JP5144062B2 - 個片搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱手段が設けられた搬送シュートの上に載置され、電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置に関する。

この種の個片（ワーク）搬送装置を備えたワーク収納装置は、例えば特許文献１などに開示され、個片搬送装置によって搬送される基板などの個片の上に例えばチップがボンディングされる。

個片搬送装置では、個片を搬送シュートに載置して搬送爪によって搬送しているが、個片が薄いときには、この薄型個片を凹部が形成された治具に入れ、この治具ごと搬送シュート上を搬送する。
特開２００４−２００４７１号公報

しかしながら、このように治具を使用した個片搬送装置では、例えば加熱を必要とするボンディング作業を行ったとき、搬送シュートから治具を介して個片への熱伝導が低下し、個片の加熱が不十分になり品質が低下する、或いは加熱手段による加熱量を大きくする必要があるという問題が発生する。

また、治具に反りが発生する虞があり、反りが発生したとき、或いは複数の治具の寸法のばらつきによって、それぞれの治具に収納された個片の高さが変化し、搬送した個片のボンディング作業時に、ダイなどが確実に装着されない、或いは、ボンディング作業後、ダイなどが装着された個片を吸着ノズルによって吸着し移載するとき、個片（ダイ）の吸着が不十分になるというような問題が発生する。

そして、このような問題を回避するために、個片を直接シュートに載置して搬送爪によって押して搬送した場合には、個片の厚さが薄いとき、搬送爪が個片の上方を通過して空振りする、或いは、搬送爪が個片の下に入り込み搬送が不十分になるなどの問題が発生する。

そこで本発明は、個片への熱伝導を向上させることができ、また、薄い個片を確実に搬送シュート上で搬送することができ、さらに、搬送中の各個片の高さを極力一定に保つこともできる個片搬送装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片の搬送方向の後縁及びこの後縁に続く両側縁を支持し、厚さが前記個片の厚さより大きく、底が無く、前記搬送シュートに載置された支持手段と、この支持手段を前記搬送シュート上にて移動させる搬送手段とを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、厚さが前記個片の厚さより大きく、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片を収納し、底が無く、前記搬送シュートに載置された搬送枠と、この搬送枠を前記搬送シュート上にて移動させる搬送手段とを備えたことを特徴とする。

第３の発明は、加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され、電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、厚さが前記個片の厚さより大きく、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片を収納する底が無い複数の収納部が形成され前記搬送シュートに載置された搬送枠と、この搬送枠の搬送手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、個片への熱伝導を向上させることができ、また、薄い個片を確実に搬送シュート上で搬送することができ、さらに、搬送中の個片の高さを極力一定に保つこともできる。

以下、添付図面を参照して、半導体素子などの電子部品が装着される基板等の個片を搬送する個片搬送装置について説明する。この個片搬送装置は、いわゆるダイなどの電子部品を個片上に装着する半導体素子装着装置（ダイボンダ）などに設けられ、各種個片を搬送する。

図１は個片搬送装置を備えた半導体素子装着装置の正面図、図２は個片搬送装置の一部の断面図、図３は個片搬送装置の一部の上面図である。

半導体素子装着装置１は、この装着装置１の上流側から個片搬送装置２３のヒータ（加熱手段）２４を埋設した搬送シュート２上に順次供給されヒートシンク（個片）１６が収められた搬送枠（支持手段）３を加熱しながら間欠送り装置（搬送手段）４で間欠送りしながら、順次ヒートシンク１６上に半田５を塗布して、この半田５を介してヒートシンク１６上に半導体素子であるダイ６をボンディングし、その後、ヒートシンク１６を移載装置８により図示しないキャリア治具に複数個、例えば２個ずつ移載して収納するものである。

個片搬送装置２３は、搬送シュート２、搬送枠３及び間欠送り装置４を備え、搬送枠３は、例えば金属或いはセラミックなどの耐熱性を有したものによってロの字状に形成され、底が形成されていない収納部３５を中央に有し、ヒートシンク１６の搬送方向後縁を支持する後辺３６、後縁に続く両側縁を支持する側辺３７、３８及び前縁を支持する前辺３９を備えている。そして、搬送枠３は、搬送枠３の高さ寸法ｔがヒートシンク１６の厚さ寸法Ｔより大きくなるように形成され、且つ収納部３５はヒートシンク１６が収まったときに、ヒートシンク１６の周縁との間の隙間４０が極力小さくなるようにヒートシンク１６の寸法に合せて形成されている。

また、キャリア治具は例えば１ピッチ或いは２ピッチずつ図示しない駆動源により移動されるものである。

前記間欠送り装置４は、搬送枠３の搬送方向に沿って設けられるトランスファ１０と、搬送路上の各搬送枠３に係止して搬送路上を滑らせながら移動させるために該トランスファ１０に所定間隔毎に設けられる複数の送り爪１１と、前記トランスファ１０を所定長さの１ピッチずつ往復動させる往復駆動源（図示せず）と、該往復駆動源によりトランスファ１０を１ピッチ往動作により移動させた後端を支点として上方へ揺動させて搬送枠３と送り爪１１との係止を解除する揺動駆動源（図示せず）とを備えている。

そして、前記搬送枠３を前記間欠送り装置４で間欠送りする各作業ステーションでは、前記搬送シュート２には上下に貫通する吸引孔１２が開設され、同内径の各吸引孔１２は吸引路となる各吸引管１３及び各真空レギュレータ１４を介して真空源１５に並列接続される。この半導体素子の装着装置１の運転中は、常時真空源１５により吸引動作が行われる。

最初の作業ステーションは前記搬送シュート２上に直接載置され搬送枠３の搬送によって供給されるヒートシンク１６の厚さをレーザー変位計から成る厚さ計測センサ２０が計測するワーク厚さ検出ステーション４１であり、真空源１５に接続する吸引孔１２を介して吸引された状態のヒートシンク１６の基準面である前記搬送シュート２からの長さ、即ちヒートシンク１６の厚さが計測される。この厚さ計測センサ２０からの厚さ情報に基づいて、後述する装着ステーションにおける装着ノズル２２の下降量が図示しないマイクロコンピュータから構成される制御装置により算出される。そして、このワーク厚さ検出ステーションの吸引孔１２に連通する真空レギュレータ１４を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「弱」とする。

次の作業ステーションは前記搬送シュート２上のヒートシンク１６上に半田５を図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動可能な塗布ノズル２１が塗布する半田塗布ステーション４２であり、真空源１５に接続する吸引孔１２を介して吸引された状態のヒートシンク１６上に半田５が塗布される。そして、この半田塗布ステーションの吸引孔１２に連通する真空レギュレータ１４を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「中」とする。

次の作業ステーションは前記搬送シュート２上のヒートシンク１６上に半田５を介して図示しない駆動源により平面方向及び上下方向に移動可能な装着ノズル２２がダイ６を装着する装着ステーション４３であり、真空源１５に接続する吸引孔１２を介して吸引された状態のヒートシンク１６上に半田５を溶融しながらダイ６が装着される。そして、この装着ステーション４３の吸引孔１２に連通する真空レギュレータ１４を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「強」とする。

次の次の作業ステーション及びその次の作業ステーションは半田５を介してヒートシンク１６上にダイ６をボンディングした前記搬送シュート２上のワ−ク７を移載装置８によりキャリア治具９に２個ずつ移載する移載ステーション４４、４５であり、真空源１５に接続する吸引孔１２を介して吸引された状態のワーク７がピックアップされキャリア治具に移載される。そして、これらの移載ステーション４４、４５の吸引孔１２に連通する真空レギュレータ１４を真空度が所定値となるように設定し、吸着力を「弱」とする。

ここで、前記送り爪１１で前記搬送シュート２に形成された搬送路上のヒートシンク１６を搬送する際のオーバーランを防止する必要があるために、ヒートシンク１６の下面を真空吸着するが、ヒートシンク１６と前記搬送路との間に発生する摩擦力はヒートシンク１６と搬送路の摩擦係数により、更に真空吸着力が加えられるため、必要以上の摩擦力が発生することとなる。これにより接触面に傷が発生し、ワーク７表面の酸化を誘発することとなり、後工程に悪影響を及ぼすこととなるため、必要最低限の吸着力とするために、前述したようにオーバーランをしても良い作業ステーションでは「弱」、オーバーランを確実になくしたい作業ステーションでは「中」、搬送後外力が加わることが想定される作業ステーションは「強」に設定するものである。

以上の構成により、以下動作について説明する。先ず、搬送枠３に収納されたヒートシンク１６が図示しない上流側装置から半導体素子装着装置１の搬送シュート２上に１個ずつ順次供給される。そして、往復駆動源（図示せず）により前記トランスファ１０を所定長さの１ピッチずつ往動させることにより各送り爪１１により搬送路上の各搬送枠３に係止して移動させる（図４参照）。各搬送枠３の移動により、搬送シュート２の上面に直接載置されたヒートシンク３は、搬送シュート２を介してヒータ２４によって加熱されつつ搬送シュート２の上面を移動する。

間欠送り装置４では、揺動駆動源（図示せず）によりトランスファ１０を後端を支点として上方へ揺動させて搬送枠３と送り爪１１との係止を解除して、更に前記往復駆動源により復動作して１ピッチ戻り、前記揺動駆動源によりトランスファ１０をその後端を支点として下方へ揺動させるということを繰り返すことになるが、その間各作業ステーションで後述するように各作業を行う。

最初のワーク厚さ検出ステーション４１には、送り爪１１が係止し、送り爪１１１の移動によって搬送シュート２上を移動する搬送枠３の移動に伴い上流から搬送シュート２上を移動して来たヒートシンク１６が位置し、ヒートシンク１６は、搬送シュート２の上面と接触してヒータ２４によって加熱され温度が上昇した搬送シュート２の上面から直接加熱される。真空源１５に接続する吸引孔１２を介して吸着力が「弱」で吸引された状態のヒートシンク１６の厚さＴを厚さ計測センサ２０が計測する。この場合、ヒートシンク１６の基準面である搬送シュート２からの長さ、即ちヒートシンク１６の厚さＴが検出され、この厚さ計測センサ２０からの厚さ情報に基づいて、装着ノズル２２の下降量が制御装置により算出される。

次の半田塗布ステーション４２では、搬送枠３に収納支持され上流のステーションから搬送シュート２上を移動して来たヒートシンク１６が搬送シュート２の上面から直接加熱されつつ位置し、吸引孔１２を介して吸着力が「中」で吸引された状態で、温度が上昇したヒートシンク１６上に、平面方向に移動した塗布ノズル２１が下降することにより半田５を塗布する。

次の装着ステーション４３では、上流のステーションと同様に搬送枠３に収納支持され搬送シュート２上を移動して来たヒートシンク１６が搬送シュート２の上面から直接加熱されつつ位置し、吸引孔１２を介して吸着力が「強」で吸引された状態のヒートシンク１６上に半田５を介して平面方向に移動した装着ノズル２２が下降してダイ６を装着する。この場合、制御装置により装着ノズル２２の下降量が算出されているので、即ちマイクロコンピュータで構成される制御装置のＲＡＭ（記憶装置）に格納されているヒートシンク１６の標準厚さ（厚さ基準値）をＴとし装着後の半田５の厚さを１００μｍにしたい場合には装着ノズル２２の下降量は待機位置の装着ノズル２２に吸着保持されたダイ６の下面から標準厚さＴのヒートシンク１６の上面までの距離Ｚから１００μｍを引いた値となるが、前記標準厚さＴと前記厚さ計測センサ２０により得られたヒートシンク１６の厚さｔとの差を加味して下降させることにより、一定の半田厚（１００μｍ）を得ることができる。従って、ヒートシンク１６の製作上の厚さバラツキをカバーしたボンディング後の半田厚を確保できる。なお、この装着の際には、いわゆるスクラブ動作を行う。

次の次の移載ステーション４４及びその次の移載ステーション４５では、搬送枠３に収納支持され、搬送シュート２上を移動して来たヒートシンク１６、１６が位置し、吸引孔１２を介して吸着力が「弱」で吸引された状態のヒートシンク１６上に半田５を介してダイ６が装着されたヒートシンク１６、１６を移載装置８の移載ノズル３１、３４によりキャリア治具に２個ずつ移載する。

上述したように、ヒートシンク１６は底が無い搬送枠３に収納され支持され、上流からワーク厚さ検出ステーション４１に搬送されるとき及び各ステーション間で搬送されるときには、ヒートシンク１６の厚さ寸法よりその高さ寸法が大きい搬送枠３に送り爪１１が確実に係止する。このため、送り爪１１１の移動によって搬送シュート２上を移動する搬送枠３によってヒートシンク１６を確実に搬送することができる。さらに、ヒートシンク１６は搬送シュート２上に直接載置されているので、装着ステーション４３、移載ステーション４４及び移載ステーション４５に搬送されて来る各ヒートシンク１６の高さをほぼ一定にすることができる。この結果、ボンディング作業時に、ダイ６を確実に装着することができ、また、移載装置８の移載ノズル３１、３４による吸着を確実に行い、ヒートシンク１６の移載作業を確実に行うことができる。

また、搬送枠３には底が形成されていなく、搬送枠３に収納されたヒートシンク１６は搬送シュート２の上面と接触した状態でワーク厚さ検出ステーション４１、次の半田塗布ステーション４２及び次の次の装着ステーション４３に位置し、ヒータ２４を備えた搬送シュート２の上面から直接加熱されるので、ヒートシンク１６への熱伝導を向上させることができ、この結果、ヒートシンク１６を確実に加熱しながらヒートシンク１６への半田塗布及びダイ６の装着を行うことができ、品質を向上することができる。また、ヒータ２４による加熱量を大きくことを回避することもできる。

以下、他の実施の形態について、図５に基づいて説明する。

５０は、他の実施の形態として示したヒートシンク支持部材（支持手段）であり、ヒートシンク支持部材５０は、搬送シュートに載置され、ヒートシンク１６の搬送方向の後縁を後辺５１によって支持し、後縁に続く両側縁を側辺５２、５３によって支持し、厚さ（高さ）が前記個片の厚さより大きく、底が無いコの字状に形成されている。このように構成されたヒートシンク支持手段５０によってヒートシンク１６を支持し、搬送シュート上を搬送することによって、上述した搬送枠３によるヒートシンク１６の搬送と同様の作用効果を得ることができ、また、ヒートシンク１６の幅が変化（図５における左右方向の寸法が変化）した場合のも、ヒートシンク支持手段５０を同様に使用することができる。

更に、他の実施形態について、図６及び図７に基づいて説明する。

６０は、複数のヒートシンク１６…を収納支持する搬送枠である。この搬送枠６０には底が無い複数の収納部６１…が形成され、また、一方の長辺の両側部（図６においては左右両側部）に搬送ピン挿入用の孔６２、６２が形成されている。また、搬送枠６０の高さ寸法は、搬送枠３と同様に、ヒートシンク１６の厚さ寸法より大きい。

このように構成された搬送枠６０により、ヒートシンク１６…を搬送するときには、図７に示したように上下及び水平方向に往復移動する搬送機構の搬送片６３、６３に設けられその下面から下方へ伸びたピン６４、６４を孔６２、６２に挿入して水平移動させることによって各ヒートシンク１６…を確実に搬送することができる。また、搬送枠３と同様に各ヒートシンク１６…への熱伝導を向上させることができ、この結果、ヒートシンク１６を確実に加熱しながらヒートシンク１６への半田塗布及びダイ６の装着を行うことができ、品質を向上することができる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

半導体素子装着装置の一部の正面図である。 個片搬送装置の一部の断面図である。 個片搬送装置の一部の上面図である。 ヒートシンク搬送時の個片搬送装置の一部断面図である。 他の実施形態の支持手段によるヒートシンク搬送時の平面図である。 他の実施形態の搬送枠及びヒートシンクの平面図である。 図６に示した搬送枠によるヒートシンクの搬送状態を説明する個片搬送装置の一部の縦断面図である。

符号の説明

１ 半導体素子装着装置
２ 搬送シュート
３ 搬送枠
１１ 送り爪（搬送手段）
１６ ヒートシンク（個片）
２３ 個片搬送装置
２４ ヒータ（加熱手段）
３５ 収納部
３６ 後辺
３７、３８ 側辺
３９ 前辺
５０ ヒートシンク支持部材
５１ 後辺
５２、５３ 側辺
６０ 搬送枠
ｔ 高さ寸法
Ｔ 厚さ寸法

Claims (3)

1. 加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片の搬送方向の後縁及びこの後縁に続く両側縁を支持し、厚さが前記個片の厚さより大きく、底が無く、前記搬送シュートに載置された支持手段と、この支持手段を前記搬送シュート上にて移動させる搬送手段とを備えたことを特徴とする個片搬送装置。
2. 加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、厚さが前記個片の厚さより大きく、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片を収納し、底が無く、前記搬送シュートに載置された搬送枠と、この搬送枠を前記搬送シュート上にて移動させる搬送手段とを備えたことを特徴とする個片搬送装置。
3. 加熱手段が設けられた搬送シュートの上面に接触載置され、電子部品を装着する個片を搬送する個片搬送装置において、厚さが前記個片の厚さより大きく、前記搬送シュートの上面に接触載置された前記個片を収納する底が無い複数の収納部が形成され前記搬送シュートに載置された搬送枠と、この搬送枠の搬送手段とを備えたことを特徴とする個片搬送装置。

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