JP4715814B2

JP4715814B2 - シート拡張装置およびシート拡張方法

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Publication number: JP4715814B2
Application number: JP2007174834A
Authority: JP
Inventors: 智昭中西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009016470A

Description

本発明は、シートに貼着された半導体チップをピックアップするチップピックアップ装置において、ウェハリングに保持されたシートを拡張するシート拡張装置およびシート拡張方法に関するものである。

シートに貼着された状態で供給される半導体チップをピックアップするチップピックアップ装置には、シート上の半導体チップ相互の間隔を広げて取り出しを容易にするため、シートを面方向に拡張するシート拡張機構を備えている。このシートの拡張は、ウェハリングに展張されたシートを円筒状のエキスパンドリングに押し付けることにより行われる。このシート拡張機構では、ウェハリングを保持した保持プレートを下降させてシートをエキスパンドリングに押しつけるための駆動機構として、保持プレートに設けられたナット部材に螺合する送りねじをモータにより回転駆動する構成が一般に用いられている（例えば特許文献１参照）。
特許第３５１１８４１号公報

上述例に示すような従来のシート拡張機構には、ウェハリングを保持した保持プレートを下降させるための駆動機構として、送りねじをモータにより回転駆動する構成を採用していることに起因して、以下のような問題点があった。すなわち、シートから半導体チップを安定して取り出すためには、シートが拡張されて半導体チップ相互に適正な隙間が確保されていることが必要とされる。ここで、シートの拡張に必要な引張力はシートの材質や厚みなどによって異なっているため、シート拡張に際しては、シートの種類に応じた適正な引張力でシートをエキスパンドリングに対して押し付ける必要がある。

チップピックアップ装置には一般に複数種類の部品種を対象とすることが求められるため、複数種類のシートを対象とするシート拡張機構には、対象とする部品種のうちの最大の引張力に対応した能力の駆動機構が必要とされる。このためシート拡張機構の駆動用として選定されるモータの定格荷重は必然的に大きくなり、装置コストや駆動機構のサイズの増大を招く結果となっていた。このような課題に対し、大きな駆動力を容易に得ることが可能なエアシリンダを駆動源とすることが考えられる。しかしながら、エアシリンダには位置や速度などの動作制御を精細に行うことが難しいという短所があり、エアシリンダをシート拡張機構の駆動源として採用した場合には、シート拡張動作を安定して確実に行うことが困難であった。

そこで本発明は、低コスト且つコンパクトな駆動機構によってシート拡張を安定して確実に行うことができるシート拡張装置を提供することを目的とする。

本発明のシート拡張装置は、シート上に貼着された半導体チップを取り出すチップピックアップ装置において、ウェハリングに保持された前記シートを拡張するシート拡張装置であって、前記シートの拡張範囲に対応した大きさの第１の開口部を有し前記拡張範囲を前記第１の開口部に合わせた状態で前記ウェハリングを保持する保持プレートと、この保持プレートの下方に設けられ前記第１の開口部と同心配置の第２の開口部を有するベース部材と、このベース部材に前記第２の開口部を囲んで上方に突出して設けられ前記第１の開口部を上下方向に通過可能な筒状部と、前記保持プレートを下降させることにより前記シートを前記筒状部に押し付けた状態で前記ウェハリングを押し下げて前記シートを拡張する保持プレート昇降機構とを備え、前記保持プレート昇降機構は、前記ベース部材に前記第２の開口部を囲んで複数配設され前記保持プレートに結合されたロッドを突没させることにより前記保持プレートを昇降させるエアシリンダと、前記ベース部材に設けられ前記保持プレートの下面に当接することにより前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降停止位置を規制する位置規制部材と、前記位置規制部材を数値制御可能なモータによって前記ベース部材に対して移動させることにより前記下降停止位置を調整する停止位置調整手段とを有し、前記位置規制部材は、前記ベース部材に設けられ前記保持プレートの下面に当接してともに下降することにより、前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降速度を規制する速度規制部材として機能し、前記速度規制部材を前記モータによって前記ベース部材に対して下降させることにより前記速度規制部材の前記ベース部材に対する下降速度を調整する速度調整手段を有する。

本発明のシート拡張方法は、シート上に貼着された半導体チップを取り出すチップピックアップ装置においてウェハリングに保持された前記シートを拡張するシート拡張方法であって、前記シートの拡張範囲に対応した大きさの第１の開口部を有する保持プレートに前記拡張範囲を前記第１の開口部に合わせた状態で前記ウェハリングを保持させるウェハリング保持工程と、この保持プレートの下方に設けられ前記第１の開口部と同心配置の第２の開口部を有するベース部材に対して前記保持プレートを下降させることにより、前記シートを前記ベース部材に前記第１の開口部を上下方向に通過可能に設けられた筒状部に押し付けた状態で前記ウェハリングを押し下げて前記シートを拡張するシート拡張工程とを含み、前記シート拡張工程において、前記ベース部材に前記第２の開口部を囲んで複数配設されロッドが前記保持プレートに結合されたエアシリンダによって前記保持プレートを下降させ、前記ベース部材に設けられた位置規制部材に前記保持プレートの下面を当接させることにより前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降停止位置を規制し、前記位置規制部材は数値制御可能なモータによって前記ベース部材に対して移動し、前記保持プレートの下面が前記位置規制部材に当接した状態で前記保持プレートと前記位置規制部材を下降させることにより、前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降速度を規制する。

本発明によれば、ウェハリングを保持した保持プレートを下降させる保持プレート昇降機構を、保持プレートを昇降させるエアシリンダと、保持プレートの下面に当接することによりエアシリンダによる保持プレートの下降動作における下降停止位置を規制する位置規制部材と、位置規制部材を数値制御可能なモータによってベース部材に対して移動させて下降停止位置を調整する停止位置調整手段とで構成し、位置規制部材は、ベース部材に設けられ保持プレートの下面に当接してともに下降することにより、エアシリンダによる保持プレートの下降動作における下降速度を規制する速度規制部材として機能し、速度規制部材をモータによってベース部材に対して下降させることにより速度規制部材のベース部材に対する下降速度を調整する速度調整手段を有することにより、駆動力の大きいエアシリンダを用いて下降停止位置の精細な制御を行うことができ、低コスト且つコンパクトな駆動機構によってシート拡張を安定して確実に行うことができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態のシート拡張装置に用いられるストッパユニットの斜視図、図４は本発明の一実施の形態のシート拡張装置に用いられる保持プレート昇降機構の機能説明図、図５、図６、図７は本発明の一実施の形態のシート拡張装置の動作説明図、図８は本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置における部品トレイの装着状態の説明図である。

まず図１を参照して、シート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置１の構造を説明する。チップピックアップ装置１は、シート上に貼着されたウェハ状の半導体チップを個片毎にピックアップヘッドによって取り出すための装置であり、電子部品搭載装置などにおいて、半導体チップを供給する部品供給部として配置される。シート拡張装置は、このチップピックアップ装置１において、ウェハリングに保持されたシートを拡張して、シートから半導体チップを取り出しやすくする機能を有している。

図１において、ＸＹ移動テーブル２上には支持フレーム３が立設されており、支持フレーム３の上端部にはウェハ保持テーブル４が結合され片持ち状態で保持されている。ウェハ保持テーブル４は、ウェハシート１０（シート）が展張されたウェハリング９を保持しており、ＸＹ移動テーブル２を駆動することによりウェハ保持テーブル４は水平方向へ移動する。これにより、ウェハシート１０にウェハ状態で貼着された複数の半導体チップ１１のうち、取り出し対象の任意の半導体チップ１１を、ピックアップヘッド１２のノズル１２ａによる取り出し位置に位置決めすることができる。

ウェハ保持テーブル４の下方には、ピックアップヘッド１２による取り出し位置に一致して、ダイエジェクタ１３が逆Ｌ字形状の支持ブラケット１４によって水平方向に延出して設けられている。ピックアップヘッド１２を下降させてウェハシート１０から半導体チップ１１をピックアップする際には、ダイエジェクタ１３によってピックアップ対象の半導体チップ１１を下方から突き上げ、半導体チップ１１のウェハシート１０からの剥離を容易にする。

ウェハ保持テーブル４の構造を説明する。ウェハ保持テーブル４は、支持フレーム３に結合された水平なベース部材５の上方に、水平な保持プレート７を重ねて配置した構造となっている。保持プレート７は、中央部に円形の開口部７ａ（第１の開口部）が設けられた板状部材であり、開口部７ａの大きさは、ウェハシート１０において半導体チップ１１が貼着され、ピックアップ時の拡張を必要とする拡張範囲Ｂに対応した大きさとなっている。保持プレート７の下面側には、ウェハリング９を収容して保持するためのウェハ保持部８が設けられており、ウェハリング９をウェハ保持部８内に挿入することにより、保持プレート７は、ウェハシート１０の拡張範囲Ｂを開口部７ａに合わせた状態でウェハリング９を保持する。

ウェハリング９は、図２に示すマガジン２１内に複数収納されており、ウェハリング９を保持プレート７に保持させる際には、把持部２２を備えた搬送機構２３に搬送動作を行わせる。すなわち把持部２２によってマガジン２１に収納されたウェハリング９を把持し、次いで搬送機構２３を動作させて把持部２２を搬送溝部７ｂに沿って移動させることにより、ウェハリング９を開口部７ａの位置まで搬送してウェハ保持部８に保持させる。

保持プレート７の下方に位置するベース部材５は同様に板状部材であり、ベース部材５の中央部には、開口部７ａと略同心配置の開口部５ａ（第２の開口部）が設けられている。ベース部材５の上面の中央部には、開口部５ａを囲んで略円筒状のエキスパンドリング６（筒状部）が、上方に突出して設けられている。エキスパンドリング６の外径は、開口部７ａを上下方向に通過可能な大きさとなっており、以下に説明する保持プレート昇降機構によってウェハリング９を保持した保持プレート７をベース部材５に対して下降させることにより、エキスパンドリング６の上端部がウェハシート１０の下面に押しつけられた状態でウェハリング９が押し下げられ、これにより拡張範囲Ｂ内のウェハシート１０が拡張される。

次に保持プレート昇降機構について説明する。図１において、ベース部材５の下面には、開口部５ａを挟んだ対称位置に垂直なフレーム部材５ｃが、複数（ここでは２つ）下方に延出して設けられている。それぞれのフレーム部材５ｃには、エアシリンダ１５がロッド１５ａを上向きにした垂直姿勢で配設されており、ロッド１５ａはベース部材５に設けられた開孔部５ｂを挿通して保持プレート７の下面に結合されている。エアシリンダ１５を駆動してロッド１５ａを突没させることにより、保持プレート７はベース部材５に対して昇降する。すなわち、エアシリンダ１５はベース部材５に複数（ここでは２基）配設され、保持プレート７に結合されたロッド１５ａを突没させることにより、保持プレート７
を昇降させる機能を有している。

図２に示すように、保持プレート７の４つのコーナに対応する位置には、フレーム部材５ｃを介してベース部材５に固定されたストッパユニット１６が配設されている（図１も参照）。ストッパユニット１６は上方に延出して昇降自在のストッパ部材１７を備えており、ストッパ部材１７はベース部材５に設けられた開孔部５ｄを挿通して、保持プレート７の各コーナ部の下方に位置している。ストッパ部材１７は、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作において、保持プレート７の下面に当接して下降停止位置を規制する機能を有している。したがって、ストッパ部材１７は、ベース部材５に設けられ保持プレート７の下面に当接することによりエアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作における下降停止位置を規制する位置規制部材となっている。

次に図３を参照して、ストッパユニット１６の構造を説明する。垂直姿勢のベース部材３０には、ガイドレール３１が上下方向に配設されており、ガイドレール３１にスライド自在に嵌合したスライダ３２はブロック３３に結合されている。ブロック３３の端部には、ストッパ部材１７が上方に延出して設けられており、ストッパ部材１７はブロック３３と一体的に昇降自在となっている。ベース部材３０には、ガイドレール３１に平行して２つの軸受けブロック３４、３５が上下に配置されており、軸受けブロック３４、３５に軸支された送りねじ３６は、ブロック３３に装着されたナット３７に螺合している。送りねじ３６の上端部にはプーリ１９が結合されており、プーリ１９には回転駆動用のベルト２０が調帯されている。ベルト２０によってプーリ１９を介して送りねじ３６が回転駆動されることにより、ブロック３３はストッパ部材１７とともに昇降する。

図２に示すように、保持プレート７の各コーナ位置に対応して配置された４つのストッパユニット１６のうち、１つのストッパユニット１６は回転駆動源としてのモータ１８を備えている。すなわち図３（ｂ）に示すように、回転駆動源を備えたストッパユニット１６においては、送りねじ３６の下端部にプーリ３８が結合されており、モータ１８の回転軸に結合されたプーリ１８ａとプーリ３８との間にはベルト３９が調帯されている。この構成においてモータ１８を駆動することにより、送りねじ３６には回転力が伝達される。

そしてこの回転力はプーリ１９に調帯されたベルト２０を介して他のストッパユニット１６に伝達される。すなわち、図２に示すように、保持プレート７のコーナ位置にある各ストッパユニット１６に設けられたプーリ１９は１つのベルト２０によって連結されており、モータ１８によって１つのストッパユニット１６を駆動することにより、ベルト２０を介して他のすべてのストッパユニット１６が駆動されるようになっている。なお図１においては、ベルト２０の図示を省略している。

この構成により、モータ１８の回転を制御することによって、４つのコーナに配置されたストッパ部材１７は全て同期して昇降動作を行う。モータ１８はサーボモータなどの数値制御可能なモータであり、モータ１８を数値制御することにより、ストッパ部材１７の高さ位置を任意に設定することが可能となっている。なお、ストッパユニット１６の配置は、図２に示す４つのコーナ配置に限定されず、エアシリンダ１５の配置について対称性が確保される位置であれば、他の配置を採用してもよい。但し、各ストッパユニット１６の駆動をベルト２０によって行う場合には、ベルト２０と他の機構構成部との干渉を排除する観点から、図２に示すような配置が望ましい。

次に図４を参照して、エアシリンダ１５によって保持プレート７を下降させることによるシート拡張動作およびシート拡張動作におけるストッパ部材１７の機能を説明する。図４において、エアシリンダ１５はシリンダ内部で空圧により摺動するピストン１５ｂにロッド１５ａを結合した構成となっており、戻側ポート１５ｃ、出側ポート１５ｄは、それ
ぞれレギュレータＲを介して３ポート型のソレノイドバルブＳＶの、Ａポート，Ｂポートに接続されている。ソレノイドバルブＳＶのＰポートはエア供給源２４に接続されており、ソレノイドバルブＳＶを制御部２５によって制御することにより、戻側ポート１５ｃ、出側ポート１５ｄのいずれかには駆動用のエアが送給される。

このとき、２つのレギュレータＲを個別に設定することにより、戻側ポート１５ｃ、出側ポート１５ｄに送給されるエアの圧力を個別に設定することができるようになっている。この圧力の調整により、ロッド１５ａを介して保持プレート７に伝達される駆動力を、対象となるウェハシート１０を拡張するのに必要な適正な押下力Ｆに合わせて設定することができるようになっている。また出側ポート１５ｄはロッド１５ａの動作速度調整用の絞り機構を備えており、この絞り調整により保持プレート７が下降する際の下降速度を大まかに調整出来るようになっている。

ストッパユニット１６を駆動するためのモータ１８は制御部２５によって制御され、これによりストッパ部材１７の上端面の高さ位置を、対象とするウェハシート１０の種類に応じた押下力Ｆをウェハリング９に作用させるのに適正な押し下げ位置、すなわち保持プレート７の下降停止位置ＨＬに設定することができる。そしてこの状態で、押下力Ｆを発生するのに十分な圧力のエアを戻側ポート１５ｃから供給することにより、保持プレート７は下降停止位置ＨＬまで下降した位置で停止するとともに、停止した状態においてウェハリング９に対してウェハシート１０を拡張するのに必要な押下力Ｆを作用させる。

下降停止位置ＨＬについてのデータは、ウェハリング９に保持されたウェハシート１０の種類に応じて必要とされる固有の拡張力の大きさに基づいて決定される押下力Ｆとして予め設定されており、これらの押下力Ｆを与える下降停止位置ＨＬは、モータ１８の制御パラメータの形で各シート種別ごとに記憶部２６に記憶されている。

チップピックアップ装置１の稼働時には、作業対象となるウェハリング９に用いられたウェハシート１０のシート種別を指定されることにより、制御部２５はこのウェハシート１０のシート種別に対応した下降停止位置ＨＬを示す制御パラメータを記憶部２６から読み取る。そして読み取った制御パラメータにしたがってモータ１８の回転動作を制御することにより、ストッパ部材１７の高さを予め指定された下降停止位置ＨＬに合わせて調整することができる。したがって、ストッパユニット１６、モータ１８および制御部２５は、位置規制部材であるストッパ部材１７を数値制御可能なモータ１８によってベース部材５に対して移動（上下動）させることにより、保持プレート７の下降停止位置を調整する停止位置調整手段となっている。

なお本実施の形態においては、位置規制部材としてベース部材７に対して上下動してベース部材５に下面から当接するストッパ部材１７を用いているが、これ以外の構成、例えば、水平移動自在で上面に斜面状のカム面が設けられた位置規制部材をベース部材５や保持プレート７に対して水平移動させる構成を用いてもよい。この場合には、カム面をベース部材５の下面に結合されたカムフォロアなどに当接させた状態で位置規制部材を水平移動させることにより、保持プレート７の下降停止位置を調整することができる。

また制御部２５はストッパ部材１７の昇降停止位置の位置制御のみならず、ストッパ部材１７の昇降動作における速度制御を行うことも可能となっている。すなわちエアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作において、ストッパ部材１７を保持プレート７の下面に当接させた状態で、保持プレート７とストッパ部材１７とを一体的に下降させる動作形態を採用することにより、保持プレート７の下降速度をモータ１８によって制御することができる。すなわちこの場合には、予めストッパ部材１７が保持プレート７の下面に当接して保持プレート７の下降を阻止した状態から、下降動作が開始される。

このとき、ストッパ部材１７の下降速度を制御部２５によって制御することにより、保持プレート７はストッパ部材１７の下降動作に追従した形で下降し、これにより、通常のシリンダ動作においては実現困難な精細な速度制御が可能となる。この場合には、上述の下降停止位置ＨＬに関する位置制御データとともに、ストッパ部材１７の下降動作における速度パターンを示す制御データが、記憶部２６に予め記憶される。

すなわちこの場合には、ストッパ部材１７は、ベース部材５に設けられ保持プレート７の下面に当接してともに下降することにより、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作における下降速度を規制する速度規制部材として機能する。そして、ストッパユニット１６、モータ１８および制御部２５は、速度規制部材としてのストッパ部材１７を数値制御可能なモータ１８によってベース部材５に対して下降させることにより、ストッパ部材１７のベース部材５に対する下降速度を調整する速度調整手段となっている。

このように、本実施の形態に示すシート拡張装置では、シート１０をエキスパンドリング６に押し当てた状態でウェハリング９を押し下げてシート拡張を行う構成において、保持プレート昇降機構として、ウェハリング９を押し下げるための駆動源としてエアシリンダ１５に加えて、エアシリンダ１５の動作制御を補助する機能を有するストッパユニット１６、モータ１８を備えた形態となっている。これにより、ウェハリング９を押し下げるため大きな駆動力をエアシリンダ１５によって簡便な機構で得ることが可能となり、厚めのシート１０を対象とする場合にあっても十分なシート拡張力を確保することができる。そしてこれとともに、エアシリンダ１５の動作制御を補助する機能を備えることにより、精細な動作制御が難しいというエアシリンダ駆動方式の短所を補って、保持プレート７の下降速度を精細に制御することが可能となっている。

次に図５，図６を参照して、チップピックアップ装置１においてウェハリング９に保持されたウェハシート１０を拡張するシート拡張方法について説明する。まず図５（ａ）に示すように、シート１０の拡張範囲Ｂ（図１参照）に対応した大きさの開口部７ａを有する保持プレート７に、拡張範囲Ｂを開口部７ａに合わせた状態でウェハリング９を保持させる（ウェハリング保持工程）。このとき、ストッパユニット１６を動作させて、ストッパ部材１７を予め保持プレート７の下降停止位置ＨＬまで上昇させておく。この操作は、記憶部２６に予め記憶されたウェハシート１０のシート種別に応じたシート拡張力と下降停止位置ＨＬとの対応を示すデータを選択して読み出し、該当する下降停止位置ＨＬに対応した制御パラメータを用いてモータ１８を制御することにより行われる。すなわちここではウェハリング９に保持されたシート１０の種類に応じて必要とされるシート拡張力の大きさに基づいて、下降停止位置ＨＬを設定する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、ベース部材５に対して保持プレート７を下降させることにより、シート１０をベース部材５に設けられたエキスパンドリング６に押し付けた状態で、ウェハリング９を所定の押下力Ｆで押し下げて、シート１０を拡張する（シート拡張工程）。このシート拡張工程においては、ベース部材５に配設されたエアシリンダ１５によって保持プレート７を下降させ、ベース部材５に設けられたストッパ部材１７に保持プレート７の下面を当接させることにより、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作における下降停止位置を規制するようにしている。

そして本実施の形態に示すシート拡張方法においては、記憶部２６から制御部２５が読み出した制御パラメータにしたがって、ストッパ部材１７を数値制御可能なモータ１８によってベース部材５に対して移動（上下動）させることにより、下降停止位置ＨＬを予め調整した後に、エアシリンダ１５を駆動して保持プレート７とともにウェハリング９を下降させる動作形態を採用している。これにより、同一のシート拡張装置によって複数種類
のウェハシート１０を対象とする場合にあっても、ウェハシート１０の種類に応じて必要とされる適正なシート拡張力でウェハシート１０を拡張することができ、半導体チップ１１の相互の間隔を適正に確保することが可能となる。

図６は、同様にチップピックアップ装置１においてウェハリング９に保持されたウェハシート１０を拡張するシート拡張方法に関するものである。この例においても、図６（ａ）に示すように、シート１０の拡張範囲Ｂ（図１参照）に対応した大きさの開口部７ａを有する保持プレート７に、拡張範囲Ｂを開口部７ａに合わせた状態でウェハリング９を保持させる（ウェハリング保持工程）。次いで図６（ｂ）に示すように、ストッパユニット１６によってストッパ部材１７を、保持プレート７の下面に当接しない高さまで予め上昇させておく。そしてこの状態から、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作が開始される。

この下降動作においては、図６（ｃ）に示すように、保持プレート７の下面がストッパ部材１７に当接した状態で下降動作が行われる。このとき、ストッパ部材１７は、制御部２５が記憶部２６から読み出した速度パターンにしたがってモータ１８を制御することにより、予め設定された下降速度パターンに従って下降する。これにより、保持プレート７はストッパ部材１７の下降動作に追従してストッパ部材１７と同じ下降速度パターンによって下降する。そして下降動作が完了した状態においては、図６（ｄ）に示すように、シート１０をベース部材に設けられたエキスパンドリング６に押し付けた状態で、ウェハリング９を所定の押下力Ｆで押し下げて、シート１０を拡張する（シート拡張工程）。

このシート拡張工程においては、ベース部材５に配設されたエアシリンダ１５によって保持プレート７を下降させ、ベース部材５に設けられ保持プレート７の下面に当接してともに下降するストッパ部材１７により、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作における下降速度を規制する。このとき、ストッパ部材１７を数値制御可能なモータ１８によってベース部材５に対して下降させることにより、ストッパ部材１７のベース部材５に対する下降速度を調整するようにしている。

このような動作形態を採用することにより、シート拡張動作においてウェハリング９を押し下げる際の下降速度パターンに起因する不具合を解消することができる。すなわち、シート拡張に際しては、ウェハシート１０の有する延性の範囲内で徐々に引き延ばすことが求められるが、従来はエアシリンダ１５を駆動源として用いた場合には、精細な速度制御が困難であることから、ウェハシート１０の有する延性に対して過大な下降速度でウェハリング９を押し下げたり、下降開始時に衝撃的な加速度が作用することなどに起因して、ウェハシート１０の破断などの不具合を生じる場合があった。これに対し、本実施の形態に示す構成によれば、駆動力が大きく動作速度も早いエアシリンダ１５を採用した構成において、保持プレート７を下降させる下降動作を、数値制御可能なモータ１８を駆動源とするストッパ部材１７の下降動作に追従させることにより精細に制御することができ、エアシリンダ駆動方式の短所を補うことが可能となっている。

図７は、上述構成のシート拡張装置において保持プレート７の下降動作の途中に何らかの異常が発生し、エアシリンダ１５による保持プレート７の下降動作が中断した場合の状態を示している。異常発生の場合には、一般にマシンオペレータは非常停止ボタンを操作し、この操作により当該装置においては電源からの電力供給が絶たれる。これにより、電気を動力とするモータ類はその動作を停止するとともに、空圧機器を制御するための電磁弁は励磁状態が解除される。従来のモータ駆動方式のシート拡張装置においてこのような事態が発生した場合には、モータが停止した状態で動作が中断されることから、保持プレート７は停止した状態のまま固定される。このため保持プレート７の周辺において異物の噛込みが発生していて復旧対処のために保持プレート７の昇降が必要とされるような場合
にも、保持プレート７を昇降させることができない場合が多い。

これに対し、本実施の形態に示すシート拡張装置においてこのような事態が生じた場合には、ソレノイドバルブＳＶの励磁状態が解除される結果、エアシリンダ１５において加圧状態となっていたピストン１５ｂの上側の気室から戻側ポート１５ｃを介してエアが排出され、ソレノイドバルブＳＶのＲポートから外気開放される。したがって、ロッド１５ａは上下方向に自由に移動可能な状態となり、マシンオペレータは必要に応じて保持プレート７を手動によって上下方向に移動させることができる。すなわち本実施の形態に示すシート拡張装置においては、従来装置と比較して異常発生時の対処が容易となっている。

さらに図８は、半導体チップ１１が貼着されたウェハシート１０を対象として部品供給を行う替わりに、部品トレイを用いて部品供給を行う場合の例を示している。図８（ａ）に示すように、ウェハリング９と同一寸法の冶具９０の上面には、電子部品１１０を規則配列で収納した部品トレイ９１が載置されており、冶具９０は図２に示すマガジン２１内にウェハリング９とともに収納される。

電子部品１１０を取り出し対象とする場合には、冶具９０をマガジン２１から取り出し、図８（ｂ）に示すように、保持プレート７に設けられたウェハ保持部８に冶具９０を保持させる。このとき、保持プレート７の高さ方向の位置は、図８（ｃ）に示すように、ストッパユニット１６によってストッパ部材１７の高さ位置を変更することにより任意に設定出来ることから、電子部品１１０の厚みが品種によって異なる場合にあっても、常に適正な取り出し高さに治具９０を位置させることができる。すなわち、ピックアップヘッド１２による部品取り出し高さに電子部品１１０の上面が一致するように、保持プレート７の高さ位置を設定する。このように、本発明実施の形態に示すシート拡張装置を用いることにより、チップピックアップ装置１の部品種についての汎用性を向上させることが可能となっている。

上記説明したように、本発明のシート拡張装置は、ウェハリング９を保持した保持プレート７を下降させる保持プレート昇降機構を、保持プレート７を昇降させるエアシリンダ１５と、保持プレート７の下面に当接することによりエアシリンダ１５による保持プレートの下降動作における下降停止位置や下降速度を規制するストッパ部材１７と、このストッパ部材１７を数値制御可能なモータ１８によってベース部材５に対して上下動させて、下降停止位置や下降速度を調整する停止位置調整手段、速度調整手段とで構成するようにしたものである。

このとき、モータ１８には単にストッパ部材１７を移動させるための駆動力が必要とされるのみであることから、従来のモータ駆動方式において必要とされたシート拡張のための定格荷重と比較して、格段に小さい出力のものを用いることができる。したがって、装置コストや駆動機構のサイズの増大を招くことなく、エアシリンダ駆動方式の短所、すなわち位置や速度などの動作制御を精細に行うことが難しいという短所を補って、低コスト且つコンパクトな駆動機構によってシート拡張動作を安定して確実に行うことが可能となっている。

本発明のシート拡張装置およびシート拡張方法は、低コスト且つコンパクトな駆動機構によってシート拡張を安定して確実に行うことができるという効果を有し、シートに貼着された半導体チップをピックアップするチップピックアップ装置に利用可能である。

本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置の正面図本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置の平面図本発明の一実施の形態のシート拡張装置に用いられるストッパユニットの斜視図本発明の一実施の形態のシート拡張装置に用いられる保持プレート昇降機構の機能説明図本発明の一実施の形態のシート拡張装置の動作説明図本発明の一実施の形態のシート拡張装置の動作説明図本発明の一実施の形態のシート拡張装置の動作説明図本発明の一実施の形態のシート拡張装置が組み込まれたチップピックアップ装置における部品トレイの装着状態の説明図

符号の説明

１チップピックアップ装置
４ウェハ保持テーブル
５ベース部材
５ａ開口部
６エキスパンドリング（筒状部）
７保持プレート
７ａ開口部
８ウェハ保持部
９ウェハリング
１０ウェハシート（シート）
１１半導体チップ
１２ピックアップヘッド
１５エアシリンダ
１６ストッパユニット
１７ストッパ部材（位置規制部材、速度規制部材）
１８モータ

Claims

シート上に貼着された半導体チップを取り出すチップピックアップ装置において、ウェハリングに保持された前記シートを拡張するシート拡張装置であって、前記シートの拡張範囲に対応した大きさの第１の開口部を有し前記拡張範囲を前記第１の開口部に合わせた状態で前記ウェハリングを保持する保持プレートと、この保持プレートの下方に設けられ前記第１の開口部と同心配置の第２の開口部を有するベース部材と、このベース部材に前記第２の開口部を囲んで上方に突出して設けられ前記第１の開口部を上下方向に通過可能な筒状部と、前記保持プレートを下降させることにより前記シートを前記筒状部に押し付けた状態で前記ウェハリングを押し下げて前記シートを拡張する保持プレート昇降機構とを備え、
前記保持プレート昇降機構は、前記ベース部材に前記第２の開口部を囲んで複数配設され前記保持プレートに結合されたロッドを突没させることにより前記保持プレートを昇降させるエアシリンダと、前記ベース部材に設けられ前記保持プレートの下面に当接することにより前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降停止位置を規制する位置規制部材と、前記位置規制部材を数値制御可能なモータによって前記ベース部材に対して移動させることにより前記下降停止位置を調整する停止位置調整手段とを有し、
前記位置規制部材は、前記ベース部材に設けられ前記保持プレートの下面に当接してともに下降することにより、前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降速度を規制する速度規制部材として機能し、
前記速度規制部材を前記モータによって前記ベース部材に対して下降させることにより前記速度規制部材の前記ベース部材に対する下降速度を調整する速度調整手段を有することを特徴とするシート拡張装置。
シート上に貼着された半導体チップを取り出すチップピックアップ装置においてウェハリングに保持された前記シートを拡張するシート拡張方法であって、
前記シートの拡張範囲に対応した大きさの第１の開口部を有する保持プレートに前記拡張範囲を前記第１の開口部に合わせた状態で前記ウェハリングを保持させるウェハリング保持工程と、この保持プレートの下方に設けられ前記第１の開口部と同心配置の第２の開口部を有するベース部材に対して前記保持プレートを下降させることにより、前記シートを前記ベース部材に前記第１の開口部を上下方向に通過可能に設けられた筒状部に押し付けた状態で前記ウェハリングを押し下げて前記シートを拡張するシート拡張工程とを含み、
前記シート拡張工程において、前記ベース部材に前記第２の開口部を囲んで複数配設されロッドが前記保持プレートに結合されたエアシリンダによって前記保持プレートを下降させ、前記ベース部材に設けられた位置規制部材に前記保持プレートの下面を当接させることにより前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降停止位置を規制し、
前記位置規制部材は数値制御可能なモータによって前記ベース部材に対して移動し、前記保持プレートの下面が前記位置規制部材に当接した状態で前記保持プレートと前記位置規制部材を下降させることにより、前記エアシリンダによる前記保持プレートの下降動作における下降速度を規制することを特徴とするシート拡張方法。
前記ウェハリングに保持されたシートの種類に応じて必要とされるシート拡張力の大きさに基づいて前記下降停止位置を設定することを特徴とする請求項２記載のシート拡張方法。