａにおいて比較して演算することによって得られる。

そして、この実施形態でも、制御装置１４が移動ヘッド４１を駆動させる駆動手段４を制御することにより、それぞれの半導体チップ６は位置誤差が修正されて、これらの半導体チップ６は配線基板７へ送られる。この送り時における制御装置１４による駆動手段４の制御内容には、鉛直中心軸４２を中心にして移動ヘッド４１を回転させることも含まれ、これにより、それぞれの半導体チップ６の位置は、Ｘ方向とＹ方向に加えて、鉛直線を中心する回転方向についても修正されることになり、このため、半導体チップ６は、鉛直線を中心する回転方向についても正確に位置決めされて配線基板７の正確な位置に搭載されることになる。

本発明は、各種の半導体チップを移動ヘッドに設けられた吸着コレットで吸着して配線基板等の移送先へ送るために利用することができる。

１，２１，４１移動ヘッド
４駆動手段
５，２５，４５吸着コレット
５Ａ，４５Ａ基準マークが設けられた面である底面
５Ｂ，４５Ｂ吸着部
６半導体チップ
７移送先である配線基板
９カメラ
１４制御装置
１６，３６，５６基準マーク
４２鉛直中心軸

Claims

駆動手段で移動することにより半導体チップを移送先へ送るための移動ヘッドと、この移動ヘッドに設けられ、前記半導体チップを吸着するための吸着コレットと、この吸着コレットで吸着された半導体チップを基準マークと共に撮影するためのカメラと、このカメラで撮影された前記半導体チップと前記基準マークのそれぞれの位置に基づき前記半導体チップの位置誤差を演算し、前記駆動手段を制御することにより前記位置誤差を修正して前記半導体チップを前記移送先へ送るための制御装置と、を備えている半導体チップの送り装置において、
前記基準マークが前記吸着コレットに設けられていることを特徴とする半導体チップの送り装置。
請求項１に記載の半導体チップの送り装置において、前記移動ヘッドに設けられている前記吸着コレットの個数は、１個であることを特徴とする半導体チップの送り装置。
請求項１に記載の半導体チップの送り装置において、前記移動ヘッドに設けられている前記吸着コレットの個数は、複数個であり、これらの吸着コレットごとに前記基準マークが設けられ、前記カメラは、前記吸着コレットごとに前記半導体チップと前記基準マークとを撮影し、前記制御装置は、前記吸着コレットごとに前記位置誤差を演算するとともに、前記駆動手段を制御することによりそれぞれの前記位置誤差を修正してそれぞれの前記半導体チップを前記移送先へ送るものとなっていることを特徴とする半導体チップの送り装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体チップの送り装置において、前記移送先は、前記半導体チップが搭載される配線基板であり、前記吸着コレットには、前記半導体チップを吸着するための吸着部が設けられ、この吸着部が、前記基準マークが設けられている前記吸着コレットの面から前記配線基板の側へ突出した突出部として形成されていることを特徴とする半導体チップの送り装置。
請求項４に記載の半導体チップの送り装置において、前記基準マークが設けられている前記吸着コレットの前記面は、前記吸着部で吸着される前記半導体チップと平行又は略平行の平坦面となっていることを特徴とする半導体チップの送り装置。