JP2504601B2 - 半導体チップ用ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置（ICやLSI等）のよう
な半導体装置における半導体チップを、ウエハシートや
チップトレイ等の箇所から真空吸着コレットでピックア
ップし、リードフレーム上面にダイボンディングすべく
搬送するためや半導体チップの姿勢を修正するためのテ
ーブルに搬送するため等に用いるピックアップ装置の構
造に関するものである。

〔従来の技術的背景〕

この種のピックアップ装置は、先行技術の例えば実開
昭57-110943号公報等に開示されているように、左右移
動及び上下移動するコレットホルダーに真空吸着コレッ
ト（吸引通路が下端面に開口している）を装着し、作業
台のウエハシートやチップトレイ等における半導体チッ
プに向かって真空吸着コレットとコレットホルダーとを
一体的に下降させ、真空吸着コレットの筒状の下端面で
半導体チップを真空吸着した状態でピックアップし、次
いでコレットホルダーを横移動させ、ダイボンディング
する作業台上のリードフレーム等に向かって下降せし
め、このリードフレーム等の所定位置で真空吸着コレッ
トの真空吸着を切ってセットするように構成されてい
る。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕

このピックアップ装置における真空吸着コレット付き
のコレットホルダーを上下移動及び横移動させる距離や
タイミング等のデータは予めコンピュータの記憶部に入
力しておき、そのデータに基づいて制御用の駆動モータ
であるステッピングモータをパルス制御し、真空吸着コ
レットを所定の距離だけ上下動させたり、横移動させる
ことが行われている。

例えば、チップトレイからのピックアップ行程では、
コレットホルダーの上下動距離は、当該コレットホルダ
ー上昇位置における真空吸着コレットの下端から作業台
のチップトレイ上の半導体チップの上面迄の距離を基準
とし、その基準距離だけコレットホルダーを昇降動させ
るのである。

ところで、真空吸着すべき半導体チップの大きさを変
更したり、真空吸着コレットの摩耗等により、当該真空
吸着コレットを交換する必要があり、この場合、コレッ
トホルダーに対して真空吸着コレットを付け替える作業
を実行しなければならない。

この付け替え作業において、例えばコレットホルダー
の基準高さ位置に対して真空吸着コレットを下方に突出
する量が大きくなるようにずれて取り付けた場合、付け
替える前のコレットホルダーの上下動距離のデータのま
まステッピングモータを所定パルス数だけ駆動させて下
降させると、コレットホルダーの下降量が大き過ぎるの
で、真空吸着コレットの下端面が作業台における半導体
チップに強い衝撃で衝突することになり、真空吸着コレ
ットや半導体チップを破損するという事故が発生する。

反対に、コレットホルダーに対して真空吸着コレット
を高い位置方向にずれて取付けると、コレットホルダー
の下降下限において真空吸着コレットの下端面と半導体
チップ上面との間に余分の隙間ができるから、リードフ
レーム上等に対して下降させて半導体チップを載置する
ときに、前記の隙間のため半導体チップを自由落下させ
ることになり、半導体チップの設置位置ずれ等の不都合
が生じるのであった。

これらの不都合を回避するため、従来の技術では、真
空吸着コレットの付け替え作業に際して、第８図に示す
ように、作業台１上に基準高さ（H1）となる治具２を載
置する一方、コレットホルダー３をコンピュータに記憶
させたデータに基づき所定量だけ下降させると、コレッ
トホルダー３の下面から作業台１までの高さが前記基準
高さ（H1）になる。

次いで、その下降位置で真空吸着コレット４を付替え
するのであり、この場合、新しい真空吸着コレット４の
下端面が治具２の上面にきっちりと接当する状態でコレ
ットホルダー３に固着する必要があり、この取付け寸法
が狂うと、前述のような不都合が生じるので、その取付
け調節の手間が至極面倒である。

また第９図に示すように、筒状の真空吸着コレット５
の外径を筒軸線の中途部で大小異なるように形成し（図
示実施例では、下部を大径とするが反対に上部を大径に
しても同じである）、その段付き部６をコレットホルダ
ー３の下端面等にきっちりと接当する状態で固着ことが
考えられるが、この場合には、真空吸着コレット５に段
付けという特殊加工を施す必要があり、工作費用が嵩む
という問題があった。

本発明は、これらの問題を解決することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、制御用駆動モータ
により上下動する支持体に、コレットホルダーを上下方
向に摺動自在に装着し、該コレットホルダーを下向き付
勢すると共にその下降下限をストッパにて規制するよう
に構成し、該コレットホルダーには半導体チップを真空
吸着するための真空吸着コレットを着脱自在に装着し、
前記支持体には、前記コレットホルダーの高さ位置を検
出するセンサーを設け、該センサーによる検出信号にて
前記制御用駆動モータによる支持体の昇降量を補正する
ように構成したものである。

〔発明の作用及び効果〕

この構成によれば、真空吸着コレットがコレットホル
ダーに着脱自在に取付き、コレットホルダーは支持体に
対し上下に摺動自在に装着され、且つコレットホルダー
が下向きに付勢され、さらにコレットホルダーの下降下
限をストッパで規制されているから、支持体の昇降動
中、特に下降中に真空吸着コレットの下端面が半導体チ
ップ等の他のものに衝突しない限りコレットホルダーは
ストッパに接当して支持体に対して最も下の位置に保持
された状態のまま、コレットホルダーと真空吸着コレッ
トとが支持体と共に昇降することになる。

そして、支持体の下降時に真空吸着コレットの下端が
半導体チップ等に接当すると、当該真空吸着コレットと
共にコレットホルダーは下向き付勢力に抗して支持体に
対して上昇する。つまり、支持体におけるストッパから
離れるようにコレットホルダーは上昇する。

一方、前記支持体に設けたセンサーでは、当該支持体
に対するコレットホルダーの高さ位置を検出するもの
で、コレットホルダーが前記ストッパから離れて一定量
上昇したことを感知して検出信号を出すので、コレット
ホルダーに対する真空吸着コレットの取付け高さのずれ
量は、新旧真空吸着コレットの取替の前と後との支持体
の下降距離の差に相当するから、その差を補正して支持
体を昇降させるだけで、正確な支持体の昇降量を得るこ
とができる。

このように、本発明に従えば、コレットホルダーに対
する真空吸着コレットの取替え作業時における熟練の必
要な調整作業が不要となって、作業が至極簡単になると
共に作業時間の短縮も達成できるという顕著な効果を奏
する。

また、真空吸着コレット等に特別の加工を施す必要が
ないから、コストの低減にも繋がるという効果も有する
のである。

〔実施例〕

次に実施例について説明すると、ピックアップ装置の
概略図を示す第１図において、符号10は、側面視Ｌ字状
の支持体11を昇降自在に支持する本体部で、該本体部10
に設けたステッピングモータ等の制御用駆動モータ12及
び図示しないラック・ピニオン等の伝動部を介して支持
体11を昇降駆動し、支持体11には真空吸着コレット13を
着脱自在に装着したコレットホルダー14を昇降動自在に
装着する。

この構成を第２図〜第４図を参照して詳述すると、前
記支持体11の平面視二股状の先端部11aには、縦長のス
ライダブロック15をピン16、ボルト17等により固着し、
該スライダブロック15の前面には、側面視Ｌ字状のコレ
ットホルダー14を上下摺動自在に装着するのであり、符
号18はコレットホルダー14に取付く摺動部材である。

また、符号19は前記スライダブロック15の下端に固着
したストッパで、前記コレットホルダー14がストッパ19
箇所以下に下降しないように規制している。

符号20は前記コレットホルダー14を下向きに付勢する
左右一対のばねで、該各ばね20の上端はコレットホルダ
ー14から左右に突出する係止ピン21に係止し、ばね20の
下端は、支持体11から突設したＬ字状の取付けボルト2
2,22に係止する。

コレットホルダー14の先端部は割溝23に連通する上下
の取付け孔24に真空吸着コレット13を着脱自在に嵌挿
し、前記割溝23部をボルト25で締着することにより位置
固定するものである。

符号26は前記スライダブロック15の上端に固着したセ
ンサーで、該センサー26の先端（検出部）を、コレット
ホルダー14の上端等の基準部27に接近するように臨ませ
てあり、センサー26は磁気抵抗式等の非接触型の磁気セ
ンサー、金属の静電容量を利用した非接触式センサーや
レーザ光の遮断量により位置検出する光センサーを用い
ているが、前記基準部27に接触するようにした差動変圧
器または直線ポテンショメータ等の接触式のセンサーを
用いても良い。

そして、前記センサー26の検出高さ位置26a（例えば
中心線）に前記基準部27の上端が位置したとき検出信号
（ON）を出すようにセットし、上下長さ（H3）のコレッ
トホルダー14がストッパ19に接当している状態のとき、
基準部27の上端と前記検出高さ位置26aとの上下間隔
（ΔＬ）だけあけておく。この場合、センサー26を検査
部が下向きとなるように設けて、基準部27に臨ませても
良い。

また、制御手段であるマイクロコンピュータ等のコン
トローラ28は前記センサー26からの検出信号を受けて所
定の演算等を実行して必要な数のパルス信号を出し、制
御用駆動モータ12を所定量だけ駆動してコレットホルダ
ー14を必要な距離だけ昇降駆動するものであり、例え
ば、第５図に示すように、供給用の作業台29上面のチッ
プトレイ30から半導体チップをピックアップして経路Ａ
で真空吸着コレット13を上昇させ、次いで経路Ｂで横移
動し、ボンディング用の作業台31上面のリードフレーム
32に半導体チップを載置するべく、経路Ｃで下降し、半
導体チップの載置後、経路Ｄで上昇、経路Ｅで横移動、
経路Ｆで下降するという往復移動を繰り返す。

なお、経路ＡとＦの昇降量を（L1）、経路ＣとＤの昇
降量を（L2）とする。

次に前記コントローラ28による制御を、第６図及び第
７図のフローチャートに従って説明する。

まず、第６図のスタート及び初期値設定に続くステッ
プS1では第７図に示すフローチャートのような真空吸着
コレット13の高さ位置補正サブルーチンを実行し、これ
による補正値（Zo）をステップS2で演算・記憶し、次い
でステップS3で前記補正値（Zo）に基づいて、前記経路
経路A,F及び経路C,Dにおける真空吸着コレット13の高さ
（上下）方向の移動量（L1），（L2）を演算し、記憶さ
せ、このデータに基づき所定のパルス信号を与えて制御
用駆動モータ12を所定の順序で、且つ所定のタイミング
で正逆駆動する制御を実行させるのである（ステップS
4）。

この場合、例えば、取替え前の古い真空吸着コレット
13を、その下端面からコレットホルダー14の先端部下面
までの取付け高さ寸法（H2）で取付けてあるとし、この
とき支持体11を上昇上限位置にセットし、作業台29上の
チップトレイ30や半導体チップ等の被接触部の上面から
真空吸着コレット13の下端までの高さ寸法（Lo）とする
とき、実際の支持体11の昇降量（L1＝Lo＋ΔＬ）となる
（第２図参照）。

この昇降量に対応する数のパルス信号をコントローラ
28で演算して、制御用駆動モータ12を駆動すれば、経路
A,Fでの昇降制御ができるし、同様にして経路C,Dでの昇
降量（L2）も演算して昇降制御できるのである。

コレットホルダー14に対して真空吸着コレット13を取
替えた場合の補正の制御を、概略説明すると、前記支持
体11に設けたセンサー26では、当該支持体11に対するコ
レットホルダー14の高さ位置を検出するもので、基準位
置に位置固定したセンサー26に対してコレットホルダー
14が前記ストッパ19から離れて一定量（ΔＬ）上昇した
か否かを判別できるものであり、このコレットホルダー
14に対して真空吸着コレット13を取替えた場合に、その
取替え前後の高さ位置ずれの差を演算し、これを補正値
として支持体11の昇降量を決めるものであり、その一つ
の実施例は真空吸着コレット13の取替え時に１回だけ学
習することで、常時センサーによる検出は実行しない。

まず作業者がコレットホルダー14から古い真空吸着コ
レットを取り除いて新しい真空吸着コレット13を固定す
る。

この場合、新しい真空吸着コレット13の取付け高さ寸
法（H2）が古いものに比べΔＨだけ大きいとき、換言す
ると、真空吸着コレット13の取付けがΔＨだけ下にづれ
たときには、支持体11の昇降量L1＝Lo＋ΔＬ−ΔＨとな
り、このΔＨに対応する分だけ、制御用駆動モータ12の
駆動量を少なくすれば、支持体11の下降下限において新
しい真空吸着コレット13の下端面が被接触部にきっちり
と過不足なく接当することができるのである。

反対に、新しい真空吸着コレット13の取付けが古いも
のに比べてΔＨだけ上にずれたときには、支持体11の昇
降量（L1＝Lo＋ΔＬ＋ΔＨ）にすれば良いのである。

従って、第７図のフローチャートのスタートに次いで
ステップP1で、制御用駆動モータ12を原点復帰させ（Ｔ
を０にする）、ステップP2で前記制御用駆動モータ12に
与えるパルス数（ｉ）を計数するパルスカウンターをク
リアする（ｉを０にする）。

次いで手動スイッチ等で１パルスづつ信号を与えて制
御用駆動モータ12を作動させ、支持体11を下降させる。
例えば１パルスの信号ついて支持体11が0.1mm移動する
ものとする。

ステップP3で、コレットホルダー14における基準部27
の上端が前記センサー26の検出高さ位置26a（例えば中
心線）に位置したか否かを判別する。

センサー26がONでないとき（ステップP3でnoと判別す
るとき）には、真空吸着コレット13の下端面が前記チッ
プトレイ30等の被接触部に接当していないから、ステッ
プP4でさらに１はパルスだけ信号を出して制御用駆動モ
ータ12を所定距離だけ下降するように作動させ、パルス
カウンターでは、パルス数をｉを１だけ進める（ステッ
プP5）。

このようにして、ステップP3でyesと判別するまで、
ステップP4とステップP5の作動を繰り返す。

ステップP3でyesのときには、真空吸着コレット13の
下端面が前記チップトレイ30等の被接触部に接当し、そ
の状態でコレットホルダー14がストッパ19から離れて
（ΔＬ）だけ上昇し、当該コレットホルダー14における
基準部27の上端が前記センサー26の検出高さ位置26a
（例えば中心線）に位置することになる。

この状態での前記パルスカウンターでのパルス数
（ｉ）のデータをセットし（ステップP6）、そのデータ
をコントローラ28に記憶させる（ステップP7）。

このパルス数（ｉ）のデータは、真空吸着コレット13
を取替えた後の新しいものについての支持体11の所定の
昇降量に対応するものであり、その前の古い真空吸着コ
レット13の場合の支持体11についてのパルス数（ｉ）の
データと比較演算して、例えば、その差がΔｉパルス数
だけ多い（少ない）ときには、古い真空吸着コレットの
取付け位置より新しい真空吸着コレット13の取付け位置
が上側（下側）に（ΔＨ）だけずれて取付いているもの
として、前記ステップS2で補正値（Zo）を演算・記憶
し、前記経路経路A,F及び経路C,Dにおける真空吸着コレ
ット13の高さ（上下）方向の移動量（L1），（L2）を演
算し、以後の制御用駆動モータ12を駆動させるときのパ
ルス信号数を減じた状態（加算した状態）で作動させれ
ば良いのである。

なお、以上の説明から理解できるように、コレットホ
ルダー14に対する取替えたのちの真空吸着コレット13の
取付け高さのずれ（ΔＨ）は、前記古い場合のパルス数
（ｉ）と新しい場合のパルス数（ｉ）の差（Δｉ）に相
当するから、前記補正作業において支持体11の下降作業
を上昇上限位置からする必要はなく、任意の高さから開
始しても良いので、補正作業に伴う時間ロスも少なくで
きる。

また、センサー26による検出を、真空吸着コレット13
の取替時のみ作動させて、補正を実行するという、いわ
ゆる学習制御を実行すれば、常時作動させているセンサ
ー26でコレットホルダー14の上端等の基準部27を検出
し、これの判断で制御用駆動モータ12のON・OFFを制御
するのに比べ、センサー26の故障による制御不良の発生
を極端に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の概略図、第２図は第３図のII-II視要部
側断面図、第３図は平面図、第４図は正面図、第５図は
行程説明図、第６図及び第７図はフローチャート、第８
図は従来技術の側断面図、第９図は他の従来技術の側断
面図である。 1,29,31……作業台、２……治具、３、14……コレット
ホルダー、4,5,13……真空吸着コレット、６……段付き
部、10……本体部、11……支持体、12……制御用駆動モ
ータ、15……スライダブロック、19……ストッパ、20…
…ばね、26……センサー、27……基準部、28……コント
ローラ、30……チップトレイ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御用駆動モータにより上下動する支持体
   に、コレットホルダーを上下方向に摺動自在に装着し、
   該コレットホルダーを下向き付勢すると共にその下降下
   限をストッパにて規制するように構成し、該コレットホ
   ルダーには半導体チップを真空吸着するための真空吸着
   コレットを着脱自在に装着し、前記支持体には、前記コ
   レットホルダーの高さ位置を検出するセンサーを設け、
   該センサーによる検出信号にて前記制御用駆動モータに
   よる支持体の昇降量を補正することを特徴とする半導体
   チップ用ピックアップ装置。