JP4987400B2 - 半導体チップの突き上げ装置 - Google Patents

Description

この発明は粘着シートに貼着された半導体チップをピックアップする際に突き上げて上記粘着シートから剥離するための半導体チップの突き上げ装置に関する。

半導体ウエハをさいの目状に切断して形成された半導体チップは粘着シートに貼られており、この半導体チップを基板にボンディングする場合、突き上げ装置によって突き上げて粘着シートから剥離し、吸着ノズルによってピックアップするようにしている。

粘着シートに貼着された半導体チップを突き上げる突き上げ装置は突き上げピンを有する。突き上げピンは可動軸の先端に設けられていて、この可動軸は突き上げ装置の装置本体に移動可能に支持されている。

上記装置本体は基部と、この基部の上端部に取り付けられたキャップを有し、このキャップの上面には上記可動軸を上昇させたときに上記突き上げピンが突出する突出孔が穿設されている。

ところで、最近は電子機器などの小型化にともなって半導体チップが微細化する傾向にあり、たとえば一辺が０．２５ｍｍの矩形状の半導体チップを突き上げピンによって突き上げてピックアップするということが行なわれている。微細な半導体チップを突き上げるためには突き上げピンも非常に細い直径のものが用いられる。

上記粘着シートに貼着された半導体チップを突き上げるには、粘着シートともに半導体チップをＸ、Ｙ方向に駆動し、ピックアップされる半導体チップの中心を上記キャップに穿設された突出孔の中心に位置決めする。ついで、上記突き上げピンを上昇させて、位置決めされた半導体チップの下面の中心を粘着シートを介して突き上げる。

それによって、半導体チップが粘着シートから剥離されるから、その半導体チップを吸着ノズルによってピックアップする。このような突き上げ装置は特許文献１に示されている。
特開平６−２３６９１６号公報

ところで、突き上げ装置の装置本体は上述したように基部とキャップとに分割されていて、上記基部の上端部に上記キャップを取付け固定するようにしている。そして、その取付け構造は、キャップの内径寸法を基部の外形寸法よりもわずかに小さく形成し、そのキャップを基部の上端部に嵌めこみ、キャップ周壁に形成された１つのねじ孔から止めねじをねじ込み、その止めねじの先端をキャップの先端部の外周面に圧接させることで、上記キャップを上記基部に固定するようにしていた。

しかしながら、このような構造によると、キャップの内径寸法や基部の外形寸法に加工誤差が生じることがあり、そのような場合には止めねじを締め込んで、キャップを基部に固定する際、止めねじの先端が基部に圧接したときの圧接力によってキャップが基部に対して径方向にずれ動くことになる。

すると、基部に移動可能に支持された可動軸の軸芯と、キャップに形成された突出孔の中心とにずれが生じるから、上記可動軸の先端に設けられた突き上げピンの軸芯が突出孔の中心からずれ、突出孔の中心を基準にして位置決めされた半導体チップの中心が上記突き上げピンの軸芯からずれることになる。

突き上げピンの軸芯が半導体チップの中心からずれると、半導体チップを確実に突き上げることができないことがあり、そのような場合には半導体チップが粘着シートから十分に剥離されず、吸着ノズルによる半導体チップのピックアップができなくなるということがある。

この発明は、キャップに形成された突出孔の中心と、突き上げピンの軸芯とが精密に一致するよう基部に対してキャップを組み付けることができるようにした半導体チップの突き上げ装置を提供することにある。

この発明は、粘着シートに貼着された半導体チップを突き上げピンによって突き上げて剥離する半導体チップの突き上げ装置であって、
先端に上記突き上げピンが設けられた可動軸と、
この可動軸を移動可能に挿通支持する通孔を有する基部及びこの基部の上端部に取り付けられるとともに先端に上記突き上げピンが突出する突出孔が形成されたキャップを有する装置本体を具備し、
上記キャップの下端部には周方向に所定間隔で複数のねじ孔が形成され、これらのねじ孔には先端が円錐状に形成された止めねじが螺合されるとともに、上記基部の上端部の外周面には上記止めねじの先端部が係合する断面形状がくさび状の係合凹部が形成され、
上記基部の上端部には上面が平坦面に形成されたフランジが設けられ、上記キャップの下端面は平坦であって、この下端面は上記フランジの平坦面に摺動可能に接触し、
上記止めねじをねじ込んで上記係合凹部に係合させることで、上記止めねじのテーパ面と上記係合凹部のテーパ面とが圧接して上記キャップの下端面が上記フランジの平坦面に押し付けられることを特徴とする半導体チップの突き上げ装置にある。

上記基部には、上記可動軸の軸芯を上記基部の軸芯に一致させてこの可動軸を移動可能に保持する支持孔を備えた保持部材が設けられていることが好ましい。

上記キャップの上端面には上記粘着シートを吸着する吸引孔が形成され、上記基部には吸引手段が接続されていて、
上記保持部材には上記吸引手段の吸引力を上記吸引孔に作用させる吸引路が形成されていることが好ましい。

上記キャップの下端面と上記フランジの上面との間にはシール材が設けられることが好ましい。

この発明によれば、キャップの下端部には周方向に所定間隔で複数のねじ孔を形成し、各ねじ孔には先端が円錐状の止めねじをねじねじ込み、これら止めねじの先端を基部の上端部の外周面に形成された円錐状の係合孔に係合させるようにした。

そのため、複数の止めねじの締め込み度合を調整することで、キャップの中心を基部の中心に精密に一致させることができるから、突き上げピンの軸芯を突出孔の中心に一致させ、半導体チップの突き上げを確実に行なうことが可能となる。

以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図３を参照しながら説明する。
図１はピックアップ装置１を示し、このピックアップ装置１は突き上げ装置２を備えている。この突き上げ装置２は図示しないウエハリングに張設された粘着シート３の下面側に対向して設けられている。

上記粘着シート３の上面には半導体ウエハを一辺がたとえば０．２５ｍｍ程度のさいの目状に分割した複数の半導体チップ４が貼着されている。上記ウエハリングは図示しないＸ及びＹ駆動源によって水平方向に駆動されるようになっている。

それによって、粘着シート３に貼着された半導体チップ４は上記突き上げ装置２に対してＸ及びＹ方向に位置決め可能となっている。なお、ウエハリングに代わり突き上げ装置２を水平方向に駆動してもよく、要はウエハリングと突き上げ装置２が相対的にＸ、Ｙ方向に駆動されるようになっていればよい。

上記粘着シート３の上面側で、上記突き上げ装置２の上方には吸着ノズル体６が設けられている。この吸着ノズル体６は、図示しないＸ、Ｙ及びＺ駆動源によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるピックアップ軸７を有する。このピックアップ軸７の下端面には凸部８が設けられている。

上記ピックアップ軸７には先端を上記凸部８の端面に開口させた吸引孔９が軸方向に沿って形成されている。この吸引孔９は図示しない吸引ポンプに接続されている。上記凸部８にはゴムや軟質の合成樹脂などの弾性材料によって形成された吸着ノズル１１が着脱可能に取着されている。この吸着ノズル１１には一端が上記吸引孔９に連通し、他端が先端面に開口したノズル孔１２が形成され、さらに下面は平坦面１３に形成されている。

なお、上記ピックアップ軸７をＺ方向に駆動するＺ駆動源としてはボイスコイルモータなどを用い、吸着ノズル体６によって半導体チップ４を吸着するときの押圧荷重を一定制御できるようにすることが好ましい。

上記突き上げ装置２は装置本体１４を有する。この装置本体１４は図２に示すように軸方向に貫通した通孔１５を有する円筒状の基部１６を備えている。この基部１６の下端部には上記通孔１５に連通する接続孔１７が形成され、この接続孔１７には図１に示すように吸引手段としての吸引ポンプ１８が配管接続されている。

上記基部１６の通孔１５には、外径寸法が通孔１５の内径寸法に比べて小さい可動軸２１が挿通されている。上記基部１６の上記接続孔１７が形成された部分よりも下端部には上記通孔１５に挿通された上記可動軸２１を気密な状態で移動可能に支持するＯリング２２が設けられている。

上記基部１６の上端部には、その上端面に開放した大径部２３が形成されている。この大径部２３には保持部材２４が装着されている。この保持部材２４には、内径寸法が上記可動軸２１の外形寸法よりもわずかに小さな支持孔２５が軸方向に貫通して形成されているとともに、その内周面には上端面と下端面とを連通する凹溝からなる複数の吸引路２６が周方向に所定間隔で形成されている。すなわち、可動軸２１は上記保持部材２４の支持孔２５によって軸芯を上記基部１６の通孔１５の軸芯と一致させて軸方向に移動可能に支持されている。

図１に示すように、上記可動軸２１の上記基部１６から突出した下端にはカムフォロア２７が回転可能に設けられている。このカムフォロア２７は図示せぬ駆動源によって回転駆動されるカム２８の外周面に当接している。それによって、上記カム２８が回転駆動されれば、その回転に応じて上記可動軸２１が上下動するようになっている。

上記可動軸２１の上端には、突き上げピン３１を保持したホルダ３０がねじ３２によって取付け固定されている。突き上げピン３１の先端の外径寸法がたとえば０．１ｍｍ程度に形成されている。

上記可動軸２１が上昇方向に駆動されると、上記突き上げピン３１の先端は上記基部１６の上端部に後述するように取付け固定されたキャップ３３の上面に開口形成された突出孔３４からわずかに突出するようになっている。

上記基部１６と上記キャップ３３とで上記装置本体１４を構成しており、上記キャップ３３の上端面には図３に示すように複数の環状溝３５が同心状に形成されている。これら環状溝３５は複数の放射溝３５ａによって連通している。放射溝３５ａには一端がキャップ３３の内部に連通した吸引孔３６の他端が開口している。

上記吸引孔３６は、上記可動軸２１を支持した上記保持部材２４の内周面に形成された吸引路２６を介して上記基部１６の下端部に形成された接続孔１７に連通している。それによって、上記接続孔１７に接続された上記吸引ポンプ１８が作動すれば、その吸引力が上記吸引孔３６に作用するから、上記粘着シート３の上記キャップ３３の上面に対向位置する部分の下面が吸着保持されるようになっている。

上記基部１６の上端部には上面が平坦面に形成されたフランジ３８が設けられている。上記基部１６の上記フランジ３８よりも上方に突出した部分の外周面には周方向に複数、たとえば１２０度間隔でくさび状の係合凹部としての円錐状の３つの係合孔３９が形成されている。

上記キャップ３３の下端部は外径寸法が上記フランジ３８の外形寸法と同径で、内径寸法が基部１６の外形寸法よりも大径な大径部３３ａに形成されていている。それによって、大径部３３ａの内周面と基部１６の外周面との間にはギャップＧが形成されることになる。

上記大径部３３ａには上記係合孔３９と周方向において対応する間隔で３つのねじ孔４１が形成されている。上記ねじ孔４１には止めねじ４２が螺合されている。止めねじ４１の先端部は上記係合孔３９と対応する傾斜面を有する円錐状に形成されている。

上記キャップ３３の平坦な下端面を上記フランジ３８の上面に形成された環状溝３８ａに設けられたＯリングなどのシール材４３に接触させた状態において、上記ねじ孔４１の中心は上記係合孔３９の中心よりもわずかに上方に位置するよう、各部の寸法が設定されている。

したがって、キャップ３３に設けられた止めねじ４２を締め込めば、その先端の円錐状の傾斜面のうちの径方向の上端が上記係合孔３９の円錐状の傾斜面の径方向の上端に圧接するから、その反力で基部１６が上方に付勢されてキャップ３３の下端面と上記フランジ３８の上面とによってシール材４３を圧縮する。それによって、互いに平坦なフランジ３８の上面とキャップ３３の下端面との気密が維持される。
なお、フランジ３８の上面とキャップ３３の下端面は上記シール材４３を圧縮して摺動可能に接触している。

上記キャップ３３の大径部３３ａには、周方向に１２０度間隔で３つの止めねじ４２がそれぞれねじ孔４１に螺合されて設けられている。そのため、各止めねじ４２の締め込み量を調整すれば、基部１６の径方向に対してキャップ３３を、大径部３３ａの内周面と基部１６の外周面との間のギャップＧの範囲内で径方向に移動させて位置決め固定することができる。

つまり、基部１６の保持部材２４の支持孔２５には可動軸２１が径方向に位置決めされて支持されている。そのため、上記可動軸２１の先端に設けられた突き上げピン３１の軸芯に対し、上記キャップ３３の上面に形成された突出孔３４の中心が一致するよう、上記基部１６に対するキャップ３３の取付け位置を調整することができる。

なお、上記基部１６の上端部の外周面には、係合凹部として複数の係合孔３９を形成したが、係合孔３９に代わって断面がくさび状の係合溝を周方向の全長にわたって形成するようにしてもよく、要は上記基部１６には上記止めねじ４２の円錐状の先端部が係合する断面くさび状の係合凹部を形成すればよい。

このような構成の突き上げ装置２によれば、キャップ３３に形成された突出孔３４の中心と、突き上げピン３１の軸芯が一致するよう、基部１６に対してキャップ３３を位置決めして取り付けることができる。

そのため、ピックアップ装置１の吸着ノズル体６によってピックアップされる半導体チップ４を、上記突出孔３４を基準にして突き上げ装置２に対して位置決めすれば、その半導体チップ４の中心を突き上げピン３１の軸芯に精密に一致させることができる。

したがって、その状態で吸引ポンプ１８を作動させてキャップ３３の上面に粘着シート３の半導体チップ４が貼着された部分の下面を吸着させた後、カム２８を回転させて可動軸２１を上昇させれば、可動軸２１の先端に設けられた突き上げピン３１によって上記粘着シート３を介して位置決めされた半導体チップ４の下面の中心を確実に突き上げることができる。

突き上げピン３１によって、半導体チップ４を確実に突き上げることができれば、その半導体チップ４が粘着シート３から十分に剥離されるから、ピックアップ装置１の吸着ノズル１１によって上記半導体チップ４を確実にピックアップすることができる。

上記基部１６のフランジ３８の平坦な上面と、キャップ３３の平坦な下端面は、止めねじ４２を締め込むことで摺動しながら圧接する。そのため、基部１６に取り付けられたキャップ３３を上記止めねじ４２によって水平方向に移動させても、そのキャップ３３の粘着シート３の下面に接触する上端面は傾斜することなく、水平状態を維持することができる。

上記キャップ３３の上端面の水平状態が維持されれば、半導体チップ４が貼着された粘着シート３を上記上端面に吸着したとき、半導体チップ４が吸着ノズル体６に対して傾くことがない。そのため、極小の半導体チップ４を吸着する場合などに、吸着ミスが生じたり、半導体チップ４を損傷させるなどのことを防止することができる。

上記止めねじ４２は、上記キャップ３３を上記基部１６に対して位置決め調整可能に連結固定するだけでなく、円錐状の先端部を、基部１６の上端部の外周面に形成された円錐状の係合孔３９に係合させるようにしている。

そのため、上記止めねじ４２を締め込むと、そのテーパ面が上記係合孔３９のテーパ面に圧接して基部１６を上方へ付勢する。それによって、キャップ３３の大径部２３の下端面に、基部１６のフランジ３８の上面に設けられたシール材４３が圧縮されるから、基部１６とキャップ３３の接続部分が上記シール材４３によって確実に密閉される。

基部１６とキャップ３３の接続部分が密閉されれば、吸引ポンプ１８によって発生する吸引力が、基部１６の通孔１５及び保持部材２４の吸引路２６を介してキャップ３３の上面に形成された吸引孔３６に確実に作用するから、上記キャップ３３の上面に粘着シート３を強固に吸引保持することができる。

上記キャップ３３の上面に粘着シート３が強固に吸引保持されれば、突き上げピン３１によって粘着シート３を介して半導体チップ４を突き上げたとき、粘着シート３がキャップ３３の上面から浮き上がる面積が少なくなるから、突き上げられた半導体チップ４から粘着シート３から剥離され易くなる。

先端に上記突き上げピン３１が設けられた可動軸２１は、上記基部１６の通孔１５に設けられた保持部材２４の支持孔２５に支持されている。この保持部材２４には支持孔２５の内周面に凹溝からなる複数の吸引路２６が周方向に所定間隔で形成されている。

そのため、保持部材２４の支持孔２５に可動軸２１が挿通支持されていても、吸引ポンプ１８の吸引力は上記吸引路２６を介してキャップ３３の上面の吸引孔３６に確実に作用することになるから、そのことによっても粘着シート３をキャップ３３の上面に強固に吸着保持することができる。

上記一実施の形態では保持部材２４の内周面に周方向に所定間隔で複数の吸引路２６を形成したが、図４に示すように保持部材２４の周壁の径方向の中途部に上下方向に貫通する通孔からなる複数の吸引路２６ａを周方向に所定間隔で形成するようにしてもよい。

上記キャップの下端部には３つのねじ孔を形成したが、ねじ孔の数は３つに限定されず、２つ或いは４つ以上であってもよく、要は基部１６にキャップ３３を取り付ける際、このキャップ３３を基部１６の径方向に対して位置決め調整できる数であればよい。

この発明の一実施の形態を示すピックアップ装置の概略的構成図。 突き上げ装置の断面図。 キャップの上面を示す平面図。 この発明の他の実施の形態を示す保持部材の断面図。

符号の説明

１…ピックアップ装置、２…突き上げ装置、３…粘着シート、４…半導体チップ、１１…吸着ノズル、１５…通孔、１６…基部１８…吸引ポンプ（吸引手段）、２４…保持部材、２５…支持孔、２６，２６ａ…吸引路、３１…突き上げピン、３３…キャップ、３６…吸引孔、３９…係合孔、４２…止めねじ、４３…シール材。

Claims (4)

1. 粘着シートに貼着された半導体チップを突き上げピンによって突き上げて剥離する半導体チップの突き上げ装置であって、
   先端に上記突き上げピンが設けられた可動軸と、
   この可動軸を移動可能に挿通支持する通孔を有する基部及びこの基部の上端部に取り付けられるとともに先端に上記突き上げピンが突出する突出孔が形成されたキャップを有する装置本体を具備し、
   上記キャップの下端部には周方向に所定間隔で複数のねじ孔が形成され、これらのねじ孔には先端が円錐状に形成された止めねじが螺合されるとともに、上記基部の上端部の外周面には上記止めねじの先端部が係合する断面形状がくさび状の係合凹部が形成され、
   上記基部の上端部には上面が平坦面に形成されたフランジが設けられ、上記キャップの下端面は平坦であって、この下端面は上記フランジの平坦面に摺動可能に接触し、
   上記止めねじをねじ込んで上記係合凹部に係合させることで、上記止めねじのテーパ面と上記係合凹部のテーパ面とが圧接して上記キャップの下端面が上記フランジの平坦面に押し付けられることを特徴とする半導体チップの突き上げ装置。
2. 上記基部には、上記可動軸の軸芯を上記基部の軸芯に一致させてこの可動軸を移動可能に保持する支持孔を備えた保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体チップの突き上げ装置。
3. 上記キャップの上端面には上記粘着シートを吸着する吸引孔が形成され、上記基部には吸引手段が接続されていて、
   上記保持部材には上記吸引手段の吸引力を上記吸引孔に作用させる吸引路が形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体チップの突き上げ装置。
4. 上記キャップの下端面と上記フランジの上面との間にはシール材が設けられることを特徴とする請求項１記載の半導体チップの突き上げ装置。

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