JP6563322B2

JP6563322B2 - 搬送装置

Info

Publication number: JP6563322B2
Application number: JP2015242004A
Authority: JP
Inventors: 石井　茂; 茂石井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: JP2017108043A

Description

本発明は、パッケージ基板の分割後のデバイスの搬送装置に関する。

携帯電話やパソコン等の電子機器は軽量化、小型化が求められており、半導体デバイスのパッケージについても、ＣＳＰ（Chip Size Package）と呼ばれる小型化可能なパッケージ技術が開発されている。従来、ＣＳＰ等のパッケージ基板の分割後に個々のデバイスを搬送する搬送装置として、デバイスを個別搬送するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の搬送装置では、切削ブレードにてパッケージ基板がデバイス毎のペレットに分割された後、デバイスの表面が１ペレットずつピックアップされて保持テーブルからトレイに移し替えられる。

特開２００１−０７７０５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の搬送装置では、パッケージ基板のデバイスサイズが小さくなると、全てのデバイスをピックアップしてトレイに搬送し終わるまでに相当な時間を要していた。搬送時間を短縮するために、個々のデバイスに対応した位置に吸引口が形成された搬送パッドを用いて、全てのデバイスを同時にピックアップして一括搬送する構成も考えられるが、デバイスの厚みがペレット毎に異なる場合には全てのデバイスを一括搬送することはできない。よって、個々のデバイスの厚みが異なる場合には、１ペレットずつデバイスをピックアップして搬送する必要があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、デバイスの厚みが異なるパッケージ基板であっても、全てのデバイスを一括搬送することができる搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送装置は、格子状に形成された複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域に形成された複数のデバイスとを上面に有するパッケージ基板を、該分割予定ラインに沿って分割した後に分割後の複数のデバイスの上面を吸引保持して搬送するための搬送装置であって、該パッケージ基板の各デバイスは複数種類の厚みで形成されており、鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される搬送プレートと、該搬送プレートの下面に全デバイスに対応して配設され該複数のデバイスを吸引保持する複数の吸引パッドと、を備え、該吸引パッドは、鉛直方向に伸縮可能な蛇腹形状で形成され内部に吸引路を有する側部と該側部の下方に開口し該複数のデバイスの上面に当接して吸引可能な吸引口と、を備え、該複数のデバイスの該厚みに応じて該側部が縮むことで全デバイスの上面に各吸引パッドが当接して一度に全デバイスを吸引保持して搬送を行う。

この構成によれば、搬送プレートをデバイスに近づけると、デバイスの上面に接触した吸引パッドから順に蛇腹形状の側部が縮み始めるため、全ての吸引パッドにデバイスの上面を吸引保持させることができる。このように、デバイスの厚みが複数種類であっても、各吸引パッドの蛇腹形状の側部が縮むことでデバイスの厚みの違いが吸収される。よって、複数の吸引パッドで厚みの異なる全てのデバイスを同時に吸引保持して一括搬送することができ、搬送時間を大幅に短縮することができる。

本発明によれば、分割後の複数のデバイスに対応した各吸引パッドが鉛直方向に収縮可能に形成されているため、複数の吸引パッドで厚みの異なる全てのデバイスを同時に吸引保持して一括搬送することができ、搬送時間を大幅に短縮することができる。

本実施の形態のパッケージ基板及び保持テーブルの斜視図である。比較例の搬送パッドによるデバイス搬送の説明図である。本実施の形態の搬送装置の斜視図である。本実施の形態の搬送装置の模式図である。本実施の形態の搬送装置によるデバイス搬送の説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態のパッケージ基板及び保持テーブルの斜視図である。なお、パッケージ基板は、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板や、ウェーハレベルＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）基板等の小型のパッケージ基板に限られず、ＣＳＰ基板等よりもサイズが大きなパッケージ基板でもよい。

図１に示すように、搬送対象となるパッケージ基板Ｗは、矩形状の上面に形成された複数の分割予定ラインＬによって格子状に区画され、これら分割予定ラインＬで区画された各領域には複数のデバイスＤが形成されている。パッケージ基板Ｗは、保持テーブル２０上に吸引保持された状態で、分割予定ラインＬに沿って切断されることでデバイスＤ毎に個々のペレットＰ（図２Ｂ参照）に分割される。なお、パッケージ基板ＷのデバイスＤとしては、半導体デバイスが配設されていてもよいし、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）デバイスが配設されていてもよい。

ところで、パッケージ基板Ｗの上面には、同じ厚みのデバイスＤが配設されているとは限らない。例えば、ＬＥＤ用のパッケージ基板では、キャップ付きのＬＥＤチップ、剥き出しのＬＥＤチップ、ＬＥＤチップの未実装箇所がパッケージ基板の上面で混在して配設される場合がある。このように、パッケージ基板ＷのデバイスＤが複数種類（図１では２種類のデバイスＤａ、Ｄｂ）の厚みで形成されていると、通常は分割後のデバイスＤを搬送するために、ピックアップ装置（不図示）でデバイスＤを１ペレットずつ個別に搬送しなければならない。このため、全デバイスＤを搬送し終えるまでの搬送時間が長くなって装置全体のスループットが低下する。

図２Ａの比較例に示すように、パッケージ基板ＷｃのデバイスＤｃの厚み差が誤差程度であれば、搬送パッド３１の下面に各デバイスＤｃに対応した複数の吸引口３２を空けた搬送装置３０を用意すればよい。各デバイスＤｃの厚み差が誤差程度であるため、搬送パッド３１を各デバイスＤｃの上面に近づけたときに、各吸引口３２と各デバイスＤｃのそれぞれ距離が大きく変わることがない。したがって、搬送パッド３１の各吸引口３２の吸引力によって、全てのデバイスＤｃを同時に引き寄せて吸引保持して一括搬送することができる。

しかしながら、図２Ｂに示すように、本実施の形態のパッケージ基板Ｗについては、デバイスＤの厚みが明らかに異なるため、搬送装置３０の搬送パッド３１では全てのデバイスＤを同時に吸引保持することができない。すなわち、搬送パッド３１を各デバイスＤの上面に近づけて厚みの厚いデバイスＤａを吸引したときに、この一部のデバイスＤａによって残りの厚みの薄いデバイスＤｂに対する吸引パッド３１の接近が規制される。このため、搬送パッド３１の各吸引口３２によって全デバイスＤの上面を同時に吸引保持することができず、吸引エラーが起こって一括搬送することができない。

このように、厚みが明らかに異なるデバイスＤ、すなわち異なる種類のデバイスＤが混在したパッケージ基板Ｗを分割後に搬送する際には、ピックアップ装置によって１ペレットずつ個別にデバイスＤをピックアップして搬送することが常識となっていた。そこで、本実施の形態の搬送装置１０では、パッケージ基板Ｗの個々のデバイスＤに対応した蛇腹形状の複数の吸引パッド１２を用意し、この吸引パッド１２によってパッケージ基板ＷのデバイスＤの厚みの違いを吸収するようにしている。これにより、パッケージ基板Ｗの全てのデバイスＤが同時に吸引保持され、一括搬送によって搬送時間が大幅に短縮される。

以下、図３及び図４を参照して、本実施の形態の搬送装置について説明する。図３は、本実施の形態の搬送装置の斜視図である。図４は、本実施の形態の搬送装置の模式図である。なお、図３では、２種類の厚みのデバイスが配設されたパッケージ基板が、保持テーブル上で個々のペレットに分割されているものとする。

図３及び図４に示すように、搬送装置１０は、切削装置等の加工装置の保持テーブル２０上で分割されたパッケージ基板Ｗの複数のデバイスＤを同時にピックアップして、搬送先となるトレイ（不図示）に向けて一括搬送するように構成されている。搬送装置１０は、搬送プレート１１の下面に複数のデバイスＤに対応した複数の吸引パッド１２が配設されている。搬送プレート１１は、昇降機構１８（図５参照）と水平機構１９（図５参照）に連結されており、昇降機構１８及び水平機構１９によって鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される。この搬送プレート１１の移動によって、複数の吸引パッド１２が複数のデバイスＤに対して位置決めされる。

複数の吸引パッド１２は、搬送プレート１１から下方に延びる軸部１３の先端に蛇腹筒１４を設けて構成されている。各吸引パッド１２の蛇腹筒１４は、鉛直方向に伸縮可能な蛇腹形状の側部１５で、側部１５の内側に吸引路１６を形成している。また、側部１５の下方、すなわち蛇腹筒１４の先端には、複数のデバイスＤの上面に当接して吸引可能な吸引口１７が開口されている。各吸引口１７は、吸引パッド１２及び搬送プレート１１内に形成された吸引路１６を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源からの吸引力によって吸引パッド１２の吸引口１７が負圧になることで、吸引パッド１２に複数のデバイスＤが吸引保持される。

蛇腹形状の側部１５は、吸引パッド１２の先端とデバイスＤの上面との接触によって蛇腹が畳まれることで長さが可変される。このとき、側部１５の最大収縮量は、最大厚みのデバイスＤ（Ｄａ）と最小厚みのデバイスＤ（Ｄｂ）の厚み差よりも大きく、複数のデバイスＤ間の厚みのバラツキを吸収可能に形成されている。複数のデバイスＤの厚み応じて側部１５が縮むことで、全デバイスＤの上面に吸引パッド１２を当接させて、一度に全デバイスＤを吸引保持することが可能になっている。また、側部１５の蛇腹形状はクッション性を有しているため、吸引パッド１２がデバイスＤの上面に当接したときの衝撃が吸収される。

また、保持テーブル２０は、基台となるベース部材２１にパッケージ基板Ｗの分割後の各デバイスＤを個別に保持可能な保持ブロック２２を配設して構成されている。保持ブロック２２の上面は、パッケージ基板Ｗの分割予定ラインＬ（図１参照）に対応した溝２３によって格子状に区画され、溝２３で区画された各領域に吸引口２４が形成されている。各吸引口２４は、保持ブロック２２及びベース部材２１内に形成された吸引路２５を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源からの吸引力によって保持ブロック２２の吸引口２４が負圧になることで、保持ブロック２２に分割後のデバイスＤが個別に吸引保持される。

このように構成された搬送装置１０では、保持テーブル２０上の複数のデバイスＤのそれぞれに対して複数の吸引パッド１２が位置付けられ、各吸引パッド１２が各デバイスＤに近づけられる。そして、厚みが大きなデバイスＤ（Ｄａ）から順に吸引パッド１２が接触し、デバイスＤの厚みに応じて側部１５の蛇腹が畳まれる。これにより、複数のデバイスＤの厚み差が吸収され、明らかに厚みが異なる全デバイスＤを同時に吸引保持することが可能になっている。この場合、スプリング等を用いた収縮機構であっても、蛇腹構造と同様に厚み差を吸収することができるが、小型（例えば、５×５ｍｍ角以下）のデバイスＤに対応した収縮機構を形成することが難しい。これに対し、本実施の形態の搬送装置１０は、吸引パッド１２の先端を蛇腹形状にするという簡易な構成で、小型のデバイスＤにも対応させることが可能になっている。

次に、図５を参照して、搬送装置による搬送動作について説明する。図５は、本実施の形態の搬送装置によるデバイス搬送の説明図である。なお、搬送装置によるデバイス搬送は、図５に示す一例に限定されず、適宜変更が可能である。また、ここでは、説明の便宜上、厚みが大きなデバイスを第１のデバイス、厚みの薄いデバイスを第２のデバイスとして説明する。

図５Ａに示すように、保持テーブル２０上には、パッケージ基板Ｗを分割予定ラインＬ（図１参照）に沿って分割した個々のペレットＰが載置されている。個々のペレットＰには厚みの厚い第１のデバイスＤａ又は厚みの薄い第２のデバイスＤｂが配設されており、ペレットＰによってデバイスＤの上面高さが異なっている。搬送装置１０が保持テーブル２０の上方に移動されると、搬送プレート１１の下面に配設された複数の吸引パッド１２が、それぞれ保持テーブル２０上の第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂの真上に位置付けられる。このとき、保持テーブル２０によるペレットＰの吸引が停止されている。

図５Ｂに示すように、搬送装置１０が保持テーブル２０に向けて下降されると、複数の吸引パッド１２が第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂに近づけられる。そして、厚みの厚い第１のデバイスＤａの上面に吸引パッド１２の先端が接触されて、吸引パッド１２の吸引口１７に第１のデバイスＤａの上面だけが吸引保持される。この吸引パッド１２が第１のデバイスＤａの上面に接触した時点では、吸引パッド１２の先端と第２のデバイスＤｂの上面とに十分な間隔が空いており、吸引パッド１２の吸引口１７に第２のデバイスＤｂの上面が引き寄せられることがない。

図５Ｃに示すように、さらに搬送装置１０が保持テーブル２０に向けて下降されると、第１のデバイスＤａを吸引保持した吸引パッド１２の蛇腹が畳まれて、他の吸引パッド１２が厚みの薄い第２のデバイスＤｂに近づけられる。そして、第２のデバイスＤｂの上面に他の吸引パッド１２の先端が接触されて、吸引パッド１２の吸引口１７に第２のデバイスＤｂの上面が吸引保持される。このようにして、各吸引パッド１２の蛇腹形状が第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂの厚みに応じて収縮することで、全ての第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂの上面が複数の吸引パッド１２によって同時に吸引保持される。

図５Ｄに示すように、複数の吸引パッド１２で第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂの上面が吸引保持されると、搬送装置１０が上昇して保持テーブル２０から全ての第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂがピックアップされる。そして、搬送装置１０が水平方向に移動して、搬送先となるトレイ（不図示）に向けて、第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂが一括搬送される。よって、複数のデバイスＤａ、Ｄｂの搬送時間が大幅に改善されてスループットが向上されている。また、個々の吸引パッド１２の先端に蛇腹筒１４を設けるという簡易な構成で、厚みが異なる第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂの一括搬送を実現することができる。

また、複数の吸引パッド１２は、第１のデバイスＤａと第２のデバイスＤｂの厚み差を吸収するだけでなく、セットアップ時の誤差を吸収することもできる。よって、吸引パッド１２の収縮量に十分に余裕を持たせることで、セットアップ精度に誤差があったとしても、第１、第２のデバイスＤａ、Ｄｂを適切にピックアップすることができる。このように、搬送装置１０に高いセットアップ精度が求められないため、頻繁にセットアップを繰り返す必要がなく、セットアップ回数を減らすことが可能である。

以上のように、本実施の形態の搬送装置１０は、搬送プレート１１をデバイスＤに近づけると、デバイスＤの上面に接触した吸引パッド１２から順に蛇腹形状の側部１５が縮み始めるため、全ての吸引パッド１２にデバイスＤの上面を吸引保持させることができる。このように、デバイスＤの厚みが複数種類であっても、各吸引パッド１２の蛇腹形状の側部１５が縮むことでデバイスＤの厚みの違いが吸収される。よって、複数の吸引パッド１２で厚みの異なる全てのデバイスＤを同時に吸引保持して一括搬送することができ、搬送時間を大幅に短縮することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、搬送装置１０が単一パッケージ基板Ｗで厚みの異なるデバイスＤを同時に吸引保持する構成について説明したが、この構成に限定されない。搬送装置１０は、複数のパッケージ基板Ｗで厚みの異なるデバイスＤを同時に吸引保持する構成にしてもよい。この場合、搬送装置１０には、複数のパッケージ基板Ｗを一度に搬送可能な搬送プレート１１と、搬送プレート１１の下面に複数のパッケージ基板Ｗの全デバイスＤに対応した吸引パッド１２とを設けるようにする。これにより、パッケージ基板Ｗ毎にデバイスＤの厚みが異なっていても、複数のパッケージ基板Ｗの分割後の全デバイスＤを一括搬送することができる。

また、上記した実施の形態において、吸引パッド１２への吸引力の供給を個別に制御できるように構成されてもよい。例えば、各吸引パッド１２の吸引路のそれぞれに電磁弁を設けて、電磁弁によって個々の吸引パッド１２への吸引力の供給と停止を切り替えるようにする。これにより、吸引パッド１２の個数とデバイスＤの個数が必ずしも一致していなくても、一部の吸引パッド１２の吸引力を停止することで、複数のデバイスＤを同時に保持することができる。また、電磁弁を設ける代わりに未使用の吸引パッド１２の先端にキャップを取り付けるようにしてもよい。

また、上記した実施の形態において、吸引パッド１２への吸引力の供給をエリア別に制御できるように構成されてもよい。例えば、各吸引パッド１２の吸引路をエリア別に分けて、エリア毎に吸引パッド１２の吸引路を合流した共通路に電磁弁を設けるようにする。電磁弁によってエリア内の吸引パッド１２への吸引力の供給と停止を切り替えることで、複数の吸引パッド１２で吸引可能なエリアが可変される。これにより、搬送装置１０で複数のエリアで複数のパッケージ基板ＷのデバイスＤを搬送したり、１つのエリアで単一のパッケージ基板ＷのデバイスＤを搬送したりすることができる。

また、上記した実施の形態において、吸引パッド１２が軸部１３の先端に蛇腹筒１４が設けられる構成にしたが、この構成に限定されない。吸引パッド１２は、鉛直方向に伸縮可能な蛇腹形状の側部１５を有していればよく、例えば、吸引パッド１２が全長に亘って蛇腹形状の側部１５で形成されていてもよいし、吸引パッド１２の延在方向の基端側に蛇腹形状の側部１５を有していてもよい。

また、上記した実施の形態において、搬送装置１０が保持テーブル２０から複数のデバイスＤをピックアップして一括搬送する構成にしたが、この構成に限定されない。搬送装置１０はトレイから複数のデバイスＤをピックアップして一括搬送する構成にしてもよい。

また、上記した実施の形態において、搬送装置１０は切削装置やレーザ加工装置等の加工装置に搭載されてもよいし、その他、分割後のデバイスＤの搬送が必要な装置に搭載されてもよい。

以上説明したように、本発明は、デバイスの厚みが異なるパッケージ基板であっても、全てのデバイスを一括搬送することができるという効果を有し、特に、キャップ付きのＬＥＤチップ、剥き出しのＬＥＤチップが混在したパッケージ基板の分割後のデバイス搬送に有用である。

１０搬送装置
１１搬送プレート
１２吸引パッド
１５吸引パッドの側部
１６吸引路
１７吸引パッドの吸引口
Ｌ分割予定ライン
Ｄデバイス
Ｗパッケージ基板

Claims

格子状に形成された複数の分割予定ラインと該分割予定ラインで区画された各領域に形成された複数のデバイスとを上面に有するパッケージ基板を、該分割予定ラインに沿って分割した後に分割後の複数のデバイスの上面を吸引保持して搬送するための搬送装置であって、
該パッケージ基板の各デバイスは複数種類の厚みで形成されており、
鉛直方向に昇降動及び水平方向に往復動される搬送プレートと、該搬送プレートの下面に全デバイスに対応して配設され該複数のデバイスを吸引保持する複数の吸引パッドと、を備え、
該吸引パッドは、鉛直方向に伸縮可能な蛇腹形状で形成され内部に吸引路を有する側部と該側部の下方に開口し該複数のデバイスの上面に当接して吸引可能な吸引口と、を備え、
該複数のデバイスの該厚みに応じて該側部が縮むことで全デバイスの上面に各吸引パッドが当接して一度に全デバイスを吸引保持して搬送を行う搬送装置。