JP2023180386A - 半導体チップピックアップ装置および半導体チップピックアップ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体チップを適切にピックアップすることができる半導体チップピックアップ装置を提供する。【解決手段】半導体チップピックアップ装置は、半導体チップ31に接触してその半導体チップ31を保持するためのノズル9を有するヘッド8と、半導体チップ31を下方から突き上げるためのニードル22を有するエジェクタ21と、ヘッド8が有するノズル9の昇降を制御するヘッド制御部81と、エジェクタ21が有するニードル22の昇降を制御する突き上げ制御部25とを備え、ヘッド制御部81は、突き上げ制御部25による制御によってニードル22が上昇しながら半導体チップ31を突き上げている状態で、半導体チップ31がノズル9に接触すると、ニードル22の上昇に伴って半導体チップ31からノズル9にかかる荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル9を上昇させる。【選択図】図3
Description
本開示は、半導体チップをピックアップする装置などに関する。
従来、ウエハシート上に貼り付けられた半導体チップをピックアップするピックアップ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このピックアップ装置では、突き上げピンと、吸着ノズルとを備える。突き上げピンは、ウエハシート上に貼り付けられている半導体チップを下方から突き上げ、吸着ノズルは、その突き上げられた半導体チップを上方から吸着する。吸着ノズルがその半導体チップを吸着した状態で上昇すると、半導体チップは、ウエハシートから引き剥がされる。これにより、半導体チップはピックアップされる。ピックアップされた半導体チップは、トレイの所定の位置に移載される。
しかしながら、上記特許文献1のピックアップ装置では、半導体チップを適切にピックアップすることが難しいという課題がある。
そこで、本開示は、半導体チップを適切にピックアップすることができる半導体チップピックアップ装置などを提供する。
本開示の一態様に係る半導体チップピックアップ装置は、半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、前記ヘッド制御部は、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory)などの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。また、記録媒体は、非一時的な記録媒体であってもよい。
本開示の半導体チップピックアップ装置は、半導体チップを適切にピックアップすることができる。
なお、本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および/または効果は、いくつかの実施の形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
(本開示の基礎となった知見)
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した特許文献1のピックアップ装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した特許文献1のピックアップ装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
上記特許文献1のピックアップ装置では、半導体チップをピックアップするために、突き上げピンおよび吸着ノズルのそれぞれの動きを同期させる必要がある。つまり、突き上げピンが半導体チップを突き上げながら上昇するとともに、吸着ノズルがその突き上げられている半導体チップを吸着しながら上昇する。このとき、突き上げピンの上昇のタイミングと、吸着ノズルの上昇のタイミングとにずれがあれば、その半導体チップを適切にピックアップすることができない。例えば、半導体チップが吸着ノズルから外れたり、半導体チップが突き上げピンと吸着ノズルとの間で強く挟まれて割れる可能性がある。また、このようなタイミングのずれは、突き上げピンおよび吸着ノズルのそれぞれの位置に基づいて上昇のタイミングが制御される場合に生じ易い。
そこで、このような課題を解決するために、本開示の一態様に係る半導体チップピックアップ装置は、半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、前記ヘッド制御部は、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる。
これにより、ノズルはその位置に関わらず荷重に応じて上昇する。つまり、上昇するニードルによって半導体チップがノズルに押し付けられる場合には、そのノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるようにノズルが上昇する。したがって、ニードルおよびノズルのそれぞれの位置に基づいてそれらを上昇させる場合よりも、ニードルとノズルとの間隔を一定に保つことができる。その結果、半導体チップがノズルから外れたり、半導体チップが割れたりすることを抑えることができる。よって、半導体チップを適切にピックアップすることができる。
また、前記ヘッド制御部は、前記ノズルの上昇では、前記荷重を示すパラメータを取得し、前記パラメータによって示される前記荷重が前記閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させてもよい。
これにより、ノズルにかかる荷重を適切に閾値以下に保つことができる。
また、前記ヘッド制御部は、モータを制御することによって、前記ノズルを昇降させ、前記ノズルの上昇では、前記モータにかかるトルクを前記パラメータとして取得してもよい。
これにより、ノズルを昇降させるモータのトルクに基づいて、荷重が閾値以下に保たれるため、荷重を検出するための特別なセンサを設ける必要がなく、装置構成の簡略化を図ることができる。
また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記ニードルによる半導体チップの突き上げが開始される前に、前記ノズルを第1速度で下降させて前記半導体チップから隙間を空けた状態で停止させ、前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップが前記ノズルに接触するまで前記ノズルを待機させ、前記第1速度は、前記ニードルが上昇する第2速度よりも速くてもよい。
これにより、半導体チップから隙間を空けた状態で停止しているノズルに、低速で上昇するニードルによって突き上げられた半導体チップが接触する。したがって、ノズルが高速で下降して停止することなく半導体チップに接触する場合よりも、半導体チップがノズルから受ける衝撃荷重を抑えることができる。さらに、その停止しているノズルは、固定されておらず、上述のように、半導体チップから受ける荷重が閾値以下に保たれるように上昇するため、その衝撃荷重をさらに抑えることができる。
また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが前記半導体チップを突き上げた状態で停止すると、前記半導体チップを保持する前記ノズルを、前記ノズルの位置に基づいて上昇させてもよい。
これにより、半導体チップがピックアップされ易い高さまで突き上げられると、ノズルは、荷重に関わらず、半導体チップを保持しながらノズルの位置に基づいて上昇する。したがって、その半導体チップをピックアップして適切な位置まで移動させることができる。
また、前記ヘッド制御部は、前記位置に基づく前記ノズルの上昇では、前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置から目標位置まで前記ノズルを上昇させてもよい。
これにより、現在位置から目標位置までノズルを適切に上昇させることができる。
また、前記ヘッド制御部は、さらに、前記ニードルが停止したときの前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置が許容範囲外である場合には、前記ヘッドによる作業を中断または停止してもよい。
例えば、ニードルによって突き上げられた半導体チップが高すぎたり低すぎたりする場合に、ノズルが半導体チップを適切に保持せずに上昇する可能性がある。したがって、このような場合に、ヘッドによる作業が中断または停止することによって、その作業を異常終了することができる。その結果、異常な状態に基づく作業が継続して行われることを抑えて、早めに措置を取ることができる。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態)
[部品装着装置の構成]
図1は、本実施の形態における部品装着装置の平面図である。つまり、図1は、部品装着装置の内部構成を上方から見た状態を示す。なお、本開示において、鉛直方向をZ軸方向または上下方向と称し、鉛直方向に対して垂直な面における一方向をY軸方向または奥行き方向と称し、その垂直な面においてY軸方向と垂直な方向をX軸方向、左右方向または横方向と称す。また、本開示において、Z軸方向の正側は、上向きまたは上であり、Z軸方向の負側は、下向きまたは下である。また、本開示において、Y軸方向の正側は、奥側または奥であり、Y軸方向の負側は、手前側または手前である。また、本開示において、X軸方向の正側は、右側または右であり、X軸方向の負側は左側または左である。
[部品装着装置の構成]
図1は、本実施の形態における部品装着装置の平面図である。つまり、図1は、部品装着装置の内部構成を上方から見た状態を示す。なお、本開示において、鉛直方向をZ軸方向または上下方向と称し、鉛直方向に対して垂直な面における一方向をY軸方向または奥行き方向と称し、その垂直な面においてY軸方向と垂直な方向をX軸方向、左右方向または横方向と称す。また、本開示において、Z軸方向の正側は、上向きまたは上であり、Z軸方向の負側は、下向きまたは下である。また、本開示において、Y軸方向の正側は、奥側または奥であり、Y軸方向の負側は、手前側または手前である。また、本開示において、X軸方向の正側は、右側または右であり、X軸方向の負側は左側または左である。
本実施の形態における部品装着装置1は、ヘッド8によって部品を吸着して基板3に装着することにより、装着基板を生産する生産設備である。このような部品装着装置1は、基台1aと、基板搬送機構2と、部品供給部4と、ウエハ供給部20と、2つのY軸ビーム6と、X軸ビーム7と、ヘッド8と、基板認識カメラ12と、2つの部品認識カメラ11とを備える。
基台1aは、基板搬送機構2と、2つのY軸ビーム6と、X軸ビーム7と、2つの部品認識カメラ11とを配設するための台である。
基板搬送機構2は、X軸方向に沿う2つのレールを備え、基台1aのY軸方向中央に配設される。基板搬送機構2は、上流側(例えばX軸方向負側)から搬入された基板3を搬送し、部品装着作業を実行するための位置である装着ステージにその基板3を位置決めして保持する。
部品供給部4は、基板搬送機構2よりもY軸方向正側に配置されている。また、部品供給部4には、複数のテープフィーダ5がX軸方向に沿って配列されている。テープフィーダ5は、単にフィーダとも呼ばれ、部品を供給する。具体的には、テープフィーダ5は、部品を収納したキャリアテープをテープ送り方向にピッチ送りすることによってその部品を供給する。なお、テープフィーダ5から供給される部品は、例えばIC(Integrated Circuit)チップなどの電子部品である。
ウエハ供給部20は、基板搬送機構2よりもY軸方向負側に配置され、ウエハ30を供給する。ウエハ30は、ウエハシート上に貼り付けられ、ダイシングされている。つまり、ウエハ30は複数の半導体チップ31に分割されている。したがって、ウエハ供給部20は、そのウエハ30に含まれる複数の半導体チップ31を部品として供給する。
2つのY軸ビーム6は、基台1a上面におけるX軸方向の正側および負側(図1に示す例では右端および左端)に、それぞれY軸方向に沿うように配設されている。
X軸ビーム7は、X軸方向に沿った状態で2つのY軸ビーム6に間に架け渡され、Y軸方向に移動自在に配置されている。例えば、X軸ビーム7は、駆動機構による駆動によって、Y軸方向に水平移動する。
ヘッド8は、結合プレート8aを介してX軸ビーム7に、X軸方向に移動自在に装着されている。したがって、ヘッド8は、2つのY軸ビーム6とX軸ビーム7とによって、X軸方向およびY軸方向に移動する。ヘッド8には、部品を吸着して保持し昇降可能な複数のノズル9が着脱自在に装着されている。ヘッド8は、X軸方向およびY軸方向に移動することによって、部品供給部4から供給される部品をノズル9によって吸着し、基板搬送機構2によって位置決めされている基板3の実装点にその部品を装着する。また、ヘッド8は、X軸方向およびY軸方向に移動することによって、ウエハ供給部20から供給される半導体チップ31をノズル9によって吸着し、基板搬送機構2によって位置決めされている基板3の実装点にその半導体チップ31を装着する。
基板認識カメラ12は、X軸ビーム7の下面側に位置し、ヘッド8と一体的に移動するように結合プレート8aに配設されている。具体的には、基板認識カメラ12は、撮像方向を下向きにした姿勢で結合プレート8aに配設されている。基板認識カメラ12は、基板搬送機構2によって位置決めされている基板3上にヘッド8と共に移動し、その基板3の位置および種別などを認識するために、その基板3を撮像する。
2つの部品認識カメラ11は、基板搬送機構2をY軸方向に挟むように基台1a上に配設されている。2つの部品認識カメラ11のそれぞれは、ヘッド8が部品または半導体チップ31を吸着した状態でその部品認識カメラ11上を移動するときに、その部品または半導体チップ31をZ軸方向負側から撮像する。この撮像によって得られた画像に対して認識処理が行われることによって、ヘッド8に吸着保持されている部品または半導体チップ31の位置、角度および種類などが識別される。
図2は、部品装着装置1の一部の側面を示す図である。
ウエハ供給部20は、図2に示すように、エジェクタ21を備えている。ウエハ30は、このエジェクタ21上に載置されている。エジェクタ21は、そのウエハ30に含まれる半導体チップ31を突き上げるための突き上げピンとも呼ばれるニードル22を備える。ニードル22は、Z軸方向正側に移動することによって、すなわち上昇することによって、半導体チップ31を突き上げる。なお、エジェクタ21は、例えばウエハ供給部20に備えられている駆動機構によってX軸方向およびY軸方向に沿って移動し得る。その結果、エジェクタ21のニードル22は、ウエハ30の任意の位置にある半導体チップ31の下方に位置することができ、その半導体チップ31を突き上げることができる。また、本実施の形態におけるエジェクタ21は、突き上げ部とも呼ばれる。
ヘッド8は、X軸ビーム7のY軸方向への移動と共に移動する。そして、ヘッド8がウエハ30の上方に位置すると、そのヘッド8のノズル9は下降する。下降したノズル9は、ニードル22によって突き上げられている半導体チップ31に接触してその半導体チップ31を吸着する。つまり、半導体チップ31はノズル9に保持される。ノズル9は、半導体チップ31を吸着すると、その半導体チップ31を吸着した状態で上昇する。ノズル9が上昇すると、ヘッド8は、基板搬送機構2に位置決めされている基板3に向かって移動する。このとき、ヘッド8は部品認識カメラ11の上方を通過する。部品認識カメラ11は、上方にある半導体チップ31を撮像する。例えば、この部品認識カメラ11による撮像の結果に基づいて、半導体チップ31とノズル9との位置ずれが特定され、その位置ずれによる影響が抑えられるように半導体チップ31の基板3への装着が行われる。例えば、基板3の実装点の上方にある位置に対して上述の位置ずれに応じた補正が行われ、その補正後の位置にノズル9が配置される。その後、ノズル9は下降して、その実装点に半導体チップ31を装着する。
このような本実施の形態における部品装着装置1は、半導体チップ31をピックアップする半導体チップピックアップ装置を備えている。半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置1の全体または一部から構成されていてもよい。また、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置1のうちの基板搬送機構2および部品供給部4を除く各構成要素からなる装置であってもよい。
図3は、部品装着装置1の半導体チップ31のピックアップに関わる構成の一例を示すブロック図である。
部品装着装置1は、ヘッド8およびウエハ供給部20を制御するメイン制御部15を備える。メイン制御部15は、第1制御線L1を介してヘッド8に接続され、ヘッド8を制御する。また、メイン制御部15は、第2制御線L2を介してウエハ供給部20に接続され、ウエハ供給部20を制御する。
ヘッド8は、ヘッド制御部81と、モータ82と、真空ポンプ83とを備える。ヘッド制御部81は、第1制御線L1を介してメイン制御部15に接続され、メイン制御部15による制御に基づいて、モータ82と真空ポンプ83とを制御する。モータ82は、ヘッド制御部81による制御に基づいて、ノズル9を昇降させる。真空ポンプ83は、ヘッド制御部81による制御に基づいて、ノズル9の内部空間の圧力を調整する。例えば、真空ポンプ83は、ノズル9の内部を負圧にする。これにより、ノズル9は、半導体チップ31を吸着して保持する。
ウエハ供給部20は、上述のエジェクタ21と、突き上げ制御部25と、コネクタ26とを備える。突き上げ制御部25は、第2制御線L2とコネクタ26とを介してメイン制御部15に接続され、メイン制御部15による制御に基づいて、エジェクタ21を制御する。エジェクタ21は、上述のニードル22と、モータ23とを備える。モータ23は、突き上げ制御部25による制御に基づいて、ニードル22を昇降させる。
つまり、本実施の形態における部品装着装置1の全てまたは一部を構成する半導体チップピックアップ装置は、ヘッド8と、突き上げ部であるエジェクタ21と、ヘッド制御部81と、突き上げ制御部25とを備える。ヘッド8は、半導体チップ31に接触して半導体チップ31を保持するためのノズル9を有する。エジェクタ21は、半導体チップ31を下方から突き上げるためのニードル22を有する。ヘッド制御部81は、ヘッド8が有するノズル9の昇降を制御する。突き上げ制御部25は、エジェクタ21が有するニードル22の昇降を制御する。
図4は、ノズル9およびニードル22を制御するための構成の一例を簡単に示す図である。
例えば、メイン制御部15は、ノズル9を昇降させるときには、ヘッド制御部81に対してノズル9の昇降を指示する。その結果、ヘッド制御部81は、その指示に基づいてヘッド8のモータ82を制御することによって、ノズル9を昇降させる。一方、メイン制御部15は、ニードル22を昇降させるときには、突き上げ制御部25に対してニードル22の昇降を指示する。その結果、突き上げ制御部25は、その指示に基づいてエジェクタ21のモータ23を制御することによって、ニードル22を昇降させる。
ここで、メイン制御部15は、第1制御線L1を介してヘッド8のヘッド制御部81に接続され、第2制御線L2を介してウエハ供給部20の突き上げ制御部25に接続されている。つまり、ヘッド制御部81および突き上げ制御部25は、互いに分離された部材(例えば電子基板)によって構成され、部品装着装置1における互に離れた部位に配置されている。したがって、メイン制御部15が第1制御線L1および第2制御線L2を介してヘッド制御部81および突き上げ制御部25に対して、ノズル9およびニードル22の昇降を同じタイミングで指示しても、それらの指示が実行されるタイミングにタイムラグが生じ易い。つまり、ノズル9およびニードル22の昇降を同期させようとしても、それらの昇降にタイムラグが生じ易い。このタイムラグの大きさは、一定ではなく、昇降の指示がされるたびに異なる。また、そのタイムラグの最大値は、例えば2msである。
また、半導体チップ31をピックアップするためには、ニードル22で半導体チップ31を突き上げながら、その半導体チップ31を吸着しているノズル9が上昇する必要がある。つまり、ニードル22とノズル9との間に半導体チップ31を挟ませた状態で、ニードル22とノズル9とを同期させて上昇させる必要がある。なお、このような上昇は、同期上昇とも呼ばれる。
しかし、メイン制御部15からニードル22およびノズル9へのそれらの現在位置に応じた指示に基づいて同期上昇が行われる場合には、上述のようなタイムラグがある。その結果、半導体チップ31を適切にピックアップできない可能性がある。
図5は、半導体チップ31が適切にピックアップされない例を示す図である。ここで、図5の(a)および(b)に示すように、半導体チップ31は、ウエハシート32に貼り付けられた状態でエジェクタ21に載置されている。
例えば、図5の(a)に示す例のように、ニードル22が上昇しながらウエハシート32を介して半導体チップ31を突き上げる前に、半導体チップ31を吸着しているノズル9の上昇が先に開始されると、半導体チップ31はノズル9から外れる可能性がある。
また、図5の(b)に示す例のように、半導体チップ31を吸着したノズル9が上昇する前に、ウエハシート32に接したニードル22が先に上昇して半導体チップ31を突き上げると、そのニードル22によって半導体チップ31がノズル9側に押し付けられて割れる可能性がある。
具体的には、上述のタイムラグが2msである場合、ニードル22とノズル9との間は、ウエハシート32および半導体チップ31を適切に挟み込むための間隔から、0.05mmだけずれ得る。その結果、図5の(a)および(b)に示す例が生じる可能性が十分にある。
そこで、本実施の形態におけるヘッド制御部81は、ノズル9およびニードル22の上昇を同期させるときには、ノズル9の上昇のモードを、位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える。
図6は、本実施の形態におけるモードの切り換えを伴うノズル9およびニードル22の動作を説明するための図である。
まず、ヘッド制御部81は、時刻t1において、モータ82を制御することによって、位置制御モードでノズル9を高速下降させる。位置制御モードは、ノズル9の現在位置を確認しながら目標位置までノズル9を昇降させるモードである。そして、ヘッド制御部81は、時刻t2において、ウエハシート32に貼り付けられている半導体チップ31から予め定められた高さの位置でノズル9を停止させる。この位置は、以下、所定位置とも呼ばれる。さらに、このとき、ヘッド制御部81は、ノズル9の昇降のモードを位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える。さらに、ヘッド制御部81は、真空ポンプ83を制御することによって、ノズル9によるエアの吸引を開始させる。定荷重制御モードは、ノズル9の位置決めを優先することなく、ノズル9にかかる荷重が閾値を超えないように、そのノズル9を上昇させるモードである。
一方、突き上げ制御部25は、時刻t1において、ニードル22を待機位置で待機させている。待機位置は、半導体チップ31の裏面(すなわちZ軸方向負側の面)から所定の距離だけZ軸方向負側に離れた位置(または高さ)であって、ニードル22が前回に昇降して戻された予め定められた位置である。また、ニードル22が待機位置にあるときには、ニードル22はウエハシート32に接触していない。突き上げ制御部25は、時刻t2においてノズル9が上述の所定位置に到達すると、ニードル22の上昇を開始させる。具体的には、突き上げ制御部25は、モータ23を制御することによって、ニードル22を上昇させて半導体チップ31およびウエハシート32に近づける。なお、ニードル22の上昇速度は、ノズル9の高速下降の速度よりも遅い。したがって、ニードル22は、低速上昇するとも言える。
時刻t3では、上昇するニードル22がウエハシート32を撓ませて、そのウエハシート32から半導体チップ31を引き剥がしながら、ウエハシート32を介して半導体チップ31を上方に突き上げる。そして、突き上げられた半導体チップ31は、待機しているノズル9に接触する。半導体チップ31がノズル9に接触すると、ノズル9は、既にエアの吸引を開始しているため、その半導体チップ31を吸着して保持する。
このように、本実施の形態では、図6の時刻t2に示すように、ヘッド制御部81は、ニードル22による半導体チップ31の突き上げが開始される前に、ノズル9を第1速度で下降させて半導体チップ31から隙間を空けた状態で停止させる。そして、ヘッド制御部81は、図6の時刻t3に示すように、ニードル22によって突き上げられる半導体チップ31がノズル9に接触するまでノズル9を待機させる。ここで、その第1速度は、ニードル22が上昇する第2速度よりも速い。すなわち、ノズル9は高速下降し、ニードル22は低速上昇する。
これにより、半導体チップ31から隙間を空けた状態で停止しているノズル9に、低速で上昇するニードル22によって突き上げられた半導体チップ31が接触する。したがって、ノズル9が高速で下降して停止することなく半導体チップ31に接触する場合よりも、半導体チップ31がノズル9から受ける衝撃荷重を抑えることができる。さらに、その停止しているノズル9は、固定されておらず、上述のように、半導体チップ31から受ける荷重が閾値以下に保たれるように上昇する。すなわち、ノズル9は、既に設定されている定荷重制御モードで上昇するため、その衝撃荷重をさらに抑えることができる。
そして、時刻t3以降、ニードル22が引き続き上昇すると、ノズル9は、そのニードル22の上昇に伴う荷重を、半導体チップ31を介して受ける。その荷重は、ノズル9に対して下方から上方に向けてかけられ、ヘッド8のモータ82のトルクに影響を与える。例えば、下方から上方に向けてノズル9に荷重がかけられると、そのノズル9を現在位置に留まらせようとモータ82においてトルクが発生する。ヘッド制御部81は、そのトルクの変動に基づいて、ノズル9の受ける荷重が閾値を超えないように、モータ82を制御する。つまり、ヘッド制御部81は、荷重の増加を検知し、その荷重が閾値未満の制御荷重値を超えると、その荷重が減少するようにノズル9を上昇させる。言い換えれば、ヘッド制御部81は、突き上げるニードル22からノズル9を逃がすように、ノズル9を上昇させる。これにより、閾値を超える荷重がノズル9にかからない状態で、ニードル22とノズル9とは、半導体チップ31を挟みながら上昇する。つまり、ニードル22とノズル9との間の距離が一定に保たれた状態で、ニードル22とノズル9との同期上昇が実行される。言い換えれば、ノズル9にかかる荷重が閾値以下に抑えられながら、半導体チップ31とノズル9とがニードル22によって下方から押し上げられる。
ニードル22は、時刻t4において、予め定められた高さまで上昇すると、その高さで停止する。なお、その高さは、同期上昇位置とも呼ばれる。ニードル22が停止すると、ヘッド制御部81は、定荷重制御モードを位置制御モードに切り換える。
このように、本実施の形態におけるヘッド制御部81は、図6の時刻t3~t4のように、突き上げ制御部25による制御によってニードル22が上昇しながら半導体チップ31を突き上げている状態で、半導体チップ31がノズル9に接触すると、ニードル22の上昇に伴って半導体チップ31からノズル9にかかる荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル9を上昇させる。
これにより、ノズル9はその位置に関わらず定荷重制御モードで上昇する。つまり、上昇するニードル22によって半導体チップ31がノズル9に押し付けられる場合には、そのノズル9にかかる荷重が閾値以下に保たれるようにノズル9が上昇する。したがって、ニードル22およびノズル9のそれぞれの位置に基づいてそれらを上昇させる位置制御モードの場合よりも、ニードル22とノズル9との間隔を一定に保つことができる。その結果、半導体チップ31がノズル9から外れたり、半導体チップ31が割れたりすることを抑えることができる。よって、半導体チップ31を適切にピックアップすることができる。
また、本実施の形態では、ヘッド制御部81は、荷重を示すパラメータを取得し、そのパラメータによって示される荷重が閾値以下に保たれるように、ノズル9を上昇させる。これにより、ノズル9にかかる荷重を適切に閾値以下に保つことができる。具体的には、ヘッド制御部81は、モータ82を制御することによって、ノズル9を昇降させ、モータ82にかかるトルクを上述のパラメータとして取得する。これにより、ノズル9を昇降させるモータ82のトルクに基づいて、荷重が閾値以下に保たれるため、荷重を検出するための特別なセンサを設ける必要がなく、装置構成の簡略化を図ることができる。
時刻t4の後、すなわち、ノズル9のモードが位置制御モードに切り換えられた後、時刻t5では、ヘッド制御部81は、ノズル9を高速上昇させる。また、突き上げ制御部25は、ニードル22を高速下降させる。これにより、ニードル22は、上述の待機位置に戻る。
図7は、本実施の形態における部品装着装置1の処理動作の一例を示すシーケンス図である。なお、その処理動作は、具体的には、ヘッド8とウエハ供給部20との間における処理動作である。
まず、メイン制御部15は、ヘッド8のヘッド制御部81に指示することによって、ヘッド8のノズル9の高速下降を開始させる(ステップS11)。つまり、ヘッド制御部81は、位置制御モードでモータ82を制御することによって、ノズル9を半導体チップ31に向けて高速に下降させる。
次に、ヘッド制御部81は、そのノズル9の現在位置(すなわち、現在の高さ)が所定位置に到達したか否かを判定する(ステップS12)。ここで、ヘッド制御部81は、ノズル9が所定位置に到達していないと判定すると(ステップS12のNo)、再びステップS12の処理を繰り返し実行する。
一方、ヘッド制御部81は、ノズル9が所定位置に到達したと判定すると(ステップS12のYes)、その所定位置にノズル9を停止させて、ノズル9のモードを、位置制御モードから定荷重制御モードに切り換える(ステップS13)。このとき、ヘッド制御部81は、荷重の閾値、制御荷重値、ノズル9の同期上昇位置、およびその同期上昇位置の許容範囲を設定してもよい。ノズル9の同期上昇位置は、同期上昇によって上昇するノズル9の目標とされる最も高い位置である。また、その許容範囲は、例えば同期上昇位置を中心に±ΔZだけZ軸方向に離れた位置間の範囲である。ΔZは、予め定められた距離であってもよい。そして、ヘッド制御部81は、真空ポンプ83をオンすることによって、ノズル9のエアの吸引を開始させる(ステップS14)。さらに、ヘッド制御部81は、ステップS14の処理が完了すると、ノズル9の準備が完了したことをウエハ供給部20に通知する(ステップS15)。
ウエハ供給部20の突き上げ制御部25は、ヘッド制御部81からメイン制御部15を介して、その準備完了の通知を受ける。突き上げ制御部25は、その準備完了の通知に応じて、エジェクタ21のモータ23を制御することによって、ニードル22の低速での上昇を開始させる(ステップS31)。このとき、突き上げ制御部25は、ニードル22の同期上昇位置を設定してもよい。このニードル22の同期上昇位置は、同期上昇によって上昇するニードル22の目標とされる最も高い位置である。そして、上昇するニードル22がウエハシート32に接触すると、そのニードル22は、ウエハシート32を介して半導体チップ31を突き上げながら上昇する(ステップS32)。
次に、突き上げ制御部25は、同期上昇位置にニードル22が到達したか否かを判定する(ステップS33)。ここで、突き上げ制御部25は、同期上昇位置にニードル22が到達していないと判定すると(ステップS33のNo)、ステップS32からの処理を繰り返し実行する。
一方、突き上げ制御部25は、同期上昇位置にニードル22が到達したと判定すると(ステップS33のYes)、ニードル22の上昇を停止させて、ニードル22の同期上昇位置への到達をヘッド8に通知する。
ヘッド8のヘッド制御部81は、突き上げ制御部25からメイン制御部15を介して、ニードル22の同期上昇位置への到達の通知を受ける。ヘッド制御部81は、その到達の通知に応じて、ノズル9の現在位置を特定し、その現在位置がノズル9の同期上昇位置の許容範囲内にあるか否か、すなわち、その現在位置が正常か否かを判定する(ステップS16)。ここで、ヘッド制御部81は、現在位置が正常でない、すなわち現在位置が許容範囲内にないと判定すると(ステップS16のNo)、異常終了する(ステップS20)。異常終了では、ヘッド8による作業が中断または停止される。そして、部品装着装置1に備えられているランプが点灯または点滅することによって、その異常終了が、部品装着装置1を用いる作業者に対して報知される。
このように、本実施の形態におけるヘッド制御部81は、ニードル22が停止したときのノズル9の現在位置を取得し、その現在位置が許容範囲外である場合には、ヘッド8による作業を中断または停止する。例えば、ニードル22によって突き上げられた半導体チップ31が高すぎたり低すぎたりする場合に、ノズル9が半導体チップ31を適切に保持せずに上昇する可能性がある。したがって、このような場合に、ヘッド8による作業が中断または停止することによって、その作業を異常終了することができる。その結果、異常な状態に基づく作業が継続して行われることを抑えて、早めに措置を取ることができる。
一方、ヘッド制御部81は、現在位置が正常であると判定すると(ステップS16のYes)、ノズル9のモードを、定荷重制御モードから位置制御モードに切り換える(ステップS17)。さらに、ヘッド制御部81は、モータ82を制御することによって、ノズル9の高速上昇を開始させる(ステップS18)。さらに、ヘッド制御部81は、その高速上昇の開始をウエハ供給部20に通知する(ステップS19)。
このように、本実施の形態におけるヘッド制御部81は、突き上げ制御部25による制御によってニードル22が半導体チップ31を突き上げた状態で停止すると、半導体チップ31を保持するノズル9を、そのノズル9の位置に基づいて上昇させる。これにより、半導体チップ31がピックアップされ易い高さまで突き上げられると、ノズル9は、荷重に関わらず、半導体チップ31を保持しながらノズル9の位置に基づいて上昇する。したがって、その半導体チップ31をピックアップして適切な位置まで移動させることができる。具体的には、ヘッド制御部81は、位置に基づくノズル9の上昇では、ノズル9の現在位置を取得し、現在位置から目標位置までノズル9を上昇させる。例えば、ノズル9の現在位置は、モータ82のエンコーダから取得される。これにより、現在位置から目標位置までノズル9を適切に上昇させることができる。
ウエハ供給部20の突き上げ制御部25は、ヘッド制御部81からメイン制御部15を介して、その高速上昇の開始の通知を受ける。突き上げ制御部25は、その高速上昇の開始の通知に応じて、エジェクタ21のモータ23を制御することによって、ニードル22の高速での下降を開始させる(ステップS35)。
以上のように、本実施の形態における部品装着装置1の半導体チップピックアップ装置は、位置制御モードと定荷重制御モードとを切り換えて半導体チップ31をピックアップする。これにより、半導体チップ31を適切にピックアップすることができる。
(その他の形態)
以上、本開示に係る半導体チップピックアップ装置などについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲に含まれてもよい。
以上、本開示に係る半導体チップピックアップ装置などについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲に含まれてもよい。
上記実施の形態では、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置1に組み込まれているが、部品装着装置1に組み込まれずに単独の装置として構成されていてもよい。この場合、半導体チップピックアップ装置は、例えば、ヘッド8と、メイン制御部15と、ウエハ供給部20とを備え、部品供給部4などを備えていない。また、半導体チップピックアップ装置は、部品装着装置1以外の装置に組み込まれていてもよい。
また、上記実施の形態では、ヘッド制御部81は、モータのトルクに基づいてノズル9を定荷重制御モードで上昇させるが、トルク以外のパラメータに基づいてノズル9を定荷重制御モードで上昇させてもよい。例えば、半導体チップピックアップ装置は、ノズル9にかかる荷重を検出するセンサを備え、そのセンサの検出結果を示すパラメータに基づいてノズル9を上昇させてもよい。
また、上記実施の形態では、図7のステップS13およびS31で、ノズル9およびニードル22の同期上昇位置がそれぞれ設定されるが、これらの同期上昇位置は予め設定されていてもよい。
なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)またはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態の半導体チップピックアップ装置などを実現するソフトウェアは、図7に示すフローチャートに含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。
なお、以下のような場合も本開示に含まれる。
(1)上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記RAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
(2)上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記RAMには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
(3)上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ICカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ICカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ICカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
(4)本開示は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD-ROM、MO、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本開示は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(5)上記実施の形態及びその他の形態を組み合わせてもよい。
本開示は、例えば半導体チップを扱う装置およびシステムなどに利用可能である。
1 部品装着装置
2 基板搬送機構
3 基板
4 部品供給部
5 テープフィーダ
6 Y軸ビーム
7 X軸ビーム
8 ヘッド
8a 結合プレート
9 ノズル
11 部品認識カメラ
12 基板認識カメラ
15 メイン制御部
20 ウエハ供給部
21 エジェクタ(突き上げ部)
22 ニードル
23 モータ
25 突き上げ制御部
26 コネクタ
30 ウエハ
31 半導体チップ
32 ウエハシート
81 ヘッド制御部
82 モータ
83 真空ポンプ
2 基板搬送機構
3 基板
4 部品供給部
5 テープフィーダ
6 Y軸ビーム
7 X軸ビーム
8 ヘッド
8a 結合プレート
9 ノズル
11 部品認識カメラ
12 基板認識カメラ
15 メイン制御部
20 ウエハ供給部
21 エジェクタ(突き上げ部)
22 ニードル
23 モータ
25 突き上げ制御部
26 コネクタ
30 ウエハ
31 半導体チップ
32 ウエハシート
81 ヘッド制御部
82 モータ
83 真空ポンプ
Claims (8)
- 半導体チップに接触して前記半導体チップを保持するためのノズルを有するヘッドと、
前記半導体チップを下方から突き上げるためのニードルを有する突き上げ部と、
前記ヘッドが有する前記ノズルの昇降を制御するヘッド制御部と、
前記突き上げ部が有する前記ニードルの昇降を制御する突き上げ制御部とを備え、
前記ヘッド制御部は、
前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが上昇しながら前記半導体チップを突き上げている状態で、前記半導体チップが前記ノズルに接触すると、前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる、
半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、前記ノズルの上昇では、
前記荷重を示すパラメータを取得し、前記パラメータによって示される前記荷重が前記閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる、
請求項1に記載の半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、
モータを制御することによって、前記ノズルを昇降させ、
前記ノズルの上昇では、
前記モータにかかるトルクを前記パラメータとして取得する、
請求項2に記載の半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、さらに、
前記ニードルによる半導体チップの突き上げが開始される前に、前記ノズルを第1速度で下降させて前記半導体チップから隙間を空けた状態で停止させ、前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップが前記ノズルに接触するまで前記ノズルを待機させ、
前記第1速度は、前記ニードルが上昇する第2速度よりも速い、
請求項1に記載の半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、さらに、
前記突き上げ制御部による制御によって前記ニードルが前記半導体チップを突き上げた状態で停止すると、前記半導体チップを保持する前記ノズルを、前記ノズルの位置に基づいて上昇させる、
請求項1に記載の半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、
前記位置に基づく前記ノズルの上昇では、
前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置から目標位置まで前記ノズルを上昇させる、
請求項5に記載の半導体チップピックアップ装置。 - 前記ヘッド制御部は、さらに、
前記ニードルが停止したときの前記ノズルの現在位置を取得し、前記現在位置が許容範囲外である場合には、前記ヘッドによる作業を中断または停止する、
請求項5に記載の半導体チップピックアップ装置。 - ニードルが上昇しながら半導体チップを突き上げる第1ステップと、
前記ニードルによって突き上げられる前記半導体チップにノズルが接触して前記半導体チップを保持する第2ステップと、
前記ニードルの上昇に伴って前記半導体チップから前記ノズルにかかる荷重が閾値以下に保たれるように、前記ノズルを上昇させる第3ステップと、
を含む半導体チップピックアップ方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022093658A JP2023180386A (ja) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 半導体チップピックアップ装置および半導体チップピックアップ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022093658A JP2023180386A (ja) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 半導体チップピックアップ装置および半導体チップピックアップ方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023180386A true JP2023180386A (ja) | 2023-12-21 |
Family
ID=89307171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022093658A Pending JP2023180386A (ja) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 半導体チップピックアップ装置および半導体チップピックアップ方法 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023180386A (ja) |
-
2022
- 2022-06-09 JP JP2022093658A patent/JP2023180386A/ja active Pending
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