JPH11260841A - 前後進するチップグリッパーを備えた半導体取付装置 - Google Patents
前後進するチップグリッパーを備えた半導体取付装置Info
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Abstract
せ得る半導体取付装置を提供すること。 【解決手段】 第1位置Aにおいてチップキャリア32
からチップ30を持ち上げて第2位置Bにおいて基板3
8上にチップを置くために、レバー機構によって前後進
可能とされたチップグリッパー20を備えた半導体取付
装置であって、2つの端部位置Ea、Eb間を駆動され
る第1回転レバー10と、所定のギヤ比でもって第1レ
バーとは逆方向に駆動される第2回転レバー12と、を
具備し、ギヤ比と各回転レバー10,12の長さh1,
h2とは、端部位置Ea、Ebにおいて各回転レバー1
0,12が互いに直線状をなしチップグリッパー20が
前記位置のうちの一方(AまたはB)に到達するよう
に、互いに適合されている。
Description
チップを持ち上げて第2位置において基板上にチップを
置くために、レバー機構によって第1位置と第2位置と
の間にわたって前後進可能とされたチップグリッパーを
備えた半導体取付装置に関するものである。「ピックア
ップおよび配置」装置として参照されるこのような装置
は、半導体取付において「ダイボンダー」として知られ
ている取付装置の一構成要素として使用される。取付装
置は、キャリア上に連続して配置されている、ウェハ上
の多数の同様のチップを、例えば金属リードフレームの
ような基板上に、次々に取り付けるように機能する。各
々のピックアップおよび配置動作に関連して、チップキ
ャリアを載置したウェハテーブルは、第1位置において
次なるチップを利用可能とし、また、第2位置において
新たな基板の配置を利用可能とするために、基板が前進
される。チップを持ち上げてその後配置するために、チ
ップグリッパーは、装置全体とともにあるいは装置とは
別にそれ自身が、公知方法によって、昇降することがで
きる。
のタイプの取付装置に関しては、極度に要求が大きい。
取り付けられたチップをさらに処理するために(ワイヤ
ボンダーにおける集積回路の接続)、チップは、基板上
に正確に配置されなければならない。そのためには、チ
ップグリッパーによって第2位置へと同程度に正確に到
着することが必要であり、また、チップを持ち上げるた
めの第1位置に対して予め正確に搬送されていることが
必要である。他方、高速であって短いサイクル時間の移
動シーケンスが要望されており、このことは、移動対象
をなすパーツに対して、大きな加速度と慣性力とを引き
起こす。
復移動を引き起こすために、様々なレバー機構が使用さ
れてきた。レバー機構には、ガイドスロットが(例え
ば、公知のマルターゼ伝達構成のようにして)設けられ
ることがある。このようなスロットは、スロットどうし
の間に大きな剪断力が発生することのために正確な移動
を得ることに関しては不利であり、相応の対処をしなけ
ればならない。他の公知機構においては、チップグリッ
パーは、前後に回転するレバーの端部に配置されてい
る。言い換えれば、チップグリッパーは、レバーの揺動
移動に対応した湾曲移動をする。この場合には、端部に
おいて停止する際に常に、強い振動(ぶれ)を伴ってし
まう。したがって、公知の構成であると、正確さや速度
といった実用的な要求を満たすことが困難である。
付装置に関して、従来技術において存在している欠点を
克服することである。つまり、ピックアップおよび配置
機構を、両端位置においてチップグリッパーを正確に位
置させることができ、かつ、迅速な前後移動を可能とし
てサイクル時間を短縮し得るようなものとすることであ
る。
載の特徴点を有した本発明によって解決される。本発明
によれば、装置のレバー機構は、第1位置と第2位置と
の双方から等距離の位置に設けられたシャフト上に配置
されているとともに、2つの端部位置の間にわたる各回
転方向に交互に駆動され、さらに、各端部位置において
は前記位置のうちのいずれかを向いて配置された、第1
回転レバーを具備している。第1回転レバーの端部に
は、第2回転レバーが取り付けられている。第2回転レ
バーは、第1回転レバーの回転移動に対して、特定のギ
ヤ比でもって、第1回転レバーの回転方向とは逆方向に
駆動される。第2回転レバーの端部には、チップグリッ
パーが連結されている。前記ギヤ比、および、2つの回
転レバーの長さは、第1回転レバーの2つの端部位置に
おいて、2つの回転レバーが互いに直線状をなし、か
つ、チップグリッパーが前記位置のうちの一方に到達す
るように、互いに適合されている。
2=S が満たされることによって達成される。ここで、 n:ギヤ比、 Φ:端部位置どうしの間にわたっての、第1回転レバー
の回転範囲、 h1:第1回転レバーの長さ、 h2:第2回転レバーの長さ、 S:第1回転レバーの回転軸と、第1位置または第2位
置と、の間の距離、である。
ることによっても)、適合条件を満たした様々な、回転
範囲、ギヤ比、および、レバー比率を有した様々な実施
形態が可能である。本発明の目的に対しては、このタイ
プのレバー機構において、主に重要なことは、各移動サ
イクルの終了時に、チップグリッパーが、常に、伸長し
たレバー方向において、端部位置(第1位置または第2
位置)に到達することである。言い換えれば、レバーの
長さ方向に対して直交する向きの移動成分が消失するこ
とである。その場合、加速されたチップグリッパーの慣
性力は、レバーの伸長方向に機能し、伸長位置の安定化
に特定の方法で寄与する。最後に、伸長位置における第
1回転レバーの偶発的な過回転(第1回転レバーは、回
転範囲の端部において停止しなければならない)は、チ
ップグリッパーの端部位置における影響を消失させる。
このような有利な運動特性および動特性は、本発明によ
る取付装置に精度が高くかつ長期にわたって安定な配置
精度をもたらすとともに、サイクル時間を短くする。
転範囲がΦ=180°であり、ギヤ比がn=2であり、
レバー比率がh1/h2=1である場合に得られる。こ
のようなパラメータを備えたレバー機構は、いわゆる直
線型機構として公知である。直線型機構とは、移動を受
ける部材が、この場合にはチップグリッパーが、直線的
に移動することを意味している。
的に、他のパラメータを使用して構成することができる
(整数でないnを使用することさえできる)。請求項1
に記載の本発明による装置のさらに他の構成は、従属請
求項に記載されている。
明を、実施形態について詳細に説明する。
略化して示す側面図である。図2は、図1の装置を示す
平面図である(ウェハおよび基板は省略されている)。
図3および図4は、図1および図2の装置におけるタイ
ミング図である。図5は、他の実施形態を示す平面図で
ある。図6は、規制手段を示す図である。
詳細には示しておらず公知の「ダイボンダー」と称され
る取付装置の一構成要素である。目的は、チップグリッ
パー20を使用して、第1位置Aにおいてチップキャリ
ア32から半導体チップ30を持ち上げ、チップグリッ
パーを移動させ、さらに、第2位置Bにおいて基板38
上にチップを配置する動作(「ピックアップおよび配
置」)を繰り返すことである。ウェハ35のチップを搭
載したチップキャリア32(典型的には、接着箔)は、
移動可能なウェハテーブル34上に配置されている。ウ
ェハテーブル34は、次なるチップ30を位置Aに移動
させることができる。例えば金属製リードフレームとさ
れた基板38は、「インデクサー(indexer)」 と称さ
れる移動手段上に配置されている。インデクサーは、位
置Bにおいて次なるチップを受領し得るよう自由な基板
位置をもたらすために、基板をステップ的に前進させ
る。ウェハテーブルおよびインデクサーは、公知の構成
要素であって、本発明の主題ではないので、詳細には図
示していない(図2においては完全に省略されてい
る)。チップ30を持ち上げてその後チップ30を配置
するために、チップグリッパー20(いわゆるボンディ
ングヘッドの構成要素)は、図1において概略的に矢印
で示すように、ピックアップおよび配置装置に対して、
上下に移動することができる。一方、装置も、また、全
体的に鉛直方向に移動可能であるように構成されている
(図1)。
配置装置は、シャフト4上に位置している第1回転レバ
ー10を備えている。シャフト4は、(図2に示すベア
リング3によって)位置A、B間の中央に保持されてい
る。つまり、レバー10の回転軸は、位置A、Bから同
じ距離Sの位置に位置している。第1回転レバーの端部
には、シャフト14を介して、第2回転レバー12が取
り付けられている。第2レバーの端部には、軸16を介
して、スライド体18が連結されている。スライド体1
8は、チップグリッパー20を搭載しており、位置A、
B間にわたって延在している直線状ガイド19に沿って
スライドする。
(図2にのみ示す)からなるような固定された回転アク
チュエータが、シャフト4を介して、第1レバー10
を、交互に逆回転させるように駆動する。その結果、レ
バー10は、それぞれ位置A、Bを向いている2つの端
部位置Ea、Eb間の回転範囲Φを掃引する。図1にお
いては、回転したレバーの端部位置およびチップグリッ
パーの端部位置が一点鎖線で示されており、途中位置
(レバー10の回転角度がφ1である位置)が実線で示
されている。第1回転レバー10の端部位置Ea、Eb
は、モータ1の適切な駆動制御によって決定され、維持
される。
対して「受動的に」追従するわけではなく、第1レバー
10に対して所定のギヤ比でもって、第1レバー10の
回転方向とは反対方向に駆動される。図示の例において
は、この駆動は、歯付きベルト6によってもたらされ
る。歯付きベルト6は、シャフト4と同軸の固定された
歯車5と、シャフト14上に設けられた歯車7と、の間
にわたって巻回されている(歯付きベルト6に代えて、
両方の歯車5,7に噛合する中間歯車を、レバー12上
に設けることができる)。このようにして、2つのレバ
ー10,12の回転運動(それぞれの回転角度はφ1お
よびφ2)が、特定の様式で連携されている。
合には、レバー10,12間のギヤ比nは、2とされ
る。すなわち、レバーの各位置において、レバー10に
対してのレバー12の角度φ2は、常に、レバー10の
回転角度φ1の2倍である。また、レバー10,12が
同じ長さh1およびh2とされていて、2つのレバーの
長さの合計h1+h2が距離Sに等しいことが重要であ
る。このようにして、ギヤ比nおよびレバー長さh1,
h2は、上述の比率に対応して、180°という回転角
度Φに適合している。その結果、第1回転レバー10の
各端部位置Ea、Ebにおいては、2つの回転レバー1
0,12は、互いに直線状をなし、チップグリッパー2
0が、位置AまたはBのいずれかに配置される。
機構の性質を有している。すなわち、第2回転レバー1
2のの端部(軸16)が、直線G上を移動する。このこ
とは、スライド体18から直線状ガイド19に対して、
剪断力やモーメントが一切もたらされないことを意味し
ている。スライド体18とレバー12との間のこのよう
な案内および関節結合は、本質的に、チップグリッパー
の搬送時におけるチップグリッパーの向きを一定に維持
するという機能だけを有している(レバー12とチップ
グリッパー20との間が堅固に連結されている場合に
は、チップグリッパー20は、搬送されるチップ30と
ともに、チップキャリア32および基板38がなす平面
に対してそれぞれ180°だけ回転する)。図1から容
易にわかるように、チップグリッパーは、2つの回転レ
バーの直線配置のおかげで、つまり、軸4,14,16
といった複数の長さ方向軸が直線G上に位置することの
おかげで、位置AまたはB上へと、高精度で到達する。
このような直線状配置においては、全体構成は、高度に
堅固である。このようにして、チップキャリアからのチ
ップ30の正確の持上、および、基板上へのチップ30
の正確な取付のための必須条件が、満たされる。
形的に変化するという理想的な仮定の下での、AからB
への移動サイクル時におけるまた逆にBからAへの移動
サイクル時における、移動距離s、速度v、および、加
速度aの時間特性を示している。図からわかるように、
図1および図2に示すレバー機構においては、3つのす
べての値s、v、および、aは、調和関数にしたがって
変化する。しかしながら、交互移動においては、図3に
見られるような急速な駆動開始および駆動停止は、実現
されない。図4は、端部領域における駆動の「ソフト
な」開始およびブレーキングを使用した、実用的な条件
下での、s、v、および、aの特性を示している。
バー10,12の回転移動は、鉛直面内において起こ
る。すなわち、チップキャリア32や基板38に対して
直交する面内において起こる。この場合、レバーの軸が
垂直であり、そのため、チップキャリア面や基板面と平
行な水平面内を複数のレバーが移動するような、他の実
施形態を想定することができる。その場合、チップグリ
ッパーは、第2回転バーの端部に対して堅固に連結する
ことができ、(図1および図2における直線状ガイド1
9に対応した)長さ方向ガイドは、原則として不要であ
る。しかしながら、ウェハテーブル上におけるチップキ
ャリアの向きに関しては、AからBに向けての経路に沿
った平面内においてチップが180°だけ回転すること
を考慮しなければならない。このような変形形態におい
ては、チップグリッパーの(および第2回転レバーの)
鉛直位置および側方位置のための端部係止体を設けてお
くことが有利である。
他の例が平面図で示されている。この例においては、回
転レバー10’、12’は、水平回転するように構成さ
れており、図1および図2の例と比較してパラメータが
変更されている。この構成においては、回転範囲Φ’
は、120°であり、対応して、ギヤ比nが3であっ
て、レバー長さの比h1/h2は、2である。この場合
にも、異なる長さとされたレバー長さの合計h1+h2
は、第1回転レバー10’の軸4’と、位置AまたはB
と、の間の距離Sに等しいものとされている。
間の中間垂直線上に取り付けられている。これにより、
端部位置EaおよびEbにおいては、レバー10’およ
び第2回転レバー12’は、互いに直線状をなし、位置
A、Bへと直面する。この場合には第2レバー12’の
端部に対して堅固に固定されたチップグリッパー20’
は、位置A、B間にわたって搬送される。レバー10’
の交互回転駆動装置(図示せず)は、図2のものと同様
に構成することができる。しかしながら、この場合に
は、上記の通り、回転範囲は、わずか120°である。
この場合にも、端部位置EaおよびEbは、駆動モータ
の適切な制御によって決定される。この場合において
も、固定された歯車5’と歯車7’との間に巻回された
歯付きベルト6’が、第2回転レバー12’の反対向き
の駆動のための連結をもたらすよう機能している。歯車
7’は、シャフト14’を介して、レバー12’に対し
て連結されており、その歯数は、歯車5’の歯数の3分
の1とされている。したがって、レバー10’に対して
の、レバー12’の回転角度φ2は、常に、レバー1
0’の回転角度φ1の3倍である。
に沿って、120°回転を受ける。したがって、ウェハ
35は、Eaに対して平行にまた垂直にチップのエッジ
を向かせなければならない。そのため、ウェハテーブル
34の変位は、図6において矢印で示すような向きとし
なければならない。
メータは、端部位置Ea、Ebにおける2つの回転レバ
ーの対しての、直線状配置のための基準を満たす。この
場合、チップグリッパー20’は、A、B間を直線的に
移動するのではなく、湾曲経路Tに沿って移動する。
A、Bにおける端部位置Ea、Ebは、この経路Tに対
して接線的である。このことは、この場合においても、
チップグリッパーがAまたはBに到達するに際して、E
aおよびEbに対して直交するような移動成分が消失し
ていることを意味している。よって、この例における構
成は、先の例におけるものと同様の有利さを有してい
る。
ピックアップおよび配置装置の構成は、さらに、端部位
置EaおよびEbにおいてチップグリッパーの移動を案
内するとともにそれによって急速な停止時における回転
レバー12’およびチップグリッパー20’の揺動を効
率的に防止し得るような規制手段の使用を可能とする。
図6は、端部位置Ebに到達する直前箇所における回転
レバー12’を示している。回転レバー12’は、2つ
の端面41a、41bを有したT字形端部41を備えて
いる。チップグリッパー20の中心は、破線に沿って移
動する。端面41a、41bは、それぞれ、曲線43
a、43bに沿って移動する。ピックアップおよび配置
装置は、チップグリッパー20の移動方向に対して側方
に設けられた規制手段44を備えている。規制手段44
の面44a、44bは、それぞれ、曲線43a、43b
に適合するものとされている。これにより、回転レバー
12’の面41a、41bは、規制手段44の面44
a、44bにそれぞれってスライドする。
制手段でもって、直線状ガイド19を置換することがで
きる。
アップおよび配置装置と比較しての、2つの回転レバー
を備えたピックアップおよび配置装置の利点は、特に、
端部位置EaおよびEbにおけるチップグリッパー20
の停止を、規制手段を使用することによって改良するこ
とができることであり、また、レバーアームの長さが短
いことのために回転時の遠心力が小さいことである。ま
た、レバーアームの長さが短いことは、駆動源における
電力消費を小さくする。
す側面図である。
び基板は省略されている)。
である。
である。
Claims (9)
- 【請求項1】 第1位置(A)においてチップキャリア
(32)からチップ(30)を持ち上げて第2位置
(B)において基板(38)上にチップを置くために、
レバー機構によって前記第1位置と前記第2位置との間
にわたって前後進可能とされたチップグリッパー(2
0)を備えた半導体取付装置であって、 前記第1位置(A)と前記第2位置(B)との双方から
等距離の位置に設けられたシャフト(4)上に配置され
ているとともに、2つの端部位置(Ea、Eb)の間に
わたる各回転方向に交互に駆動され、さらに、前記各端
部位置(Ea、Eb)においては前記位置(A、B)の
うちのいずれかを向いて配置された、第1回転レバー
(10)と、 前記第1回転レバー(10)の端部上に配置されている
とともに、前記第1回転レバーの回転移動に対して、所
定のギヤ比(n)でもって、前記第1回転レバーの回転
方向とは逆方向に駆動され、さらに、端部には前記チッ
プグリッパー(20)が連結されている、第2回転レバ
ー(12)と、を具備し、 前記ギヤ比(n)、および、前記2つの回転レバー(1
0,12)の長さ(h1,h2)は、前記第1回転レバ
ー(10)の前記2つの端部位置(Ea、Eb)におい
て、前記2つの回転レバー(10,12)が互いに直線
状をなし前記チップグリッパー(20)が前記位置のう
ちの一方(AまたはB)に到達するように、互いに適合
されていることを特徴とする半導体取付装置。 - 【請求項2】 前記2つの回転レバー(10,12)
は、前記基板(38)に対して垂直な平面内において回
転することを特徴とする請求項1記載の半導体取付装
置。 - 【請求項3】 前記端部位置(Ea、Eb)どうしの間
にわたっての、前記第1回転レバー(10)の回転範囲
(Φ)が180°であり、 前記2つの回転レバー(10,12)の間の前記ギヤ比
が2に等しく、 前記2つの回転レバー(10,12)の長さ(h1,h
2)の比が1に等しいことを特徴とする請求項1または
2記載の半導体取付装置。 - 【請求項4】 前記第2回転レバー(12)の前記端部
には、ガイド部材(19)に沿って移動可能でありかつ
前記チップグリッパー(20)を搭載したスライド体
(18)が連結されていることを特徴とする請求項2記
載の半導体取付装置。 - 【請求項5】 前記2つの回転レバー(10’,1
2’)は、前記基板(38)に対して平行な平面内にお
いて回転することを特徴とする請求項1記載の半導体取
付装置。 - 【請求項6】 前記端部位置(Ea、Eb)どうしの間
にわたっての、前記第1回転レバー(10’)の回転範
囲(Φ)が120°であり、 前記2つの回転レバー(10’,12’)の間の前記ギ
ヤ比が3に等しく、 前記2つの回転レバー(10’,12’)の長さ(h
1,h2)の比が2に等しいことを特徴とする請求項5
記載の半導体取付装置。 - 【請求項7】 前記チップグリッパー(20’)が、前
記第2回転レバー(12’)の前記端部に堅固に固定さ
れていることを特徴とする請求項5記載の半導体取付装
置。 - 【請求項8】 前記端部位置(Ea、Eb)に、前記第
2回転レバー(12’)のための規制手段(44)が、
前記チップグリッパー(20)の移動方向に関して側方
に設けられていることを特徴とする請求項5記載の半導
体取付装置。 - 【請求項9】 前記第2回転レバー(12)は、歯車
(7)が取り付けられているシャフト(14)上に配置
されていて、前記駆動シャフト(4)上に同軸的に固定
された歯車(5)の駆動力により、歯付きベルト(6)
を介して、あるいは、前記第1回転レバー(10)上に
取り付けられた中間歯車を介して、駆動されることを特
徴とする請求項1、2、5、または6記載の半導体取付
装置。
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