JP5248987B2

JP5248987B2 - 搬送機構

Info

Publication number: JP5248987B2
Application number: JP2008288459A
Authority: JP
Inventors: 茂石井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: CN101740444B; CN101740444A; JP2010118376A

Description

本発明は、支持板の上面に保持された複数個のデバイスを支持板の上面から収容トレイに搬送するための搬送機構に関する。

半導体パッケージ基板等の矩形形状のワークの分割においては、切削機にて個々のデバイスに分割される。切削時には、パッケージ基板は各デバイスに対応して形成された吸引孔と分割ラインに対応して形成された切削ブレードの逃げ溝とを有する樹脂等で形成された支持板に吸引保持され、支持板に吸引保持された状態で分割ラインに沿って切削ブレードで分割される。その後、搬送ジグで分割後の各デバイスの上面を吸引保持され、所定の収容トレイに搬送される（特許文献１参照）。
特開2003-163180号公報

しかしながら、例えば３×３mm以下である小寸法のデバイス或いは表面に電極等により凹凸が形成されているデバイスの場合、分割後の複数個のデバイスを一括して支持板の上面から吸着保持して搬送しようとしても、各デバイスの充分な吸着力を維持することが困難であり、デバイスを脱落することなく充分安定して搬送することができないおそれがある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、小寸法のデバイス或いは表面に凹凸が形成されたデバイスの場合でも脱落することなく安定して搬送することができる新規且つ改良された搬送機構を提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する搬送機構として、支持板の上面に保持された複数個のデバイスを該支持板の該上面から収容トレイに搬送するための搬送機構にして、
昇降自在に且つ水平方向に移動自在に装着されたケーシングと、該ケーシングを昇降動せしめるためのケーシング昇降動手段と、該ケーシングを水平方向に移動せしめるためのケーシング移動手段と、搬入・搬出位置と保持位置との間を水平方向に移動自在に該ケーシング内に装着された可動パッドと、該可動パッドを移動せしめるための可動パッド移動手段とを具備し、
該可動パッドは、該複数個のデバイスを収容するための下面が開放された少なくとも１個の収容凹部を有し、該ケーシングの下面は、該支持板に対応した形状の搬入・搬出開口が形成されている下面壁によって規定されており、
該可動パッドを該搬入・搬出位置に位置せしめ、該ケーシングの該搬入・搬出開口を該複数個のデバイスの直上に位置せしめ、該ケーシングを下降せしめると、該支持板の該上面に保持されている複数個のデバイスが該可動パッドの該収容凹部内に収容され、しかる後に該収容パッドを該保持位置に移動せしめると、該支持板の該上面に保持されている複数個のデバイスが該可動パッドと共に移動せしめられて、該可動パッドの該収容凹部と該ケーシングの該下面壁とによって規定される閉空間内に保持され、
該ケーシングを上昇せしめると共に水平方向に移動せしめて、該ケーシングの該搬入・排出開口を該収容トレイの直上に位置せしめ、しかる後に該可動パッドを該保持位置から該搬入・搬出開口に移動せしめると、該可動パッドの該収容凹部内に収容されている複数個のデバイスが該可動パッドと共に移動せしめられ、該ケーシングの該搬入・搬出開口を通して該収容トレイ内に落下せしめられる、
ことを特徴とする搬送機構が提供される。

支持板の上面上には、行列配置された複数個のデバイスからなる行列配置デバイス群が複数個存在し、可動パッドは複数個の行列配置デバイス郡の夫々に対応する複数個の矩形収容凹部を有するのが好適である。また、収容トレイには、その直上に位置せしめられたケーシングの搬入・搬出開口を通して可動パッドの収容凹部内に気体を噴出する気体噴出手段が付設されているのが好適である。

本発明の搬送機構においては、複数個のデバイスを支持基板上から可動パッドと共に移動せしめて、可動パッドの収容凹部とケーシングの下面壁とによって規定される閉空間内に保持して搬送するので、小寸法のデバイス或いは表面に凹凸が形成されているデバイスである場合でも安定して搬送することができる。

以下、本発明に従って構成された搬送機構の好適実施形態を図示している添付図面を参照して更に詳述する。

図１及び図２には、本発明に従って構成された搬送機構を備えた加工機の典型例である切削機が図示されている。図示の切削機はハウジング２を具備しており、このハウジング２上には装填域４、待機域６、チャッキング域８、アライメント域１０、切削域１２及び収容域１４が規定されている。装填域４には供給用カセット１６が配設されており、このカセット１６内には上下方向に間隔をおいて複数個の板状物１８が収納されている。

図３に図示するように、カセット１６に収納されている板状物１８は、一例としてQFN基板（Quad Flat Non-leaded package）等の矩形状の半導体パッケージ基板である。図示の板状物１８は、基板１９と基板１９の裏面側に実装されたICチップ等（図示しない）と、ICチップ等を一括封止する樹脂２１とから形成され、このICチップ等は基板１９の表面上に形成された分割ライン２８により規定された領域に実装されている。複数個のデバイス３０は行列状に配列し行列配置デバイス群２６を形成しており、図示の実施形態では３個の行列配置デバイス群２６を有しており各行列配置デバイス群２６は多数のデバイス３０を含んでいる。分割予定ライン２８を縦横に切断することにより個々のデバイス３０に分割される。

図１を参照して説明を続けると、板状物１８はカセット１６から適宜の搬出入手段（図示していない）により待機域６へ搬出される。待機域６は幅方向に移動可能に配設された一対のガイドレール２０上の所定位置であり、この所定位置に搬出された板状物１８は、図示しない搬送手段にて上面全体を吸引保持され、チャッキング域８に位置付けられているチャックテーブル２２上に搬送される。搬送手段は板状物１８を上面から吸引保持する吸引機構を有す周知の搬送手段でよく、この搬送手段による搬送は板状物１８が未だ分割されていないため問題無く搬送可能である。

図１と共に図２を参照して説明を続けると、チャックテーブル２２は図１においては上下方向であるＸ軸方向に移動可能に、且つ回転可能に配設されている。チャックテーブル２２の下側には回転可能な構造のチャックテーブル２２をチャッキング域８から切削域１２までＸ軸方向に自在に移動させるボールねじ及びモータ等で形成された周知のＸ軸駆動機構が配設されている。この駆動機構はＸ軸方向に伸縮自在である蛇腹等の保護部材２３で覆われている。チャックテーブル２２の中央部上面には支持板２４が固定されている。支持板２４は、チャックテーブル２２からの負圧により板状物１８を保持するものであり、図４に示すように板状物１８に対応した寸法で形成され、板状物１８の位置ずれを防止するために摩擦係数の大きい材料、例えばゴムによって形成されている。また、板状物１８を載置した際に、板状物１８の分割ライン２８に対応する位置に形成され切削時に切削ブレードを受け入れるための溝３２と、溝３２で区画された領域に各デバイス３０を吸引保持する多数の吸引孔（図示していない）が形成されている。板状物２４は保持される板状物に対応した適宜に設定することができる。板状物１８は待機域６から図示しない搬送手段によって支持板２４上に搬送され、各板状物１８の各分割ライン２８を支持板２４の溝３２上に位置づけられ、各デバイス３０の裏面（樹脂側）が吸引保持される。

次いでチャックテーブル２２はＸ軸駆動機構によりアライメント域１０に位置づけられる。アライメント域１０近傍にはＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能に配接されたアライメント手段３４が配設されている。チャックテーブル２２がアライメント領域１０に位置づけられるとアライメント手段３４はチャックテーブル２２上の板状物１８の上面に位置づけられる。板状物１８の表面がアライメント手段３４により撮像され、画像処理にて後述する切削ブレードによって切削すべき分割ライン２８の位置が検出され、切削時において切削ブレードが分割ライン２８に精密に位置付けられる。アライメント手段３４は、ＣＣＤカメラ等を搭載した周知の顕微鏡構造のものである。

アライメント手段３４により切削位置が検出された板状物１８を載置したチャックテーブル２２は、切削域１２に位置づけられる。切削域１２には一対の切削手段３６が対向してＸ軸と直交するＹ軸方向に移動可能に対向して配設されている。切削手段３６は、切削ブレード３８が着脱自在に装着されたスピンドル４０と、このスピンドル４０を回転可能に支持するとともに回転駆動させる図示しない回転駆動源を含むハウジング４２とを備えている。また、切削手段３６をチャックテーブル２２に対して相対的にＹ軸方向に割り出し送りする図示しない割り出し送り手段や、切削手段３６をチャックテーブル２２に対して相対的にＺ軸方向（鉛直方向）に切り込み送りする図示しない切り込み送り手段が配設されている。割り出し送り手段及び切り込み送り手段は、例えばボールねじとこのボールねじを回転させるパルスモータとを備え、それぞれ所望の方向に切削手段３６を移動させる周知構造のものであり、詳細説明を省略する。

チャッキング域８とアライメント域１０の間には両域を仕切るウォータカーテン４４及びエアーカーテン４６が配設されている。ウォータカーテン４４及びエアーカーテン４６はチャックテーブル２２に載置された板状物１８の表面よりも若干高い位置にチャックテーブル２２の移動に障害にならないように配設されている。ウォータカーテン４４は少なくとも板状物１８の長辺よりも幅広なサイズの棒状に形成され、切削域１２側へ向けて斜め下向きに多数の孔がウォータカーテン４４の延在方向に小間隔をおいて形成されており、図示しない洗浄水供給配管を通してウォータカーテン４４に供給される洗浄水が多数の孔から噴射される。切削中や切削後にエアーカーテンから洗浄水が噴射され、チャックテーブル２２に載置された板状物１８の表面を洗浄する。また、エアーカーテン４６はウォータカーテン４４と同サイズの棒状に形成され、ほぼ真下へ向けて多数の孔がエアーカーテン４６の延在方向に小間隔をおいて形成されており、図示しないエアー供給配管を通してエアーカーテン４６に供給されるエアーが多数の孔から噴射され、チャッキング域８と切削域１２を仕切るように常時エアーがカーテン状に供給される。

切削域１２に位置付けられた板状物１８はアライメント手段３４により検出された分割ライン２８に沿って切削手段３６により精密に切削加工が行われる。高速回転する切削ブレード３８は分割ライン２８の延長線上で且つ板状物１８を分割する所定のＺ位置に位置づけられ、チャックテーブル２２がＸ軸移動することで板状物１８がその全長に渡って即ちその縁から縁に渡って切削される。切削ブレード３８は溝３２の中程まで切り込んでいるため、板状物２４は分割されるが、支持板２４は傷付くことがない。次いで切削手段３６はＹ軸方向に割り出し送りされ同様に１ラインづつ分割される。所定方向（Ｘ軸方向）に延びる全ての分割ライン２８が分割されると、チャックテーブル２２が９０度回転され、先に切削された分割ライン２８に直交する分割ライン２８に沿って切削が遂行される。切削時には、上述の切削手段３６に配設された洗浄ノズル及びウォータカーテン４４から多量の切削水・洗浄水が噴射されており、切削屑や吸引保持されていないデバイス３０以外の余剰部が切削水・洗浄水の勢いで除去される。故に板状物１８の分割ライン２８全てが切削されると図４に図示するように支持板２４上には吸引保持されている複数のデバイス３０のみが残される。

切削が終了したらチャックテーブル２２はチャッキング域８に戻される。その際、チャックテーブル２２に保持された複数のデバイス３０は、ウォータカーテン４４及びエアーカーテン４６の真下を低速で通過する。ウォータカーテン４４から噴射された洗浄水によりデバイス３０上の切削屑が除去され、エアーカーテン４６で洗浄水が除去されチャックテーブル２２はチャッキング域に戻される。その後本発明の搬送機構１５によって複数のデバイス３０は収容トレイ１４に搬送される。

ここで、本発明の実施の形態である搬送機構１５について図１、図２を参照して詳細を説明する。搬送機構１５はケーシング４８とケーシング４８をチャッキング域８の上方（二点鎖線で示す）から収容トレイ１４の上方（実線で示す）へ移動させるケーシング移動手段５０と、ケーシング４８を昇降動させるケーシング昇降動手段５２とから構成される。ケーシング移動手段５０は、回転自在に装着されチャッキング域８の上方から収容トレイ１４の上方へ延在するボールねじ５４とボールねじ５４の一端部に連結されたパルスモータ５６とケーシング４８が他端に連結された基部５８をガイドする一対のガイドレール６０とから構成されている。基部５８内にはボールねじ５４に螺合するようにナット（図示していない）が収容固定されており、パルスモータ５６を駆動することにより基部５８が一対のガイドレール６０に案内されて水平方向に移動する。また、基部５８内にはケーシング昇降手段５２が配設されている。ケーシング昇降手段５２はエアシリンダ機構で構成され、シリンダ部（基部５８内の二点鎖線）が基部５８にピストンロッドの先端がケーシング４８の上面に固定された連結部材５３に連結されており、空気圧によるピストンロッドの伸縮に応じて連結部材５３に連結されたケーシング４８が昇降動をする。

次いで図４を参照してケーシング４８の詳細構成を説明する。ケーシング４８内には、チャックテーブル２２上の支持板２４に吸引保持された複数個のデバイス３０をケーシング４８内に収容するための可動パッド６２と、可動パッド６２を後述する搬入・搬出位置６４と保持位置６６との間を水平方向に移動させるための可動パッド移動手段６８とを備える。

可動パッド６２は板状物１８よりも若干大きいサイズの矩形板形状のステンレス鋼の如き剛性材で形成され、行列配置デバイス群２６を一括で収容するための下面が開放された少なくとも１個の収容凹部７０を有している。図示の実施形態では、行列配置デバイス群２６を３個有しているため、それに対応して収容凹部７０は３個形成されている。また、ケーシング４８の下面は、支持板２４に対応した形状の搬入・搬出開口７２が形成された下面壁７４によって規定されている。搬入・搬出開口７２の寸法及び下面壁７４の厚さは、支持板２４に対応した適宜に設定することができる。図示の実施形態では、支持板２４の外周寸法と搬入・搬出開口７２の寸法、及び支持板２４の厚さと下面壁７４の厚さは略同一に設定されている。更に詳しくは、搬入・搬出開口７２の各辺の長さは、これに挿入される支持板２４の各辺の長さよりも0.1〜0.2mm大きく形成されていることが好適である。また、下面壁７４の厚さが搬入・搬出開口７２に挿入される支持板２４の厚さよりも0.05〜0.1mm薄く形成されていることが好適である。上記搬入・搬出開口７２の真上に可動パッド６２が位置づけられた位置が搬入・搬出位置６４（図６ｂ参照）であり、可動パッド６２が搬入・搬出開口７２の水平方向に移動し収容凹部７０の全体が下面壁７４に覆われる位置すなわち複数個のデバイス３０を収容保持する位置が保持位置６６（図６ｃ参照）である。

図４に戻って説明を続けると、可動パッド６２には可動パッド６２の上方で且つ搬入・搬出位置６４と保持位置６６とを跨って一対のガイドレール７８が配設されている。可動パッド６２の上部には一対の摺動支持部材８０が配設されており、かかる摺動支持部材８０はガイドレール７８に摺動可能に組み合わされている。可動パッド移動手段６８は一対のエアシリンダ機構７６から構成されており、エアシリンダ機構７６のシリンダがケーシング４８内に固定され、ピストンの先端が可動パッド６２に連結されている。エアシリンダ機構７６のピストンが伸縮することにより可動パッド６２が一対のガイドレール７８に案内され、搬入・搬出位置６４と保持位置６６との間を移動される。可動パッド６２の下面とケーシング４８の下面壁７４のクリアランスを一定に保ってスライドさせるように各部材が配設されていることが重要である。この一定のクリアランスは0.05〜0.1mmが好適である。

次いで搬送機構１５により複数個のデバイス３０が搬送される収容トレイ１４について図５を参照して説明する。収容トレイ１４は複数個のデバイス３０を内部に収容するためのトレイであり、収容トレイ１４の上部には上記搬入・搬出開口７２とほぼ同形状の開口部８２を有している。開口部８２には、上向きに気体を噴射する気体噴射手段８４を備えている。気体噴射手段８４は開口部８２の内周壁に沿って間隔をおいて且つ噴射孔を上向きに配設された複数個のエアーノズル８６から構成されている。エアーノズル８６は収容トレイ１４内部で配管９０に連通し、更にこの配管９０は図示しないエアー供給源に連通しており、エアーが供給されると開口部８２の上方エリアにエアーが噴射される。

以上のように構成された搬送機構１５及び収容トレイ１４の作動について図６及び図７を参照して詳細を説明する。チャックテーブル２２がチャッキング域８に位置づけられると、搬送機構１５のケーシング移動手段５０がチャッキング域８に位置付けられた支持板２４の上方にケーシング４８を移動せしめる(図６(a))。この時可動パッド６２は搬入・搬出位置６４に位置づけられている。次いで、ケーシング昇降手段５２によりケーシング４８が下降せしめられ、搬入・搬出開口７２に支持板２４が挿入され、支持板２４上面に保持されている複数個のデバイス３０が行列配置デバイス群２６毎に可動パッド６２の収容凹部７０内に収容される（図６b）。この際、搬入・搬出開口７２の各辺の長さが支持板２４の各辺の長さよりも0.1〜0.2mm大きく形成されており、搬入・搬出開口７２と支持板２４とが0.05mm〜0.1mmのクリアランスを有して挿入されるので、搬入・搬出開口７２の縁に複数個のデバイス３０が接触するおそれがない。また、搬入・搬出開口７２が形成されている下面壁７４の厚さは支持板２４の厚さよりも0.05〜0.1mm薄く設定されているので、後述する可動パッド６２と共に複数個のデバイス３０を移動させる際に複数個のデバイス３０が搬入・搬出開口７２と支持板２４との間に挟まったり引っかかったりすること等の不具合もなく安定して摺動できる。

デバイス３０が可動パッド６２の収容凹部７０内に収容支持板２４を介したデバイス３０の吸引保持力が解除され、可動パッド６２は可動パッド移動手段６８により保持位置６６に移動せしめられる。複数個のデバイス３０は可動パッド６２と共に摺動せしめられて、可動パッド６２の収容凹部７０とケーシング４８の下面壁７４とによって規定される閉空間８８内に保持される（図６ｃ）。この際、可動パッド６２の下面とケーシング４８の下面壁７４のクリアランスが0.05〜0.1mmになる位置に各部材が配設されているため、可動パッド６２が摺動を繰り返しても消耗せしめる虞なく、デバイス３０が収容凹部７０から脱落することなく安定して移動させることができる。また、下面壁７４の厚みが搬入・搬出開口７２に挿入する支持板２４の厚みよりも0.05〜0.1mm薄く形成されているため、複数個のデバイス３０が搬入・搬出開口７２に引っかかることなくスムーズに保持位置５８まで移動できる。

その後ケーシング４８を上昇せしめる（図６ｄ）と共にケーシング移動手段５０によりチャッキング域８から収容トレイ１４の上方へ移動せしめられ、ケーシング４８の搬入・搬出開口７２を収容トレイ１４の開口部８２の直上に位置づけられる（図７a）。ケーシング４８の下面壁７６を収容トレイ１４の上面に当接させると、デバイス３０が小寸法デバイスの場合でも周囲に飛び散らすことが確実に防止される。次いで可動パッド６２を保持位置６４から搬入・搬出位置６６に移動せしめると、可動パッド６２の収容凹部７０に収容されている複数個のデバイス３０が可動パッド６２と共に移動せしめられ、ケーシング４８の搬入・搬出開口７２を通して収容トレイ１４内に落下せしめられる（図７b）。この時に、収容トレイ１４の開口部８２の内壁に沿って形成された気体噴出手段８４からエアー等が噴射され、開口部８２の真上に位置づけられたケーシング４８の搬入・搬出開口７２を通して可動パッド６２の収容凹部７０全域に気体が噴射され、万一デバイス３０が収容凹部７０に残留していた場合でも、気体噴射の勢いで落下させることができる。

本発明の搬送機構の好適実施形態を備える切削機の一例を示す概略上面図。本発明の搬送機構の好適実施形態を備える切削機の一例を示す概略正面図。本発明の搬送機構にて搬送される複数個のデバイスに分割される前の板状物の斜視図。本発明の搬送機構の好適実施形態を示す斜視図。本発明の搬送機構の好適実施形態を示す斜視図。本発明の搬送機構の好適実施形態における搬送フローを示す概略模式図。本発明の搬送機構の好適実施形態における搬送フローを示す概略模式図。

符号の説明

８チャッキング域
１２切削域
１４収容トレイ
１５搬送機構
１８板状物
２４支持板
２６行列配置デバイス群
４８ケーシング
５０ケーシング移動手段
５２ケーシング昇降手段
６２可動パッド
６４搬入・搬出位置
６６保持位置
６８可動パッド移動手段
７０収容凹部
７２搬入・搬出開口
８２開口部
８４気体噴出手段

Claims

支持板の上面に保持された複数個のデバイスを該支持板の該上面から収容トレイに搬送するための搬送機構にして、
昇降自在に且つ水平方向に移動自在に装着されたケーシングと、該ケーシングを昇降動せしめるためのケーシング昇降動手段と、該ケーシングを水平方向に移動せしめるケーシング移動手段と、搬入・搬出位置と保持位置との間を水平方向に移動自在に該ケーシング内に装着された可動パッドと、該可動パッドを移動せしめるための可動パッド移動手段とを具備し、
該可動パッドは、該複数個のデバイスを収容するための下面が開放された少なくとも１個の収容凹部を有し、該ケーシングの下面は、該支持板に対応した形状の搬入・搬出開口が形成されている下面壁によって規定されており、
該可動パッドを該搬入・搬出位置に位置せしめ、該ケーシングの該搬入・搬出開口を該複数個のデバイスの直上に位置せしめ、該ケーシングを下降せしめると、該支持板の該上面に保持されている複数個のデバイスが該可動パッドの該収容凹部内に収容され、しかる後に該収容パッドを該保持位置に移動せしめると、該支持板の該上面に保持されている複数個のデバイスが該可動パッドと共に移動せしめられて、該可動パッドの該収容凹部と該ケーシングの該下面壁とによって規定される閉空間内に保持され、
該ケーシングを上昇せしめると共に水平方向に移動せしめて、該ケーシングの該搬入・排出開口を該収容トレイの直上に位置せしめ、しかる後に該可動パッドを該保持位置から該搬入・搬出開口に移動せしめると、該可動パッドの該収容凹部内に収容されている複数個のデバイスが該可動パッドと共に移動せしめられ、該ケーシングの該搬入・搬出開口を通して該収容トレイ内に落下せしめられる、
ことを特徴とする搬送機構。
該支持板の該上面上には、行列配置された該複数個のデバイスからなる行列配置デバイス群が複数個存在し、該可動パッドは該複数個の行列配置デバイス郡の夫々に対応する複数個の矩形収容凹部を有する請求項１記載の搬送機構。
該収容トレイには、その直上に位置せしめられた該ケーシングの該搬入・搬出開口を通して該可動パッドの該収容凹部内に気体を噴出する気体噴出手段が付設されている、請求項１または２記載の搬送機構。