JP2017112143A

JP2017112143A - ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2017112143A
Application number: JP2015243456A
Authority: JP
Inventors: 沖人梅原; Okijin Umehara
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: JP6563325B2

Abstract

【課題】簡易かつ安価な構成で、デバイスのピックアップ時の基準位置を精度よく短時間で設定すること。【解決手段】ピックアップ装置（１）が、吸引路（４２）を介して吸引源（４１）に連通する吸引口（３５）を有する吸引ノズル（３１）と、吸引路内の圧力を検出する圧力センサー（４３）と、吸引ノズルを上下方向に移動させる上下移動手段（３２）と、吸引ノズルの先端の吸引口が塞がれたか否かを判定するしきい値を記憶する記憶手段（１１）と、移動手段によって吸引ノズルによる吸引状態で載置テーブル（２０）の載置面（２６）に吸引ノズルを接近させ、圧力センサーの値がしきい値になったときに上下移動手段を停止するように制御し、吸引ノズルの停止位置をピックアップ時の基準位置に設定する制御手段（１０）とを備える構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は、載置テーブルからデバイスを個別にピックアップするピックアップ装置に関する。

従来、この種のピックアップ装置として、載置テーブル上で分割されたデバイスを１ペレットずつピックアップして、保持テーブルからトレイに移し替えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ピックアップ装置は、載置テーブルの載置面の高さと吸引ノズルの先端との位置関係を事前に記憶しておき、載置テーブルの載置面の高さを基準として吸引ノズルの位置を制御している。これにより、載置テーブルの載置面から数ｍｍだけ高い位置に吸引ノズルの先端を高速で位置付けて、分割後のデバイスをピックアップしている。

特開２００１−０７７０５７号公報

ところで、載置テーブルの載置面の高さと吸引ノズルの先端との位置関係として載置テーブルの載置面の高さを検出する際に、事前に吸引ノズルの先端を載置テーブルの載置面に電気的に導通させるようにしてもよい。しかしながら、このような導通チェックは、吸引ノズルや載置テーブルに電気的な部品等を追加しなければならず、構成が複雑になると共に経済的ではない。一方で、オペレータの目視で吸引ノズルの先端を位置調整することも可能であるが、位置調整に時間を要すると共に調整精度によってはバキュームエラーが生じるという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易かつ安価な構成で、デバイスのピックアップ時の基準位置を精度よく短時間で設定することができるピックアップ装置を提供することを目的とする。

本発明のピックアップ装置は、複数のデバイスを上面に載置する載置面を有する載置テーブルと、該載置テーブルに載置された該複数のデバイスのうちの一つのデバイスの上面を吸引保持して搬送するピックアップ手段と、を備えたピックアップ装置であって、該ピックアップ手段は、該デバイスの上面に当接して吸引する吸引口を先端に有する吸引ノズルと、該吸引ノズルの該吸引口と吸引源とを連結する吸引路と、該吸引路内の圧力を検出する圧力センサーと、該吸引ノズルを上下方向に移動させる移動手段と、該吸引源からの吸引力が連通した状態で該吸引ノズルの該吸引口を塞いだ際の該圧力センサーの値を基準にしきい値として設定して予め記憶する記憶手段と、該吸引源からの吸引力が連通した状態で該吸引ノズルの先端を上方から該載置テーブルの該載置面へ該移動手段によって接近させて、該圧力センサーの値が該しきい値となった際に該移動手段を停止させ、停止した該吸引ノズルの位置をデバイスをピックアップする際の上下方向の基準位置に設定する制御手段と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、吸引ノズルの先端が載置テーブルの載置面に近づけられると、吸引ノズルの先端が載置テーブルの載置面に接触する直前で圧力センサーの値が急激に変化する。圧力センサーの値がしきい値になった位置で吸引ノズルの移動が停止され、このときの吸引ノズルの停止位置がデバイスのピックアップ時の基準位置に設定される。圧力センサーの値の変化に基づいて、吸引ノズルの吸引口が載置テーブルの載置面に塞がれる高さが基準位置に設定されるため、載置テーブルの載置面を基準に吸引ノズルのピックアップ動作を制御することができる。このように、簡易かつ安価な構成でピックアップ時の基準位置を精度よく設定することができる。

本発明によれば、圧力センサーの値の変化に基づいて、吸引ノズルの吸引口が載置テーブルの載置面に塞がれる高さを検出することで、簡易かつ安価な構成でピックアップ時の基準位置を精度よく設定することができる。

本実施の形態のピックアップ装置の模式図である。本実施の形態のピックアップ動作の基準位置の設定動作の説明図である。本実施の形態のバキューム圧とノズル位置との関係を示すグラフである。本実施の形態のピックアップ装置によるピックアップ動作の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態のピックアップ装置について説明する。図１は、本実施の形態のピックアップ装置の模式図である。なお、以下に示すピックアップ装置は一例を示すものであり、吸引ノズルによってデバイスをピックアップする構成であれば、どのように構成されていてもよい。

図１に示すように、ピックアップ装置１は、載置テーブル２０の載置面２６上で分割されたパッケージ基板ＷのデバイスＤ（パッケージ）をピックアップ手段３０でピックアップして、載置テーブル２０から搬送先のトレイ（不図示）に移し替えるように構成されている。なお、パッケージ基板Ｗは、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板、ウェーハレベルＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）基板等の小型のパッケージ基板に限らず、ＣＳＰ基板等よりもサイズが大きなパッケージ基板でもよい。また、ピックアップ対象のデバイスＤは、パッケージデバイスに限らず、例えば半導体ウェーハを分割した半導体チップでもよい。

載置テーブル２０は、基台となるベース部材２１に複数のデバイスＤを個別に保持可能な保持ブロック２２を配設して構成されている。保持ブロック２２の上面は、複数のデバイスＤが載置される載置面２６であり、パッケージ基板Ｗの分割予定ライン（不図示）に対応した溝２３によって格子状に区画され、溝２３で区画された各領域に吸引口２４が形成されている。各吸引口２４は、保持ブロック２２及びベース部材２１内に形成された吸引路２５を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源からの吸引力によって保持ブロック２２の吸引口２４が負圧になることで、保持ブロック２２に分割後のデバイスＤが個別に吸引保持される。

ピックアップ手段３０は、載置テーブル２０に載置された複数のデバイスのうちの一つのデバイスＤの上面を吸引保持して搬送するように構成されている。ピックアップ手段３０には、デバイスＤの上面を吸引保持する吸引ノズル３１と、吸引ノズル３１を上下方向に移動させる上下移動手段（移動手段）３２と、吸引ノズル３１を水平方向に移動させる水平移動手段３３とが設けられている。吸引ノズル３１の先端には、デバイスＤの上面に当接して吸引する吸引口３５が形成されている。吸引ノズル３１の吸引口３５がデバイスＤの上面に塞がれることで、吸引ノズル３１内のバキューム圧（負圧）が低下してデバイスＤが吸引保持される。

上下移動手段３２は、上下方向に延びるボールネジ３６と、ボールネジ３６の一端に連結したサーボモータ３７とを有している。ボールネジ３６には吸引ノズル３１に取り付けられたスライダ３８が螺合しており、サーボモータ３７によってボールネジ３６が回転駆動されることで吸引ノズル３１が上下方向に移動される。このとき、サーボモータ３７のエンコーダ３９から吸引ノズル３１の現在位置や現在速度が、後述する制御手段１０に出力されてサーボモータ３７がサーボ制御される。これにより、ピックアップ動作時に吸引ノズル３１の先端が高速かつ精密にデバイスＤの上面に位置付けられる。水平移動手段３３は、詳細は記載しないが、上下移動手段３２と同様に、ボールネジをサーボ制御することで吸引ノズル３１を水平方向に移動させている。

ピックアップ手段３０には、バキューム機構として吸引ノズル３１の吸引口３５と吸引源４１を連結する吸引路４２と、吸引路４２内の圧力を検出する圧力センサー４３とが設けられている。吸引路４２は、吸引ノズル３１の吸引口３５から吸引源４１に引き込まれる気流の通り路になっている。吸引源４１は、いわゆる筒状のエジェクタであり、筒内に噴流させた高圧ガスの負圧を利用して吸引路４２から気流を引き込んでいる。圧力センサー４３は吸引路４２内のバキューム圧を制御手段１０に出力しており、圧力センサー４３のバキューム圧の値から吸引ノズル３１によるデバイスＤの吸引保持の有無が検出される。

さらに、ピックアップ手段３０には、吸引ノズル３１によるデバイスＤのピックアップ動作を制御する制御手段１０と、各種パラメータを記憶する記憶手段１１とが設けられている。制御手段１０は各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成され、記憶手段１１はメモリによって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。また、メモリには、例えば、吸引ノズル３１によるピックアップ動作を制御するプログラム等が記憶されている。

このように構成されたピックアップ手段３０では、載置テーブル２０上のデバイスＤの上面に吸引ノズル３１の先端が近づけられて、吸引ノズル３１にデバイスＤが吸引保持されてピックアップされる。このとき、吸引ノズル３１の先端位置が載置テーブル２０の載置面２６を基準に制御されている。このため、載置テーブル２０の載置面２６の高さを原点に吸引ノズル３１がピックアップ動作を実施するように、事前に載置テーブル２０の載置面２６の高さと吸引ノズル３１の先端との位置関係を記憶手段１１に記憶しておく必要がある。

通常は、オペレータの目視によって載置テーブル２０の載置面２６に吸引ノズル３１の先端を位置付けて、接触時の吸引ノズル３１の高さを基準位置として覚え込ませている。しかしながら、吸引ノズル３１の位置調整に時間を要すると共に、調整精度によってはバキュームエラーが生じる可能性がある。また、吸引ノズル３１の先端と載置テーブル２０の載置面２６との接触時に導通させて、導通時の吸引ノズル３１の高さを基準位置として覚え込ませる方法も検討されている。しかしながら、載置テーブル２０や吸引ノズル３１に電気的な部品を追加しなければならず、装置構成が複雑になると共にコストが増加する。

そこで、本実施の形態では、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触するときのバキューム圧の変化に着目して、既存のバキューム構造を利用して載置テーブル２０の載置面２６の高さを吸引ノズル３１に覚え込ませるようにしている。これにより、上記したオペレータによる調整作業が不要になり、オペレータの調整作業よりも高精度に吸引ノズル３１の基準位置を設定することができる。さらに、ピックアップ装置１に対して通電チェックのための電気的な部品を追加する必要がなく、ピックアップ装置１を簡易かつ安価な構成にすることができる。

この場合、記憶手段１１には、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触したか否かを判定するために、バキューム圧のしきい値Ｖ_Ｔ（図３参照）が事前に記憶されている。そして、吸引源４１から吸引ノズル３１に吸引力が連通した状態で、制御手段１０が上下移動手段３２によって吸引ノズル３１の先端を上方から載置テーブル２０の載置面２６に接近させ、圧力センサー４３の値が所定のしきい値Ｖ_Ｔとなった際に上下移動手段３２を停止させる。このときの吸引ノズル３１の位置が、デバイスＤをピックアップする際の上下方向の基準位置として設定される。

以下、図２及び図３を参照して、ピックアップ動作の基準位置の設定動作について詳細に説明する。図２は、本実施の形態のピックアップ動作の基準位置の設定動作の説明図である。図３は、本実施の形態のバキューム圧とノズル位置との関係を示すグラフである。なお、以下に示す基準位置の設定動作は一例であり、適宜変更することが可能である。

図２Ａに示すように、載置テーブル２０の載置面２６の上方に吸引ノズル３１の吸引口３５が位置付けられ、吸引源４１によって吸引ノズル３１の吸引口３５に吸引力が供給されている。上下移動手段３２によって吸引ノズル３１が上昇位置から載置テーブル２０の載置面２６に向かって近づけられる。この吸引ノズル３１の動作中は吸引ノズル３１の先端と載置テーブル２０の載置面２６とに十分な間隔が空いているため、吸引口３５から吸引路４２内に向かう気流の流れが変化することがない。よって、図３の区間Ａに示すように、吸引開始時にバキューム圧が低下した後は、圧力センサー４３によって一定のバキューム圧Ｖ_Ｈが検出され続ける。

図２Ｂに示すように、上下移動手段３２によって吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触寸前まで近づけられると、吸引口３５から吸引路４２内に向かう気流の流れが変化し始める。さらに、上下移動手段３２によって吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触するまで近づけられると、吸引ノズル３１の吸引口３５が載置テーブル２０の載置面２６によって塞がれて、吸引口３５から吸引路４２内に気流が流れ込まなくなる。このように、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６付近まで移動すると、吸引路４２内の気流の流れが大幅に変化する。

よって、図３の区間Ｂに示すように、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触する寸前で、バキューム圧がバキューム圧Ｖ_Ｈから急激に低下し始める。そして、圧力センサー４３によってバキューム圧がしきい値Ｖ_Ｔになったことが検出されると、上下移動手段３２によって吸引ノズル３１の移動が停止される。このときの吸引ノズル３１の停止位置がエンコーダ３９から制御手段１０に出力され、デバイスＤ（図４参照）をピックアップする際の上下方向の基準位置として設定される。なお、バキューム圧がしきい値Ｖ_Ｔを下回った後は、図３の区間Ｃに示すように、圧力センサー４３によって一定のバキューム圧Ｖ_Ｌが検出され続ける。

このように、圧力センサー４３でバキューム圧がしきい値Ｖ_Ｔになったときに、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触していると判断され、このときの吸引ノズル３１の高さがピックアップ動作の基準位置に設定される。デバイスＤのピックアップ動作では、この基準位置を原点として吸引ノズル３１の高さが調整されることで、デバイスＤの上面に吸引ノズル３１の先端が高速で位置付けられている。

なお、しきい値Ｖ_Ｔは、吸引源４１から吸引ノズル３１に吸引力が連通した状態で、吸引ノズル３１の吸引口３５を塞いだ際の圧力センサー４３の値を基準に設定されている。例えば、本実施の形態では、吸引ノズル３１の吸引口３５を空けたときのバキューム圧Ｖ_Ｈと吸引ノズル３１の吸引口３５を塞いだときのバキューム圧Ｖ_Ｌとの平均値がしきい値Ｖ_Ｔとして設定される。しきい値Ｖ_Ｔは、上記平均値に限らず、バキューム圧の急激な低下を圧力センサー４３で検出可能であればよい。例えば、しきい値Ｖ_Ｔは、バキューム圧Ｖ_Ｈからバキューム圧Ｖ_Ｌまでの変化中に複数回に亘って測定された値の中間値に設定されてもよいし、最低値であるバキューム圧Ｖ_Ｌに設定されていてもよい。

続いて、図４を参照して、基準位置設定後のピックアップ動作について簡単に説明する。図４は、本実施の形態のピックアップ装置によるピックアップ動作の説明図である。なお、以下に示すピックアップ動作は一例であり、適宜変更することが可能である。

図４Ａに示すように、載置テーブル２０の載置面２６上には、パッケージ基板Ｗを分割したデバイスＤが載置されている。水平移動手段３３（図１参照）によってピックアップ手段３０の吸引ノズル３１がデバイスＤの上方に位置付けられた後、上下移動手段３２によって吸引ノズル３１がデバイスＤの上面に向けて下方に移動される。このとき、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触する基準位置を原点として、吸引ノズル３１の上下方向の位置が調整されている。デバイスＤの上面から吸引ノズル３１の先端が十分に離れている間は吸引ノズル３１が高速で移動される。

図４Ｂに示すように、吸引ノズル３１の先端がデバイスＤの上面に近づけられるにつれて吸引ノズル３１の移動速度が減速される。このように、基準位置を原点としたサーボ制御によって精密かつ高速に吸引ノズル３１の先端をデバイスＤの上面に位置付けることが可能になっている。図４Ｃに示すように、吸引ノズル３１の先端にデバイスＤの上面が吸引保持されると、上下移動手段３２によって吸引ノズル３１にデバイスＤがピックアップされ、水平移動手段３３（図１参照）によって搬送先のトレイに向けてデバイスＤが搬送される。この動作を繰り返すことで、載置テーブル２０上の全てのデバイスＤが搬送される。

以上のように、本実施の形態のピックアップ装置１は、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に近づけられると、吸引ノズル３１の先端が載置テーブル２０の載置面２６に接触する直前で圧力センサー４３の値が急激に変化する。圧力センサー４３の値がしきい値Ｖ_Ｔになった位置で吸引ノズル３１の移動が停止され、このときの吸引ノズル３１の停止位置がデバイスＤのピックアップ時の基準位置に設定される。圧力センサー４３の値の変化に基づいて、吸引ノズル３１の吸引口３５が載置テーブル２０の載置面２６に塞がれる高さが基準位置に設定されるため、載置テーブル２０の載置面２６を基準に吸引ノズル３１のピックアップ動作を制御することができる。このように、簡易かつ安価な構成でピックアップ時の基準位置を精度よく設定することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、載置テーブル２０がベース部材２１上に保持ブロック２２を配設して構成されたが、この構成に限定されない。載置テーブル２０は複数のデバイスＤを上面に載置する載置面２６を有していればよく、例えば、載置面２６を有する収容トレイでもよい。

また、上記した実施の形態において、上下移動手段３２がボールネジ３６とサーボモータ３７とで構成されたが、この構成に限定されない。上下移動手段３２は、吸引ノズル３１を上下方向に移動させる構成であればよく、例えば、リニアスライダ等で構成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、吸引源４１としてエジェクタを例示したが、この構成に限定されない。吸引源４１は吸引路４２を通じて吸引ノズル３１の吸引口３５に接続されていればよく、例えば吸引ポンプ等で構成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、記憶手段１１には経験的に求められたバキューム圧がしきい値Ｖ_Ｔとして記憶されていてもよいし、記憶手段１１にはピックアップ装置１の稼働前のバキューム圧の測定値から算出された値がしきい値Ｖ_Ｔとして記憶されてもよい。しきい値Ｖ_Ｔの算出は、例えば、吸引ノズル３１の吸引口３５を空けたときのバキューム圧Ｖ_Ｈと吸引ノズル３１の吸引口３５を塞いだときのバキューム圧Ｖ_Ｌとに基づいて実施される。

また、上記した実施の形態において、ピックアップ装置１は切削装置やレーザ加工装置等の加工装置に搭載されてもよいし、その他、分割後のデバイスＤのピックアップが必要な装置に搭載されてもよい。

以上説明したように、本発明は、簡易かつ安価な構成で、デバイスのピックアップ時の基準位置を精度よく短時間で設定することができるという効果を有し、特に、載置テーブルからデバイスを個別にピックアップするピックアップ装置に有用である。

１ピックアップ装置
１０制御手段
１１記憶手段
２０載置テーブル
２６載置テーブルの載置面
３０ピックアップ手段
３１吸引ノズル
３２上下移動手段（移動手段）
３５吸引ノズルの吸引口
４１吸引源
４２吸引路
４３圧力センサー
Ｄデバイス
Ｗパッケージ基板

Claims

複数のデバイスを上面に載置する載置面を有する載置テーブルと、該載置テーブルに載置された該複数のデバイスのうちの一つのデバイスの上面を吸引保持して搬送するピックアップ手段と、を備えたピックアップ装置であって、
該ピックアップ手段は、該デバイスの上面に当接して吸引する吸引口を先端に有する吸引ノズルと、該吸引ノズルの該吸引口と吸引源とを連結する吸引路と、該吸引路内の圧力を検出する圧力センサーと、該吸引ノズルを上下方向に移動させる移動手段と、該吸引源からの吸引力が連通した状態で該吸引ノズルの該吸引口を塞いだ際の該圧力センサーの値を基準にしきい値として設定して予め記憶する記憶手段と、該吸引源からの吸引力が連通した状態で該吸引ノズルの先端を上方から該載置テーブルの該載置面へ該移動手段によって接近させて、該圧力センサーの値が該しきい値となった際に該移動手段を停止させ、停止した該吸引ノズルの位置をデバイスをピックアップする際の上下方向の基準位置に設定する制御手段と、
を備えることを特徴とするピックアップ装置。