JP2018129324A - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピックアップ時に半導体チップの損傷が生じにくいピックアップ装置を提供する。【解決手段】実施形態に係るピックアップ装置は、上面に複数の半導体チップが貼着されたシートから前記半導体チップをピックアップする。前記ピックアップ装置は、支持部と、押圧部と、吸着部と、突上部と、を有する。前記支持部は、ピックアップ対象に隣接する前記半導体チップを下方から支持する。前記押圧部は、前記隣接する半導体チップを上方から押圧し、前記支持部との間で挟持する。前記吸着部は、前記押圧部に対して上方へ移動可能に構成され、前記ピックアップ対象の半導体チップを上方から吸着する。前記突上部は、前記ピックアップ対象の半導体チップを下方から突き上げ、当該半導体チップの前記シートからの剥離を促す。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ピックアップ装置に関する。

シート上に貼着された半導体チップを、シートから剥離させつつピックアップするピックアップ装置がある。近年では半導体チップが薄型化される傾向にあり、半導体チップをピックアップする際に、半導体チップの損傷が生じやすくなっている。このため、ピックアップ装置については、ピックアップ時に半導体チップの損傷が発生する可能性を低減できる技術の開発が望まれている。

特開２０１４−１１４１６号公報

本発明が解決しようとする課題は、ピックアップ時に半導体チップの損傷が生じにくいピックアップ装置を提供することである。

実施形態に係るピックアップ装置は、上面に複数の半導体チップが貼着されたシートから前記半導体チップをピックアップする。前記ピックアップ装置は、支持部と、押圧部と、吸着部と、突上部と、を有する。前記支持部は、ピックアップ対象に隣接する前記半導体チップを下方から支持する。前記押圧部は、前記隣接する半導体チップを上方から押圧し、前記支持部との間で挟持する。前記吸着部は、前記押圧部に対して上方へ移動可能に構成され、前記ピックアップ対象の半導体チップを上方から吸着する。前記突上部は、前記ピックアップ対象の半導体チップを下方から突き上げ、当該半導体チップの前記シートからの剥離を促す。

実施形態に係るピックアップ装置を表す斜視図である。 実施形態に係るピックアップ装置の一部を表す断面図である。 実施形態に係るピックアップ装置におけるピックアップ方法を表す断面図である。 参考例に係るピックアップ装置の一部を表す断面図である。 実施形態の第１変形例に係るピックアップ装置の一部を表す断面図である。 実施形態の第２変形例に係るピックアップ装置の一部を表す平面図である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、実施形態に係るピックアップ装置１００を表す斜視図である。
ピックアップ装置１００は、複数の半導体チップ１が貼着されたシート２に対して、半導体チップ１をシート２から剥離させつつピックアップする装置である。

図１に表すように、ピックアップ装置１００は、剥離装置１０、剥離装置制御部１４、ピックアップヘッド２０、アーム２４、ヘッド制御部２６、ヘッド移動機構２８、およびシート保持台３０を有する。

複数の半導体チップ１が貼着されたシート２は、シート保持台３０によって保持されている。剥離装置１０は、このシート保持台３０の下方に配される。剥離装置１０は、半導体チップ１をピックアップする際に、当該半導体チップ１のシート２からの剥離を促進させ、ピックアップヘッド２０によってピックアップ可能な状態にする。剥離装置制御部１４は、剥離装置１０を、シート保持台３０に対して、図１に表したＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させたり、剥離装置１０をシート２に向けて突き上げたりする。

ピックアップヘッド２０は、シート保持台３０の上方に配される。ピックアップヘッド２０は、アーム２４の先端に設けられており、アーム２４は、ヘッド制御部２６によって支持されている。ヘッド制御部２６によってアーム２４が伸縮されることで、ピックアップヘッド２０が上下方向に移動する。また、ヘッド制御部２６は、ヘッド移動機構２８によって保持されており、これによりピックアップヘッド２０は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に移動可能に構成されている。

次に、図２を参照しつつ、実施形態に係るピックアップ装置の具体的な構造について説明する。
図２は、実施形態に係るピックアップ装置の一部を表す断面図である。

剥離装置１０は、突上部１１と、その周りに設けられた支持部１２と、を有する。剥離装置制御部１４は、剥離装置１０を半導体チップ１の下方に移動させた後に、剥離装置１０を上方に移動させる。これにより、突上部１１は、ピックアップ対象である半導体チップ１ａの下面にシート２を介して当接し、支持部１２は、ピックアップ対象に隣接する半導体チップ１ｂの下面にシート２を介して当接する。

突上部１１は、さらに支持部１２に対して上方へ移動可能に構成されている。突上部１１および支持部１２が半導体チップ１を下方から支持した状態で、突上部１１が支持部１２に対してさらに上方へ移動することで、ピックアップ対象の半導体チップ１ａが突き上げられる。また、突上部１１の上面の面積は、半導体チップ１の面積よりも小さい。このため、突き上げられた半導体チップ１ａの下面外周が、シート２から剥離される。

支持部１２には、図２に表すように、吸引口１２ａが設けられていても良い。支持部１２によって半導体チップ１ｂを下方から支持した際に、吸引口１２ａを通してシート２を吸引することで、その後の工程における半導体チップ１ｂの位置ずれを抑制することができる。

ピックアップヘッド２０は、吸着部２１と、その周りに設けられた押圧部２２と、を有する。ヘッド移動機構２８が、ピックアップヘッド２０（ヘッド制御部２６）を半導体チップ１の上方に移動させた後に、ヘッド制御部２６は、アーム２４を伸ばし、ピックアップヘッド２０を下方に移動させる。これにより、吸着部２１は、ピックアップ対象の半導体チップ１ａの上面に当接し、押圧部２２は、ピックアップ対象に隣接する半導体チップ１ｂの上面に当接する。

吸着部２１には、吸引口２１ａが設けられている。吸引口２１ａを通して半導体チップ１ａの上面を吸引することで、吸着部２１に半導体チップ１ａが吸着される。また、押圧部２２は、半導体チップ１ｂの上面に当接した後に、半導体チップ１ｂの上面を上方から押圧する。これにより、半導体チップ１ｂは、支持部１２と押圧部２２との間で上下方向から挟み込まれる。さらに、吸着部２１は、この状態において突上部１１によって半導体チップ１ａが突き上げられた際に、押圧部２２に対して相対的に上方へ移動できるように構成されている。

シート２は、例えば、基材２ａと、その上に設けられた粘着層２ｂを有する。半導体チップ１は、粘着層２ｂの上面に貼着されている。粘着層２ｂとそれぞれの半導体チップとの間に、さらに、ダイボンド接着層（ダイアタッチ材）などが設けられていてもよい。シート２の外周には、剛性を有するリング４が配されている。このリング４は、リングホルダ６を介して、図１に表したシート保持台３０によって保持されている。

ここで、図３（ａ）〜図３（ｄ）を参照しつつ、実施形態に係るピックアップ装置１００における半導体チップのピックアップ方法について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、実施形態に係るピックアップ装置１００におけるピックアップ方法を表す断面図である。

まず、図３（ａ）に表すように、シート２がシート保持台３０によって保持され、複数の半導体チップ１が、剥離装置１０とピックアップヘッド２０との間に配される。

次に、図３（ｂ）に表すように、剥離装置１０を上方へ移動させる。これにより、突上部１１および支持部１２が、シート２を介して半導体チップ１ａおよび１ｂの下面に当接し、これらの半導体チップが下方から支持される。

次に、図３（ｃ）に表すように、ピックアップヘッド２０を下方に移動させる。これにより、吸着部２１および押圧部２２が、半導体チップ１ａおよび１ｂの上面に当接する。このとき、押圧部２２によって半導体チップ１ｂが上方から押圧され、半導体チップ１ｂが、支持部１２と押圧部２２との間で挟持されて固定される。続いて、吸着部２１によって、半導体チップ１ａの上面が吸着される。

次に、図３（ｄ）に表すように、突上部１１を、支持部１２よりも上方へ移動させ、半導体チップ１ａを下方から突き上げる。このとき、半導体チップ１ａに隣接する半導体チップ１ｂは、支持部１２と押圧部２２とによって挟持されている。このため、半導体チップ１ａのみが上方に突き上げられ、当該半導体チップ１ａの下面の外周がシート２から剥離する。

ここで、図３（ａ）〜図３（ｄ）に表す例では、吸着部２１は、押圧部２２およびアーム２４に、弾性部材２３を介して連結されている。より具体的には、吸着部２１は、押圧部２２およびアーム２４に対して上下方向に摺動可能であるとともに、押圧部２２およびアーム２４との間に弾性部材２３が設けられている。このため、突上部１１によって半導体チップ１ａが突き上げられた際、弾性部材２３が圧縮されつつ、吸着部２１が押圧部２２およびアーム２４に対して上方へ移動する。

半導体チップ１ａを突き上げ、その上面を吸着した状態でピックアップヘッド２０を上方へ移動させることで、ピックアップ対象である半導体チップ１ａがシート２から完全に剥離され、半導体チップ１ａのピックアップが完了する。

ここで、図４を参照しつつ、本実施形態による作用および効果について説明する。
図４は、参考例に係るピックアップ装置１１０の一部を表す断面図である。
参考例に係るピックアップ装置１１０は、押圧部２２を有していない点で、実施形態に係るピックアップ装置１００と異なる。

このピックアップ装置１１０では、図４（ａ）に表すように、支持部１２に吸引口１２ａが設けられており、この吸引口１２ａを通してシート２の下面を吸着することで、ピックアップ対象に隣接する半導体チップ１ｂを固定する。そして、図４（ａ）および図４（ｂ）に表すように、ピックアップ対象の半導体チップ１ａが吸着部２１によって吸着されると、突上部１１によって半導体チップ１ａが突き上げられ、シート２からの剥離が促される。

しかし、この参考例に係るピックアップ装置１１０の場合、半導体チップ１ａを突き上げた際に、図４（ｃ）に表すように半導体チップ１ｂ下部のシート２が変形し、これにより半導体チップ１ｂに負荷が加わって損傷する可能性がある。あるいは、半導体チップ１ｂ下部のシート２の変形によって、半導体チップ１ａの外周下面のシート２が十分に下方に引っ張られず、図４（ｄ）に表すように、半導体チップ１ａの下面からシート２が剥離しない可能性がある。

これらの課題を解決するために、支持部１２を半導体チップ１ａ外周の下方に配し、半導体チップ１ａ下面のシート２を、より直接的に吸引する技術も存在する。しかしながら、支持部１２と半導体チップ１ａとの適切な重なり代は、シート２の材質や半導体チップ１の強度などによっても変化するうえ、重なり代が不適切な場合は、より半導体チップ１の損傷が生じやすくなってしまう。

これに対して、本実施形態に係るピックアップ装置１００は、ピックアップ対象に隣接する半導体チップ１ｂを上方から押圧する押圧部２２を有する。そして、ピックアップ時に、押圧部２２によって半導体チップ１ｂを上方から押圧し、支持部１２との間で半導体チップ１ｂを挟持している。このとき、さらに、半導体チップ１ｂと支持部１２との間のシート２も挟み込まれて固定される。

このため、突上部１１によって半導体チップ１ａを突き上げた際に、半導体チップ１ｂと支持部１２との間のシート２が変形することを抑制できる。この結果、半導体チップ１ｂが損傷したり、半導体チップ１ａの外周下面からシート２が十分に剥離しなかったりする可能性を低減することができる。

また、図３に表すように、ピックアップ装置１００では、吸着部２１が、弾性部材２３を介して押圧部２２およびアーム２４と連結されている。このような構成によれば、半導体チップ１ａを突上部１１によって突き上げる際に、より簡易な構造で、吸着部２１を押圧部２２に対して上方へ移動させることができるようになる。

さらに、押圧部２２は、半導体チップ１ｂを押圧する際に、図３（ｃ）に表すように、半導体チップ１ｂの半導体チップ１ａ側の端部Ｅを押圧するように構成されていることが望ましい。半導体チップ１ｂには、突上部１１によって半導体チップ１ａが突き上げられた際に、半導体チップ１ａと１ｂとの間のシート２の変形に伴って力が加わる。このとき、押圧部２２によって半導体チップ１ｂの中心側のみが押圧されていると、半導体チップ１ｂの端部Ｅに大きな力が加わり、半導体チップ１ｂが割れる可能性がある。従って、押圧部２２で半導体チップ１ｂの端部Ｅを押圧することで、半導体チップ１が損傷する可能性をさらに低減することができる。

（第１変形例）
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、実施形態の第１変形例に係るピックアップ装置２００の一部を表す断面図である。

ピックアップ装置１００では、吸着部２１が、押圧部２２およびアーム２４に、弾性部材２３を介して連結されていた。これに対して、図５に表すピックアップ装置２００では、押圧部２２が、アーム２４に弾性部材２５を介して連結されている。より具体的には、押圧部２２はアーム２４に対して上下方向に摺動可能であるとともに、アーム２４との間に弾性部材２３が設けられている。

図５（ａ）に表すように、吸着部２１および押圧部２２が半導体チップ１に当接していない状態では、押圧部２２の下面は吸着部２１の下面よりも下方に位置している。そして、図５（ｂ）に表すように、吸着部２１および押圧部２２が半導体チップ１の上面に当接すると、弾性部材２５が圧縮され、押圧部２２の下面と吸着部２１の下面とが同じ位置となる。

この状態から、図５（ｃ）に表すように、突上部１１によって半導体チップ１ａが突き上げられると、それに伴って吸着部２１およびアーム２４が上方へ移動する。このとき、弾性部材２５は未だ圧縮状態にあり、押圧部２２は、弾性部材２５の弾性力によって半導体チップ１ｂの上面を押圧している。

すなわち、本変形例によれば、弾性部材２５の弾性力によって、押圧部２２で半導体チップ１ｂを押圧したまま、吸着部２１を押圧部２２に対して上方へ移動させることができる。このように、本変形例に係る構造でも、図３に表した構造と同様に、簡易な構造で吸着部２１を押圧部２２に対して上方へ移動させることができるようになる。

（第２変形例）
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態の第２変形例に係るピックアップ装置３００の一部を表す平面図である。
図６（ａ）〜図６（ｃ）では、ピックアップヘッド２０の吸着部２１および押圧部２２が表されている。

図６（ａ）に表すように、ピックアップ装置３００では、押圧部２２が、第１押圧部材２２ａ、第２押圧部材２２ｂ、第３押圧部材２２ｃ、第４押圧部材２２ｄ、第１駆動部２２ｅ、および第２駆動部２２ｆを有する。

第１押圧部材２２ａと第２押圧部材２２ｂは、シート２の上面に沿うＸ軸方向（第１方向）において、互いに離間している。また、第３押圧部材２２ｃと第４押圧部材２２ｄは、シート２の上面に沿い、Ｘ軸方向に対して垂直なＹ軸方向（第２方向）において、互いに離間している。

吸着部２１は、Ｘ軸方向において第１押圧部材２２ａと第２押圧部材２２ｂとの間に位置し、Ｙ軸方向において第３押圧部材２２ｃと第４押圧部材２２ｄとの間に位置している。

第１駆動部２２ｅは、第１押圧部材２２ａおよび第２押圧部材２２ｂを同期させて駆動させ、Ｘ軸方向におけるこれらの押圧部材同士の間の距離Ｄ１を変化させる。また、第１駆動部２２ｅは、第１押圧部材２２ａと第２押圧部材２２ｂとの間のＸ軸方向における重なり幅Ｗ１も変化させることができる。例えば、第１駆動部２２ｅは、距離Ｄ１が長くなるほど、重なり幅Ｗ１が大きくなるように、第１押圧部材２２ａおよび第２押圧部材２２ｂを駆動させる。

同様に、第２駆動部２２ｆは、第３押圧部材２２ｃおよび第４押圧部材２２ｄを同期させて駆動させ、Ｙ軸方向におけるこれらの押圧部材同士の間の距離Ｄ２を変化させる。第２駆動部２２ｆは、第３押圧部材２２ｃと第４押圧部材２２ｄとの間のＹ軸方向における重なり幅Ｗ２も変化させることができる。例えば、第２駆動部２２ｆは、距離Ｄ２が長くなるほど、重なり幅Ｗ２が大きくなるように、第３押圧部材２２ｃおよび第４押圧部材２２ｄを駆動させる。

本変形例に係るピックアップ装置３００によれば、図６（ｂ）および図６（ｃ）に表すように、半導体チップ１のサイズに応じて、押圧部２２を変形させることが可能となる。すなわち、半導体チップ１のＸ軸方向およびＹ軸方向における長さに応じて、第１押圧部材２２ａと第２押圧部材２２ｂとの間の距離および第３押圧部材２２ｃと第４押圧部材２２ｄとの間の距離を変化させることで、半導体チップ１のサイズに拘らず、ピックアップ対象に隣接する半導体チップ１ｂを押圧することが可能となる。

また、距離Ｄ１およびＤ２に応じて、重なり幅Ｗ１およびＷ２を変化させることで、図６（ｂ）および図６（ｃ）に表すように、第１押圧部材２２ａ〜第４押圧部材２２ｄの間の隙間を広げずに、これらの押圧部材を移動させることができる。このため、半導体チップ１のサイズに応じて押圧部２２を変形させた場合でも、半導体チップ１をより確実に押圧することが可能となる。

なお、ここでは、第１駆動部２２ｅによって第１押圧部材２２ａおよび第２押圧部材２２ｂを駆動させ、第２駆動部２２ｆによって第３押圧部材２２ｃおよび第４押圧部材２２ｄを駆動させる例について説明したが、本変形例に係るピックアップ装置はこれに限定されない。

例えば、第１押圧部材２２ａ〜第４押圧部材２２ｄを、それぞれ独立して駆動できるように、４つの駆動部が設けられていてもよい。また、押圧部２２に、第１押圧部材２２ａと第２押圧部材２２ｂの組および第３押圧部材２２ｃと第４押圧部材２２ｄの組の少なくともいずれかが設けられていれば、半導体チップ１のサイズに合わせて、押圧部２２のＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくともいずれかの寸法を変形させることが可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１、１ａ、１ｂ 半導体チップ、 ２ シート、 １０ 剥離装置、 １１ 突上部、 １２ 支持部、 １４ 剥離装置制御部、 ２０ ピックアップヘッド、 ２１ 吸着部、 ２２ 押圧部、 ２３ 弾性部材、 ２４ アーム、 ２５ 弾性部材、 ２６ ヘッド制御部、 ２８ ヘッド移動機構、 ３０ シート保持台、 １００、１１０、２００、３００ ピックアップ装置

Claims (5)

1. 上面に複数の半導体チップが貼着されたシートから前記半導体チップをピックアップするピックアップ装置であって、
   ピックアップ対象に隣接する前記半導体チップを下方から支持する支持部と、
   前記隣接する半導体チップを上方から押圧し、前記支持部との間で挟持する押圧部と、
   前記押圧部に対して上方へ移動可能に構成され、前記ピックアップ対象の半導体チップを上方から吸着する吸着部と、
   前記ピックアップ対象の半導体チップを下方から突き上げ、当該半導体チップの前記シートからの剥離を促す突上部と、
   を備えたピックアップ装置。
2. 前記吸着部および前記押圧部と連結され、前記吸着部および前記押圧部を上下に移動させるアームをさらに備え、
   前記吸着部は、弾性部材を介して前記アームに連結され、
   前記吸着部が前記ピックアップ対象の半導体チップを吸着した状態で、前記突上部によって当該半導体チップが突き上げられた際に、前記弾性部材が圧縮されることで前記吸着部が前記押圧部に対して上方へ移動する請求項１記載のピックアップ装置。
3. 前記吸着部および前記押圧部と連結され、前記吸着部および前記押圧部を上下に移動させるアームをさらに備え、
   前記押圧部は、弾性部材を介して前記アームに連結され、
   前記弾性部材は、前記押圧部が前記隣接する半導体チップを押圧した際に圧縮され、
   前記突上部によって前記ピックアップ対象の半導体チップが突き上げられるとともに、前記アームおよび前記吸着部が前記押圧部に対して上方へ移動した際に、前記押圧部は前記弾性部材の弾性力により前記隣接する半導体チップを上方から押圧する請求項１記載のピックアップ装置。
4. 前記押圧部は、
   第１押圧部材と、
   前記シートの上面に沿った第１方向において前記第１押圧部材と離間した第２押圧部材と、
   前記第１押圧部材および前記第２押圧部材を駆動させ、前記第１押圧部材と前記第２押圧部材との間の前記第１方向における距離を変化させる第１駆動部と、
   を備え、
   前記吸着部は、前記第１方向において前記第１押圧部材と前記第２押圧部材との間に設けられた請求項１〜３のいずれか１つに記載のピックアップ装置。
5. 前記押圧部は、さらに、
   前記第３押圧部材と、
   前記シートの上面に沿い、前記第１方向に対して垂直な第２方向において前記第３押圧部材と離間した第４押圧部材と、
   前記第３押圧部材および前記第４押圧部材を駆動させ、前記第３押圧部材と前記第４押圧部材との間の前記第２方向における距離を変化させる第２駆動部と、
   を備え、
   前記吸着部は、前記第２方向において前記第３押圧部材と前記第４押圧部材との間に設けられた請求項４記載のピックアップ装置。

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