JP6519761B2 - 電子部品受渡し装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハシートに貼り付けられた電子部品をコレットに吸着させる電子部品受渡し装置に関する。

ウエハシートの表面に貼り付けられた多数の電子部品のうち受渡し対象となる１つの電子部品は、当該電子部品の位置に対応するウエハシートの裏面が針状部材で押され、他の電子部品よりウエハシートの表側に突出した状態となって、コレットに受け渡される。これは、電子部品をウエハシートから剥がれ易くするためのもので、その具体例が、例えば、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のピックアップ装置は、突き上げ駒でウエハシートをコレットに向かって押し上げ、吸着対象の電子部品（チップ）をコレットに接触させた後、突き上げ駒を降下させて、突き上げ駒から針状部材（突き上げニードル）を突出した状態にする。

特開平１１−１８６２９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のピックアップ装置では、ウエハシートにおいて、コレットの吸着対象となる１つの電子部品分の領域のみが突き上げ駒で押し上げられるので、突き上げ駒の位置と押し上げようとする電子部品の位置とが一致していない場合、電子部品を所定の位置に押し上げることができず、電子部品がコレットに吸着されないという問題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、電子部品を安定的にコレットに吸着させることが可能な電子部品受渡し装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る電子部品受渡し装置は、表面に多数の電子部品が貼り付けられたウエハシートの表側の受取り位置に配される吸着部を有するコレットと、前記ウエハシートを裏側から押して前記電子部品を前記コレットに接近させるシート押し手段とを具備する電子部品受渡し装置において、前記シート押し手段は、前記ウエハシートの表面に貼り付けられている前記電子部品のうち複数の前記電子部品が存在する領域Ａに対応する裏面の領域Ｂに面接触する吸引ヘッドを有し、該ウエハシートの裏側から前記受取り位置に接近する第１の方向及び該第１の方向の反対方向の第２の方向に移動可能に設けられたペパーポットと、前記第１、第２の方向に移動可能に設けられ、前記吸引ヘッド内に収容された先端部が前記吸引ヘッドから突出可能な針状部材とを備え、前記ペパーポットは、前記吸引ヘッドが前記ウエハシートの裏面の領域Ｂに面接触した状態で、前記針状部材と共に前記第１の方向に移動して前記領域Ａ内の１つの前記電子部品を、前記受取り位置に配された前記コレットの前記吸着部に接触させ、前記吸引ヘッドで前記ウエハシートを吸引した状態で前記第２の方向に移動して前記コレットから遠ざかり、前記針状部材は、前記ペパーポットが前記第２の方向に移動し始めたタイミングで静止し、前記先端部が前記吸引ヘッドから突出して、前記１つの電子部品の前記吸着部への接触状態を維持し、前記コレットは、前記１つの電子部品が前記吸着部に接触してから該電子部品の該吸着部への接触状態を維持していた前記針状部材が前記第２の方向への移動を開始するまで静止し、前記受取り位置から前記第１、第２の方向以外の方向に移動する。

本発明に係る電子部品受渡し装置は、ペパーポットが、ウエハシートの表面に貼り付けられている電子部品のうち複数の電子部品が存在する領域Ａに対応する裏面の領域Ｂに吸引ヘッドが面接触した状態で、針状部材と共に第１の方向に移動して領域Ａ内の１つの電子部品を、受取り位置に配されたコレットの吸着部に接触させるので、確実に受渡し対象の電子部品を所定位置に配した状態でコレットの吸着部に接触させることができる。
そして、ペパーポットが、吸引ヘッドでウエハシートを吸引した状態で第２の方向に移動してコレットから遠ざかり、針状部材が、ペパーポットが第２の方向に移動し始めたタイミングで静止し、先端部が吸引ヘッドから突出して、受渡し対象の電子部品の吸着部への接触状態を維持するので、吸着部に接触している電子部品からウエハシートを剥がれ易い状態にすることができ、電子部品を安定的にコレットに吸着させることが可能である。

本発明の一実施の形態に係る電子部品受渡し装置の説明図である。 電子部品が貼り付けられたウエハシートの説明図である。 シート押し手段の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ電子部品の受渡しの様子を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ電子部品の受渡しの様子を示す説明図である。 （Ａ）はピックアップユニットの変形例を示す説明図であり、（Ｂ）はウエハシートを水平配置する例を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図３に示すように、本発明の一実施の形態に係る電子部品受渡し装置１０は、ウエハシートＳの表側の受取り位置Ｐに配される吸着部１１を有するコレット１２と、ウエハシートＳの一部を裏側から押して電子部品Ｗをコレット１２に接近させるシート押し手段１３とを具備する装置である。以下、詳細に説明する。

電子部品受渡し装置１０は、図１、図２に示すように、表面に多数の電子部品Ｗが貼り付けられたウエハシートＳを支持するウエハリング１４と、複数のコレット１２を有するピックアップユニット１５とを備えている。
裏面がウエハシートＳに貼り付けられた各電子部品Ｗは、ダイシングによって個片化されたものであり、図２に示すように、ウエハシートＳを鉛直面に沿って配置した状態で、ウエハシートＳの表面には電子部品Ｗが左右方向に配された複数の電子部品Ｗの列が鉛直方向（上下方向）に並べられている。本実施の形態では、電子部品Ｗ間に３０〜１００μｍの隙間が設けられている。

ウエハリング１４は、図１、図２に示すように、ウエハシートＳの外縁部を固定し、ウエハシートＳのオリフラＱを下側に配した状態でウエハシートＳを鉛直に配している。ウエハリング１４は、モータ１４ａの作動によって、ウエハシートＳと共に、左右方向及び鉛直方向に移動する。
ピックアップユニット１５は、図１に示すように、ウエハシートＳの表側（前側）に配置され、モータ１６が固定された支持ベース１７を具備している。支持ベース１７には、モータ１６から回転力が与えられる水平配置された回転軸１８が取り付けられている。

回転軸１８には複数のアーム１９を有するコレット支持体２０が固定され、各アーム１９の先端側には１つのコレット１２が装着されている。コレット１２の先端は仮想円に沿って等間隔で配置され、各コレット１２は、図３に示すように、空気の吸込み口２１を備えた吸着部１１が先細りした先端側に設けられている。吸着部１１は真空圧（負圧）によって電子部品Ｗを吸着保持し、大気開放もしくは正圧によって電子部品Ｗの吸着を解くことができる。

コレット１２は、図１に示すように、モータ１６の作動によって間欠的に円弧状の経路を移動し、順次、ウエハシートＳの表面に対向して配置されて、ウエハシートＳに貼り付けられた電子部品Ｗを吸着可能な状態となる。コレット１２がウエハシートＳの表面に対向して配置される位置を、「受取り位置Ｐ」とする。
なお、本実施の形態では、４つのコレット１２が設けられているが、コレット１２の数は４つに限定されない。

また、シート押し手段１３は、図１、図３に示すように、ウエハシートＳの裏側（後側）に配置された前後方向に長いペパーポット２２と、ペパーポット２２内に収容された前後方向に長い針状部材２３とを備えている。ペパーポット２２及び針状部材２３はそれぞれ軸心（長手方向）がウエハシートＳに直交する方向に配置されている。
ペパーポット２２及び針状部材２３はそれぞれ、モータ、カム及びカムフォロアを有する周知の機構によって進退可能に設けられ、前進する（第１の方向に移動する）ことによって、受取り位置Ｐに接近し、後退する（第１の方向の反対方向の第２の方向に移動する）ことによって、受取り位置Ｐから遠ざかる。

ペパーポット２２は、図３に示すように、ウエハシートＳの裏面に面接触する吸引ヘッド２４と、前側に吸引ヘッド２４が取り付けられた前後方向に長い中空部材２５を有している。
吸引ヘッド２４は、図２、図３に示すように、円柱状であり、吸引ヘッド２４には、吸引ヘッド２４の軸心に沿った貫通孔２８と、貫通孔２８の周りを前後方向にそれぞれ貫通する複数の流路２６が形成されている。中空部材２５には、針状部材２３を収容する内側空間部２９が設けられ、貫通孔２８及び複数の流路２６の各後端は内側空間部２９に達している。針状部材２３の先端部は貫通孔２８内に配置されており、針状部材２３がペパーポット２２に対して前進することで、針状部材２３の先端部は吸引ヘッド２４から前方に突出する。

吸引ヘッド２４には、図２、図３に示すように、前端にウエハシートＳに面接触する円形の平坦面２７が設けられ、貫通孔２８及び複数の流路２６の各前端は平坦面２７に達している。
平坦面２７は、ウエハシートＳに貼り付けられた全電子部品Ｗのうち複数の電子部品Ｗが貼り付けられた領域Ａと同じ大きさである。従って、吸引ヘッド２４の平坦面２７が領域Ａに対応するウエハシートＳの裏面の領域Ｂに面接触した状態で、ペパーポット２２が前進すると、平坦面２７に面接触したウエハシートＳの領域Ｂと共に、領域Ａ内の複数の電子部品Ｗが前方に押し出されるようになる。
各流路２６の前端は、吸引ヘッド２４の平坦面２７が面接触しているウエハシートＳによって覆われた状態にあり、内側空間部２９及び複数の流路２６内の空気を吸引する図示しない真空ポンプの作動により、吸引ヘッド２４は、面接触しているウエハシートＳを吸着する。

また、電子部品受渡し装置１０は、図１に示すように、プリズム３０を介して、吸引ヘッド２４が面接触したウエハシートＳの表面の領域Ａに貼り付けられた複数の電子部品Ｗを撮像する撮像手段３１と、電子部品Ｗが撮像した画像を基に、ウエハリング１４の位置を調整するための指令信号を発信する制御部３２を備えている。制御部３２は、ＣＰＵ及びメモリを有して構成でき、撮像手段３１が撮像した画像から電子部品Ｗの位置を検出し、ウエハリング１４を移動させるべき方向及び移動距離（以下、「ウエハリング１４の位置補正」とも言う）を算出し、モータ１４ａに指令信号を送信する。

次に、コレット１２がウエハシートＳから電子部品Ｗを取得する工程について説明する。
まず、制御部３２からの指令信号の送信によりモータ１４ａが作動し、ウエハリング１４を移動させ、図４（Ａ）に示すように、領域Ａ内の受渡し対象となる一の電子部品Ｗ（以下、この電子部品Ｗを「受渡し対象の電子部品Ｗ」と言う）が表面に配されているウエハシートＳの裏面の領域を、吸引ヘッド２４の平坦面２７の中心、即ち貫通孔２８が形成された位置に配置させる。
ウエハリング１４が移動している際、吸引ヘッド２４によるウエハシートＳの吸着は解除された状態であり、針状部材２３の先端部は吸引ヘッド２４から突出していない状態である。

ウエハリング１４の移動が完了した後、吸引ヘッド２４によるウエハシートＳの吸着が開始され、ペパーポット２２及び針状部材２３は前進を開始する。ペパーポット２２及び針状部材２３が前進を開始する前のペパーポット２２及び針状部材２３の位置を、以下、「後退位置」と言う。
ペパーポット２２は、吸引ヘッド２４が、ウエハシートＳの受渡し対象の電子部品Ｗを含む複数の電子部品Ｗが表面に貼り付けられた領域Ａに対応する裏面の領域Ｂを面接触して吸着した状態で、針状部材２３と共に針状部材２３と同速度で前進する。

ペパーポット２２及び針状部材２３が前進を開始する前から、一のコレット１２が円弧状の経路を移動して別位置から受取り位置Ｐに接近している。
よって、ペパーポット２２及び針状部材２３は、コレット１２が受取り位置Ｐに接近しているタイミングで、前進を開始することとなる。これは、コレット１２が電子部品Ｗを取得するまでの時間を短縮するためである。

ペパーポット２２及び針状部材２３は所定の距離を前進し、図４（Ｂ）に示すように、受渡し対象の電子部品Ｗ（１つの電子部品Ｗ）を受取り位置Ｐに配されたコレット１２の吸着部１１に接触させ、静止する。コレット１２は吸着部１１に接触した受渡し対象の電子部品Ｗを真空圧によって吸着する。

そして、ペパーポット２２は、図４（Ｃ）に示すように、ウエハシートＳの裏面の吸着を継続したまま後退して、受取り位置Ｐに配されたコレット１２から遠ざかる。一方、針状部材２３は、ペパーポット２２が後退し始めたタイミングで静止し、先端部が吸引ヘッド２４から突出して、電子部品Ｗをコレット１２に押し付けた状態、即ち、電子部品Ｗのコレット１２の吸着部１１への接触状態を維持する。

ここで、針状部材２３は先端部がウエハシートＳに接触しており、その接触面積は電子部品Ｗの裏面の面積より小さい。従って、ウエハシートＳにおいて、受渡し対象の電子部品Ｗの裏面が貼り付けられていた領域は、針状部材２３に非接触な部分が、後方、即ち、電子部品Ｗから遠ざかる方向に引き離されることとなる。よって、受渡し対象の電子部品ＷはウエハシートＳから剥がれ易い状態となる。

しかも、ウエハシートＳは、吸引ヘッド２４の平坦面２７の外周部に接している領域が吸引ヘッド２４に吸着されているので、吸引ヘッド２４に吸着されない場合に比べ、針状部材２３によって吸引ヘッド２４の平坦面２７から離される領域の電子部品Ｗの裏面に対する傾斜角が大きくなる。そのため、受渡し対象の電子部品Ｗを、確実にウエハシートＳから剥がれ易い状態にすることができる。

そして、コレット１２による電子部品Ｗの吸引力は、ウエハシートＳの針状部材２３の先端部が裏面に接触している部分に対応する前面部分が受渡し対象の電子部品Ｗに貼り付いている力に比べて大きいことから、針状部材２３が後退することによって、図５（Ａ）に示すように、コレット１２に吸着された受渡し対象の電子部品Ｗは、ウエハシートＳから剥離する。針状部材２３は、後退位置まで後退して、後退位置に配されたペパーポット２２の貫通孔２８内に先端部が収容される（針状部材２３の先端部はペパーポット２２から突出していない状態となる）。

コレット１２は、受渡し対象の電子部品Ｗが吸着部１１に接触してから該当の電子部品Ｗの吸着部１１への接触状態を維持していた針状部材２３が後退を開始するまで静止していることとなる。
本実施の形態では、針状部材２３が後退位置まで後退する前に、電子部品Ｗを吸着したコレット１２が、受取り位置Ｐから遠ざかる。これは、単位時間当たりにコレット１２が電子部品Ｗを取得する数を増加させるためである。

ここで、コレット１２を前後方向に移動可能に設計し、受渡し対象の電子部品Ｗがコレット１２の吸着部１１に接触した状態になってから、ペパーポット２２から針状部材２３の先端部が突出し始めると共にコレット１２が前方に移動（コレット１２の吸着部１１をアーム１９に接近させる方向に移動）することで、電子部品Ｗを針状部材２３でコレット１２に押し付けた状態を維持しつつ電子部品Ｗをペパーポット２２から遠ざけることもできる。但し、この場合、コレット１２及び針状部材２３が前方に移動する速度を一致させる必要があることから、コレット１２及び針状部材２３の前方への移動速度は、本実施の形態におけるペパーポット２２の後退速度に比べ、遅くなる。そのため、電子部品ＷをウエハシートＳから剥離するまでの時間が長くなり、単位時間当たりにコレット１２が取得できる電子部品Ｗの数は少なくなる。

そして、針状部材２３が後退し始めた後、吸引ヘッド２４によるウエハシートＳの吸着が解除され、制御部３２から指令信号が発信されて、図５（Ｂ）に示すように、次の電子部品Ｗの受渡しを行うべく、ウエハリング１４の移動が行われる。
なお、図４（Ａ）〜（Ｃ）、図５（Ａ）、（Ｂ）では、流路２６の記載を省略している。

従って、電子部品受渡し装置１０を用いて、ウエハシートＳの表面に貼り付けられた電子部品Ｗをコレット１２に与える電子部品Ｗの受渡し方法は以下の工程を有することとなる。
工程Ｓ１：ペパーポット２２は、ウエハシートＳの表面に貼り付けられている電子部品Ｗのうち複数の電子部品Ｗが存在する領域Ａに対応する裏面の領域Ｂに吸引ヘッド２４が面接触した状態で、針状部材２３と共に前進して領域Ａ内の１つの電子部品Ｗを、受取り位置Ｐに配されたコレット１２の吸着部１１に接触させる。
工程Ｓ２：ペパーポット２２は、吸引ヘッド２４でウエハシートＳを吸引した状態で後退してコレット１２から遠ざかり、針状部材２３はペパーポット２２が後退し始めたタイミングで静止し、先端部が吸引ヘッド２４から突出して、電子部品Ｗの吸着部１１への接触状態を維持する。

また、撮像手段３１による撮像は、コレット１２が受取り位置Ｐに配されておらず、コレット１２が撮像範囲内に入らないタイミングで行われる。このとき、針状部材２３及びペパーポット２２は後退位置に配されており、ウエハシートＳは吸引ヘッド２４によって吸着されている。
ここで、次にコレット１２に取得される電子部品Ｗを１番目の電子部品Ｗ、更にその次にコレット１２に取得される電子部品Ｗを２番目の電子部品Ｗとすると、制御部３２がウエハリング１４の位置補正を算出するタイミングとウエハリング１４の位置補正のタイミングの関係は以下のようになる。

（１）ウエハリング１４が１番目の電子部品Ｗのための位置補正を完了した後、１番目の電子部品Ｗがコレット１２に取得される前に、撮像手段３１が１番目の電子部品Ｗ及び２番目の電子部品Ｗをとらえた画像を撮像する。
（２）１番目の電子部品Ｗのコレット１２による取得処理を行っている間に、（１）で撮像された画像が撮像手段３１から制御部３２に転送され、制御部３２は当該画像を基に２番目の電子部品Ｗのためのウエハリング１４の位置補正を算出する。
（３）制御部３２から指令信号が発信され、ウエハリング１４が２番目の電子部品Ｗのための位置補正を行う。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、ペパーポットは、ウエハシートに面接触した状態で針状部材と共に第１の方向に移動する際、ウエハシートを吸着しなくてもよい。

また、ピックアップユニットは、図６（Ａ）に示すように、コレット１２を１つのみ備えるものであってもよい。図６（Ａ）に示すピックアップユニットは、３時位置で電子部品Ｗを取得したコレット１２が、アーム１９と共に反時計回りに移動し、取得した電子部品Ｗを１２時位置で他の装置に受け渡し、時計回りに移動して３時位置で新たに電子部品Ｗを取得する。なお、図６（Ａ）に示す例（図６（Ｂ）に示す例についても同じ）において、電子部品受渡し装置１０と同様の構成については同じ符号を付して詳しい説明を省略している。

そして、ウエハリング１４は、図６（Ｂ）に示すように、ウエハシートＳを水平に配置するように設けられていてもよい。この場合、ペパーポット２２及び針状部材２３は上昇して、６時位置に配されたコレット１２に電子部品Ｗを押し付けることで、電子部品Ｗをコレット１２に受け渡す。図６（Ｂ）に示すピックアップユニットは、同軸上に配された２つのコレット１２を有し、一方のコレット１２が６時位置で電子部品Ｗを取得した後、２つのコレット１２が反時計回りに１８０度回転し、電子部品Ｗを取得していたコレット１２は１２時位置で電子部品Ｗを他の装置に受け渡し、６時位置に配されたコレット１２は電子部品Ｗを取得する。

また、吸引ヘッドの平坦面は円形に限定されず、例えば多角形状であってもよい。
そして、第１、第２の方向がそれぞれ前方向及び後方向である必要はなく、例えば、第１、第２の方向がそれぞれ上方向及び下方向であってもよい。
更に、コレットの移動経路は円弧状の経路に限定されず、ペパーポット及び針状部材はコレットが受取り位置に配置された後に第１の方向の移動を開始してもよい。
また、針状部材は、先端部が内側空間部に収まった状態で、先端部を除く部分（例えば基端部）がぺパーポット外に出ていてもよい。そして、ペパーポットから突出する針状部材は複数本あってもよく、複数の針状部材とコレットとで１つの電子部品を挟んだ状態にしてもよい。
更に、コレットは先端側が先細りした形状である必要はなく、例えば、直方体形状のコレットや、吸込み口の周りが吸込み口よりウエハシート側に突出しているコレットを採用してもよい。

１０：電子部品受渡し装置、１１：吸着部、１２：コレット、１３：シート押し手段、１４：ウエハリング、１４ａ：モータ、１５：ピックアップユニット、１６：モータ、１７：支持ベース、１８：回転軸、１９：アーム、２０：コレット支持体、２１：吸込み口、２２：ペパーポット、２３：針状部材、２４：吸引ヘッド、２５：中空部材、２６：流路、２７：平坦面、２８：貫通孔、２９：内側空間部、３０：プリズム、３１：撮像手段、３２：制御部、Ｐ：受取り位置、Ｑ：オリフラ、Ｓ：ウエハシート、Ｗ：電子部品

Claims (3)

1. 表面に多数の電子部品が貼り付けられたウエハシートの表側の受取り位置に配される吸着部を有するコレットと、前記ウエハシートを裏側から押して前記電子部品を前記コレットに接近させるシート押し手段とを具備する電子部品受渡し装置において、
   前記シート押し手段は、前記ウエハシートの表面に貼り付けられている前記電子部品のうち複数の前記電子部品が存在する領域Ａに対応する裏面の領域Ｂに面接触する吸引ヘッドを有し、該ウエハシートの裏側から前記受取り位置に接近する第１の方向及び該第１の方向の反対方向の第２の方向に移動可能に設けられたペパーポットと、
   前記第１、第２の方向に移動可能に設けられ、前記吸引ヘッド内に収容された先端部が前記吸引ヘッドから突出可能な針状部材とを備え、
   前記ペパーポットは、前記吸引ヘッドが前記ウエハシートの裏面の領域Ｂに面接触した状態で、前記針状部材と共に前記第１の方向に移動して前記領域Ａ内の１つの前記電子部品を、前記受取り位置に配された前記コレットの前記吸着部に接触させ、前記吸引ヘッドで前記ウエハシートを吸引した状態で前記第２の方向に移動して前記コレットから遠ざかり、
   前記針状部材は、前記ペパーポットが前記第２の方向に移動し始めたタイミングで静止し、前記先端部が前記吸引ヘッドから突出して、前記１つの電子部品の前記吸着部への接触状態を維持し、
   前記コレットは、前記１つの電子部品が前記吸着部に接触してから該電子部品の該吸着部への接触状態を維持していた前記針状部材が前記第２の方向への移動を開始するまで静止し、前記受取り位置から前記第１、第２の方向以外の方向に移動することを特徴とする電子部品受渡し装置。
2. 請求項１記載の電子部品受渡し装置において、前記針状部材と共に前記第１の方向に移動する際、前記ペパーポットは、前記吸引ヘッドが面接触している前記ウエハシートの裏面を吸引した状態であることを特徴とする電子部品受渡し装置。
3. 請求項１又は２記載の電子部品受渡し装置において、前記コレットは別位置から円弧状の経路を移動して前記受取り位置に接近し、前記ペパーポット及び前記針状部材は、前記コレットが前記受取り位置に接近しているタイミングで、前記第１の方向の移動を開始することを特徴とする電子部品受渡し装置。

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