JP3504204B2 - 半導体チップ移送ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを吸
着して移送する半導体チップ移送ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップを吸着するコレット
（吸着ノズル）を並列して２個設けたものとして、例え
ば特開平１１−２３３５５５号公報が挙げられる。この
２個のコレットのＸＹ軸方向の移動は、同一の機構で行
われる。２個のコレットのＺ軸（上下）方向の移動は、
一方のコレットで例えばトレーに収納された半導体チッ
プを吸着保持する時は、他方のコレットが隣接する半導
体チップに接触して悪影響を及ぼさないように、他方の
コレットは一方のコレットより上昇した状態にある必要
がある。

【０００３】そこで、２個のコレットのＺ軸駆動は、次
に述べるような構造でそれぞれ単独に行われている。Ｚ
軸モータと、このＺ軸モータで駆動される２個のカム
と、この２個のカムによりそれぞれ単独に上下動させら
れる２個のカム側のスライダーと、Ｙ軸方向に延び前記
２個のカム側のスライダーにより上下動させられる２個
の案内バーと、上下動可能に設けられ、前記２個の案内
バーにより上下動させられる２個の吸着アームとを備
え、この２個の吸着アームに２個のコレットがそれぞれ
設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、２個
のコレットを有する２個の吸着アームに対して、それぞ
れ案内バー、スライダー、カム等及び吸着アーム、案内
バー、スライダー等をガイドする複数のガイド機構等の
多くの部材を有し、構造が非常に複雑で高価な装置とな
る。

【０００５】本発明の課題は、構造が簡単で安価なボン
ディング装置が得られる半導体チップ移送ヘッドを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１の手段は、ＸＹ軸方向及びＺ軸方向に駆
動させられる吸着アームと、この吸着アームに固定され
たコレット保持板と、このコレット保持板に上下動可能
に設けられた２個のコレットと、前記コレット保持板に
設けられ、前記２個のコレットをそれぞれ上下駆動させ
る２個のソレノイドとを備え、前記コレット保持板は、
前記吸着アームに固定された第１のコレット保持板と、
この第１のコレット保持板に固定された第２のコレット
保持板とからなり、第１及び第２のコレット保持板にそ
れぞれ前記コレット及び前記ソレノイドが設けられ、前
記第１及び第２のコレット保持板は、該第１及び第２の
コレット保持板に設けられたそれぞれのコレットの軸心
に対して直角方向にそれぞれ支点部を設け、この支点部
を中心として揺動可能に設けられていることを特徴とす
る。

【０００７】

【０００８】 上記課題を解決するための本発明の第２
の手段は、上記第１の手段において、前記第１のコレッ
ト保持板に設けられたコレットの下面は、凹形形状とな
っており、前記第２のコレット保持板に設けられたコレ
ットの下面は、フラットとなっていることを特徴とす
る。

【０００９】 上記課題を解決するための本発明の第３
の手段は、上記第１及び第２の手段において、前記コレ
ットの上端部に固定された検知部材と、この検知部材に
対応して前記コレット保持板の上面に固定された検知部
材とからなる前記コレットの下降位置を検知する検知手
段を有することを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１及び
図２により説明する。図示しない駆動手段でＸＹ軸方向
に移動させられる吸着アーム１には、第１のコレット保
持板２Ａが調整用固定ねじ３及び支点ねじ４により固定
されている。第１のコレット保持板２Ａには、第２のコ
レット保持板２Ｂが調整用固定ねじ５及び支点ねじ６に
よって固定されている。ここで、調整用固定ねじ３及び
５が挿通される第１のコレット保持板２Ａのねじ穴２ａ
及び２ｂは縦長穴となっている。支点ねじ４及び６は、
吸着アーム１及び第２のコレット保持板２Ｂに設けられ
た後記するコレット機構１０Ａ及び１０Ｂのコレット軸
１１の垂直軸心に対して直角となっている。

【００１２】第１、第２のコレット保持板２Ａ、２Ｂに
は、コレット機構１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ設けられて
いる。ここで、コレット機構１０Ａと１０Ｂとは、それ
ぞれ同じ機構となっている。そこで、同じ又は相当部材
には同一符号を付して説明する。コレット機構１０Ａ、
１０Ｂは次のような構成となっている。

【００１３】第１、第２のコレット保持板２Ａ、２Ｂに
は、それぞれコレット軸１１が上下動可能に設けられ、
コレット軸１１の下端にはコレット１２が固定されてい
る。ここで、コレット機構１０Ａのコレット１２の下面
は、凹形形状の吸着部となっており、コレット機構１０
Ｂのコレット１２の下面は、フラットとなっている。コ
レット軸１１の上端部には上部板１３が固定されてい
る。

【００１４】コレット１２には吸着穴１２ａが設けら
れ、コレット軸１１には吸着穴１２ａに連通する垂直穴
１１ａが設けられている。上部板１３には前記垂直穴１
１ａに連通するように横穴１３ａが設けられ、横穴１３
ａには、図示しないパイプの一端が接続され、パイプの
他端は図示しない真空源に接続されている。

【００１５】上部板１３のＵ字状部には、接点棒１４が
固定されており、接点棒１４の端部には端子１５が固定
されている。上部板１３より露出した接点棒１４の部分
に対応して、第１のコレット保持板２Ａ、２Ｂの上面に
は、接点ピン１６が固定されている。前記端子１５は図
示しない検知器に接続されており、接点棒１４が接点ピ
ン１６に接触したか否かを検知するようになっている。

【００１６】第１、第２のコレット保持板２Ａ、２Ｂに
は、プッシュプルソレノイド２０の磁性材よりなる作動
体２１を下方に向けて該プッシュプルソレノイド２０が
配設されており、作動体２１には上下動軸２２が螺合さ
れている。プッシュプルソレノイド２０は第１、第２の
コレット保持板２Ａ、２Ｂの上面よりそれぞれ固定ねじ
２３により第１、第２のコレット保持板２Ａ、２Ｂに固
定されている。プッシュプルソレノイド２０の上下動軸
２２には、上下動板２４が上下動可能に嵌挿されてお
り、上下動板２４は前記コレット軸１１に固定されてい
る。そして、コレット軸１１を下方に付勢するように、
上下動板２４上の上下動軸２２の部分にはばね２５が設
けられている。

【００１７】コレット機構１０ＡのＹ軸方向の調整は、
調整用固定ねじ３を緩め、支点ねじ４を少し緩める。こ
れにより、第１及び第２のコレット保持板２Ａ及び２Ｂ
は支点ねじ４を中心として揺動可能となる。そこで、第
１及び第２のコレット保持板２Ａ及び２Ｂを支点ねじ４
を中心として揺動させてコレット１２のＹ軸方向の下面
を水平にし、調整用固定ねじ３及び支点ねじ４を締め付
けて第１及び第２のコレット保持板２Ａを吸着アーム１
に固定する。

【００１８】コレット機構１０ＢのＸ軸方向の調整は、
調整用固定ねじ５を緩め、支点ねじ６を少し緩める。こ
れにより、第２のコレット保持板２Ｂは支点ねじ６を中
心として揺動可能となる。そこで、第２のコレット保持
板２Ｂを支点ねじ６を中心として揺動させてコレット１
２のＸ軸方向の下面を水平にし、調整用固定ねじ５及び
支点ねじ６を締め付けて第２のコレット保持板２Ｂを第
１のコレット保持板２Ａに固定する。

【００１９】次に作用について説明する。１例として、
本実施の形態に示す半導体チップ移送ヘッドを特開平１
１−２３３５５５号公報に示すように、バンプボンディ
ング装置に適用した場合について説明する。

【００２０】まず、コレット機構１０Ａのコレット１２
で図示しないトレー内の半導体チップを吸着保持・移送
して図示しないボンドステージに半導体チップを載置す
る動作について説明する。この場合は、半導体チップの
上面の電極を擦ったり、傷を付けたりという悪影響を及
ぼさないように、コレット機構１０Ａのコレット１２で
吸着保持するようにする。

【００２１】吸着アーム１が図示しないＸＹ軸駆動手段
でＸＹ軸方向に移動させられ、コレット機構１０Ａのコ
レット１２がトレーに収納された半導体チップの上方に
位置すると、コレット機構１０Ｂのプッシュプルソレノ
イド２０がオンとなる。これにより、図２（ｂ）に示す
ように、コレット機構１０Ｂの作動体２１が上方に吸引
され、作動体２１と共に上下動軸２２が上昇する。上下
動軸２２が上昇すると、上下動板２４を介してコレット
機構１０Ｂのコレット１２が上昇する。この場合、コレ
ット機構１０Ａのプッシュプルソレノイド２０はオフ状
態であるので、作動体２１及び上下動軸２２の自重でコ
レット１２は下降しており、接点棒１４が接点ピン１６
に接触した状態にある。即ち、コレット機構１０Ｂのコ
レット１２はコレット機構１０Ａのコレット１２に対し
て上昇した状態にある。

【００２２】続いて吸着アーム１が図示しないＺ軸駆動
手段で下降し、この下降の途中又は半導体チップの僅か
に上方に位置すると、コレット機構１０Ａのコレット１
２の真空吸引がオンとなる。即ち、図示しない真空源よ
りコレット機構１０Ａの上部板１３の横穴１３ａ、コレ
ット軸１１の垂直穴１１ａ、コレット１２の吸着穴１２
ａが真空吸引される。コレット機構１０Ａのコレット１
２が下降して半導体チップに当接又は半導体チップの僅
かに上方に位置すると、トレー内の半導体チップはコレ
ット機構１０Ａのコレット１２に吸着保持される。

【００２３】このように、コレット機構１０Ａのコレッ
ト１２で半導体チップを吸着保持する時、コレット機構
１０Ｂのコレット１２はコレット機構１０Ａのコレット
１２より上昇した位置にあるので、トレー内の他の半導
体チップに接触しなく悪影響を与えない。また仮に、コ
レット機構１０Ａのコレット１２で半導体チップを吸着
動作中にコレット機構１０Ｂのコレット１２が例えばト
レーの上面等に接触しても、ばね２５が撓んで上下動軸
２２に対して相対的に上昇でき、何ら支障は生じない。

【００２４】また図２（ｂ）に示すように、コレット機
構１０Ａのプッシュプルソレノイド２０がオフの状態の
場合には、コレット１２、コレット軸１１及び上部板１
３は自重で下降し、接点棒１４が接点ピン１６に接触し
導通状態にある。またコレット機構１０Ｂのプッシュプ
ルソレノイド２０がオンの状態の場合には、接点棒１４
は接点ピン１６より離れた状態にある。即ち、接点棒１
４と接点ピン１６の導通状態を検知することにより、プ
ッシュプルソレノイド２０をオン又はオフにした場合、
コレット１２が確実に下降状態にあるか上昇状態にある
かを検知でき、コレット１２の誤動作を検出できる。

【００２５】前記したように、コレット機構１０Ａのコ
レット１２に半導体チップが吸着保持されると吸着アー
ム１は上昇し、ＸＹ軸方向に駆動されて図示しないボン
ドステージの上方に移動する。次に吸着アーム１は下降
し、図２（ａ）の状態で半導体チップを吸着保持したコ
レット機構１０Ａのコレット１２がボンドステージの僅
かに上方に位置すると、コレット１２の真空がオフとな
り、半導体チップはボンドステージ上に載置される。次
に吸着アーム１は上昇し、コレット機構１０Ｂのプッシ
ュプルソレノイド２０はオフとなり、作動体２１及び上
下動軸２２の自重で該作動体２１及び上下動軸２２が下
降し、上下動板２４を介してコレット１２は下降して接
点棒１４が接点ピン１６に接触した状態となる。

【００２６】次にバンプが形成された半導体チップをボ
ンドステージからコレット機構１０Ｂのコレット１２で
吸着保持・移送して図示しないバンプ整形ステージに載
置又は前記したトレーの元の収納部に収納する動作につ
いて説明する。

【００２７】吸着アーム１がＸＹ軸方向に移動させら
れ、コレット機構１０Ｂのコレット１２がボンドステー
ジの上方に位置すると、コレット機構１０Ａのプッシュ
プルソレノイド２０がオンとなる。これにより、図２
（ａ）に示すように、コレット機構１０Ａの作動体２１
が上方に吸引され、作動体２１と共に上下動軸２２が上
昇する。上下動軸２２が上昇すると、上下動板２４を介
してコレット機構１０Ａのコレット１２が上昇する。こ
の場合、コレット機構１０Ｂのプッシュプルソレノイド
２０はオフ状態であるので、作動体２１及び上下動軸２
２の自重で該作動体２１及び上下動軸２２が下降し、上
下動板２４を介してコレット１２は下降して接点棒１４
が接点ピン１６に接触した状態となる。即ち、コレット
機構１０Ａのコレット１２はコレット機構１０Ｂのコレ
ット１２に対して上昇した状態にある。

【００２８】続いて吸着アーム１が下降し、この下降の
途中又は半導体チップの僅かに上方に位置すると、コレ
ット機構１０Ｂのコレット１２の真空吸引がオンとな
る。コレット機構１０Ｂのコレット１２が下降して半導
体チップの僅かに上方に位置すると、ボンドステージ上
の半導体チップはコレット機構１０Ｂのコレット１２に
吸着保持される。

【００２９】次に吸着アーム１は上昇し、ＸＹ軸方向に
駆動されてバンプ整形ステージ又はトレーの元の収納部
の上方に移動する。続いて吸着アーム１は下降し、図２
（ｂ）の状態で半導体チップを吸着保持したコレット機
構１０Ｂのコレット１２がバンプ整形ステージ又はトレ
ーの収納部の僅かに上方に位置すると、コレット１２の
真空がオフとなり、半導体チップはバンプ整形ステージ
又はトレーの収納部上に載置される。次に吸着アーム１
は上昇し、コレット機構１０Ａのプッシュプルソレノイ
ド２０はオフとなり、ばね２４の付勢力で作動体２１及
び上下動軸２２が下降し、上下動板２４を介してコレッ
ト１２は下降して接点棒１４が接点ピン１６に接触した
状態となる。

【００３０】このように、コレット機構１０Ｂのコレッ
ト１２に吸着保持した半導体チップをバンプ整形ステー
ジ又はトレーの収納部に載置する場合、コレット機構１
０Ａのコレット１２はコレット機構１０Ｂのコレット１
２より上昇した状態にあるので、コレット機構１０Ａの
コレット１２がバンプ整形ステージの周りの部材又はト
レー内の半導体チップに接触することがなく悪影響を及
ぼさない。また仮に、コレット機構１０Ｂのコレット１
２で半導体チップを吸着動作中にコレット機構１０Ａの
コレット１２が例えばトレーの上面等に接触しても、ば
ね２５が撓んで上下動軸２２に対して相対的に上昇で
き、何ら支障は生じない。

【００３１】なお、上記実施の形態においては、コレッ
ト機構１０Ｂのコレット１２は下面がフラット形状のも
のを用いたが、凹形形状のものを用いてもよい。また上
記実施の形態においては、バンプボンディング装置に適
用した場合について説明したが、ダイボンディング装
置、テープボンディング装置等にも適用できることは言
うまでもない。この場合には、コレット機構１０Ａ、１
０Ｂのコレット１２の下面は半導体チップの形状等によ
って異なるので、凹形形状か又はフラット形状をどのよ
うに使用してもよい。

【００３２】このように、コレット機構１０Ａのコレッ
ト１２及びコレット機構１０Ｂのコレット１２は、それ
ぞれ対応して設けられたプッシュプルソレノイド２０に
より上下駆動させられる簡単な構造で、部品点数が従来
技術に対して大幅に少ないので、安価な半導体チップ移
送ヘッドが得られる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、ＸＹ軸方向及びＺ軸方向に駆
動させられる吸着アームと、この吸着アームに固定され
たコレット保持板と、このコレット保持板に上下動可能
に設けられた２個のコレットと、前記コレット保持板に
設けられ、前記２個のコレットをそれぞれ上下駆動させ
る２個のソレノイドとを備え、前記コレット保持板は、
前記吸着アームに固定された第１のコレット保持板と、
この第１のコレット保持板に固定された第２のコレット
保持板とからなり、第１及び第２のコレット保持板にそ
れぞれ前記コレット及び前記ソレノイドが設けられ、前
記第１及び第２のコレット保持板は、該第１及び第２の
コレット保持板に設けられたそれぞれのコレットの軸心
に対して直角方向にそれぞれ支点部を設け、この支点部
を中心として揺動可能に設けられているので、構造が簡
単で安価な半導体チップ移送ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体チップ移送ヘッドの一実施の形
態を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面拡大図である。

【符号の説明】

１ 吸着アーム ２Ａ 第１のコレット保持板 ２Ｂ 第２のコレット保持板 ３ 調整用固定ねじ ４ 支点ねじ ５ 調整用固定ねじ ６ 支点ねじ １０Ａ、１０Ｂ コレット機構 １１ コレット軸 １２ コレット １２ａ 吸着穴 １３ 上部板 １４ 接点棒 １６ 接点ピン ２０ プッシュプルソレノイド ２１ 作動体 ２２ 上下動軸 ２３ ばね ２４ 上下動板 ２５ ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＸＹ軸方向及びＺ軸方向に駆動させられ
   る吸着アームと、この吸着アームに固定されたコレット
   保持板と、このコレット保持板に上下動可能に設けられ
   た２個のコレットと、前記コレット保持板に設けられ、
   前記２個のコレットをそれぞれ上下駆動させる２個のソ
   レノイドとを備え、前記コレット保持板は、前記吸着ア
   ームに固定された第１のコレット保持板と、この第１の
   コレット保持板に固定された第２のコレット保持板とか
   らなり、第１及び第２のコレット保持板にそれぞれ前記
   コレット及び前記ソレノイドが設けられ、前記第１及び
   第２のコレット保持板は、該第１及び第２のコレット保
   持板に設けられたそれぞれのコレットの軸心に対して直
   角方向にそれぞれ支点部を設け、この支点部を中心とし
   て揺動可能に設けられていることを特徴とする半導体チ
   ップ移送ヘッド。
2. 【請求項２】 前記第１のコレット保持板に設けられた
   コレットの下面は、凹形形状となっており、前記第２の
   コレット保持板に設けられたコレットの下面は、フラッ
   トとなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体
   チップ移送ヘッド。
3. 【請求項３】 前記コレットの上端部に固定された検知
   部材と、この検知部材に対応して前記コレット保持板の
   上面に固定された検知部材とからなる前記コレットの下
   降位置を検知する検知手段を有することを特徴とする請
   求項１又は２記載の半導体チップ移送ヘッド。