TWI418718B - A reaction absorbing device and a semiconductor assembling device - Google Patents

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TWI418718B
TWI418718B TW099130661A TW99130661A TWI418718B TW I418718 B TWI418718 B TW I418718B TW 099130661 A TW099130661 A TW 099130661A TW 99130661 A TW99130661 A TW 99130661A TW I418718 B TWI418718 B TW I418718B
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Masayuki Mochizuki
Yasushi Ishii
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Hitachi High Tech Instr Co Ltd
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Description

反動吸收裝置及半導體組裝裝置
本發明係關於半導體組裝裝置及反動吸收裝置，特別是可以提供謀求輕量化之反動吸收裝置，生產性的開動率高之半導體組裝裝置。
半導體製造裝置之一，有將半導體晶片(die)接合於導線架(lead frame)等之基板的晶片接合器。於晶片接合器中，係以接合頭來真空吸附晶片，以高速上升、予以水平地移動、下降來構裝於基板。
一般裝置一高速化時，基於高速移動物體的振動變大，基於此振動，裝置要獲得目的精度變得困難。作為降低此種振動之反動吸收裝置的以往案例，有記載於專利文獻1者。於專利文獻1中，為採取：如第7圖所示般，追加配重cw，以電動機m來驅動導程不同的2種滾珠導螺桿n1、n2，如箭頭所示方向般，使處理頭(例如，接合頭部)的負載f和配重cw朝反方向移動，來防止振動的發生之方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]　日本專利特開2004-263825號公報
一般，在配重的質量和驅動力之間具有反比例的關係，上述先前技術，為了獲得制止振動的效果，需要和其驅動相反的運動量。例如，在負載和配重為相同質量時，配重的驅動能量需要和負載驅動相同，驅動電動機的輸出需要成為2倍。為了減少配重的驅動能量，雖然可將配重質量變重(配重質量2倍，驅動能量1/2)，但導致反動吸收裝置的重量增加。另外，合併供給此驅動能量的驅動系統和配重部之全體重量也增加。
本發明係有鑑於上述課題所完成者，本發明的第1目的，在於提供謀求輕量化的反動吸收裝置。
另外，本發明的第2目的，在於提供：使用謀求輕量化的反動吸收裝置，進而處理時間短、生產性或品質高的半導體組裝裝置。
為了達成本發明的第1目的，其第1特徵為具有：基座；及被固定於前述基座之支撐體；及動力源；及藉由前述動力源移動的負載單元；及包含前述動力源與前述負載單元，藉由前述動力源對於前述負載單元相對地移動之配重機構；及設置於前述支撐體，可以移動地支撐前述配重機構之指示構件。
第2特徵為：前述負載單元係介由第1滾珠導螺桿來移動前述動力源的動作，前述配重機構為介由第2滾珠導螺桿可以移動地被支撐於前述支撐體。
第3特徵為具有：基座；及被固定於基座的支撐體；及預備：第1滾珠導螺桿、及介由前述第1滾珠導螺桿而於指定方向被移動之負載單元、及於和前述指定方向相反的方向使產生反作用力之第2滾珠導螺桿、及具有驅動前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿之動力源的驅動單元之配重機構部；及於前述支撐體上，藉由前述第2滾珠導螺桿可以移動地支撐前述配重機構部之支撐構件；及可以旋轉地支撐前述第1滾珠導螺桿的一端與前述第2滾珠導螺桿的一端，且被固定於和前述配重機構部可以移動地移動的裝置基座之反動吸收單元。
為了達成上述目的，前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿係被一直線狀地配置，且具有同一方向的導程螺桿。
另外，前述裝置基座係以不移動的方式被固定，前述配重機構部為沿著前述裝置基座移動。
前述動力源為直接或間接地驅動前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿中之一方的滾珠導螺桿的一端，或前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿的雙方之滾珠導螺桿的個別的一端。此處，所謂間接，係指滾珠導螺桿介由齒輪機構或皮帶機構等來和動力源結合。另外，所謂直接，係指滾珠導螺桿不介由齒輪機構或皮帶機構，直接和動力源結合。
前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿為相互平行地配置。
前述第1滾珠導螺桿的導程係比前述第2滾珠導螺桿的導程大。
另外，為了達成本發明的第2目的，於上述特徵之外，前述半導體組裝裝置為晶片接合器，於前述晶片接合器所具有的接合頭、預先成形頭、晶圓環支撐器中之至少其一的直線移動裝置，適用前述反動吸收裝置。
如依據本發明，可以提供謀求輕量化的反動吸收裝置。
另外，如依據本發明，可以提供：使用謀求輕量化的反動吸收裝置，進而處理時間短、生產性或品質高的半導體組裝裝置。
以下，依據圖面，做為半導體組裝裝置，以晶片接合器為例來說明本發明的實施型態。
第3圖係從上面來看本發明之一實施型態的晶片接合器10之概念圖，及接合頭部32圖。晶片接合器大略分別，具有晶圓供給部1、及工件供給、搬運部2、及晶片接合部3。
晶圓供給部1係具有晶圓卡匣舉升器11和晶圓環支撐器12。晶圓卡匣舉升器11係具有裝填了晶圓環之晶圓卡匣(未圖示出)，對晶圓環支撐器12供給晶圓環。晶圓環支撐器12係於後述的接合處理時，將保持晶圓環之晶圓捲帶向下拉伸，使晶片的間隔變寬，藉由上頂部由晶片下方將晶片上頂，來使晶片的拾取性提高。另外，晶圓環支撐器12係被配置於XY直線動作工作台上，於拾取後，直線移動至下一晶片位置，準備下一拾取。
工件供給、搬運部2係具有：堆疊裝載器21、及導線架供給器22、及卸載器23。藉由堆疊裝載器21被供給至導線架供給器22之工件(導線架)，係介由導線架供給器22上的2處處理位置而被搬運至卸載器23。
晶片接合部3係具有：預先成形部31和接合頭部32。預先成形部31係對藉由導線架供給器22而被搬運到的工件塗布晶片接著劑。接合頭部32係從晶圓環支撐器12拾取晶片，予以上升，使晶片平行地移動，並移動至導線架供給器22上的晶片接合點。然後，接合頭部32使晶片下降，接合於塗布有晶片接著劑之工件上。
接合頭部32係具有：使接合頭(參照第4圖的32a)在晶圓環支撐器12內的拾取位置和接合點之間，即X方向移動之X反動吸收裝置6；及被固定(成為負載)於X反動吸收裝置6，且使接合頭32a在上下(Z方向)移動之Z反動吸收裝置7。
以下，使用圖面說明發明之特徵的反動吸收裝置的實施型態。第1圖係表示第1實施型態之X反動吸收裝置6的基本構成圖。第2圖係表示使固定Z反動吸收裝置7之負載單元62朝右方向移動的狀態圖。
X反動吸收裝置6大略分別，具有：為移動對象，且為虛線框內所示之負載單元62、及使前述負載單元如第1圖的箭頭所示般，朝左右方向移動的驅動單元61、及具有降低因負載單元導致的振動之配重的功用之反動吸收單元63、及支撐或固定彼等之裝置基座64。
驅動單元61係具有：使負載單元62移動的負載側滾珠導螺桿61a、及以連結部61f被連結於負載側滾珠導螺桿61a，要使反動吸收單元63移動之反動吸收側滾珠導螺桿61b、及使兩滾珠導螺桿旋轉的驅動電動機61c、及支撐驅動電動機與兩滾珠導螺桿之字形的驅動固定板61d、及使前述驅動固定板可在裝置基座64上移動的基座導軌61e。
負載單元62係具有：於前端固定或支撐具有接合頭32a(參照第3圖)之屬於負載的Z反動吸收裝置7的負載固定基座62a、及被固定於前述負載固定基座，移動在負載側滾珠導螺桿上之負載螺帽62b、及使藉由前述負載螺帽之負載單元62的驅動固定板61d上的移動順利地進行之負載導軌62c。藉由此構成，負載單元62藉由負載側滾珠導螺桿61a之旋轉，如第1圖的箭頭所示般，於左右方向移動。
上述之前述反動吸收側滾珠導螺桿61b及前述負載側滾珠導螺桿61a，其螺桿牙之方向都是順(同一)方向切削。進而前述反動吸收側滾珠導螺桿61b的導程Rh和前述負載側滾珠導螺桿61a的導程Rd之導程比R，係具有式(1)之關係。
R=Rd/Rh：R>1 (1)
反動吸收單元63係具有：一端側移動於反動吸收側滾珠導螺桿61b上之反動吸收螺帽63a、及另一端側被固定於裝置基座64之反動吸收體63b。
前述裝置基座64係被固定於接合頭部32，如前述般固定反動吸收單元63。另外，前述裝置基座係藉由基座導軌61e，可在箭頭所示方向移動地支撐以粗線框內所示之具有驅動單元61與負載單元62的配重機構部8。
第2圖係表示具有此種構造之反動吸收裝置6的動作例。第2圖係表示使前述負載側滾珠導螺桿61a與前述反動吸收側滾珠導螺桿61b順向旋轉(同一方向)，使負載單元62朝箭頭A所示之右方向移動之例子。在朝左方向移動之情形，如刮號內所示般，成為反對的動作。
在第2圖的情形時，藉由前述負載側滾珠導螺桿61a與前述反動吸收側滾珠導螺桿61b的旋轉，負載單元62朝右(左)方向移動，反動吸收單元63被以裝置基座64所固定，反之，反動吸收側滾珠導螺桿61b受到反作用力，對於裝置基座64朝箭頭C所示左方向移動。其結果，以粗線框內所示之配重機構部8，係藉由基座導軌61e而 在裝置基座64上朝箭頭B所示左(右)方向移動。
在此情形，雖也要使負載單元62伴隨驅動單元61的移動而左(右)方向移動，但基於式(1)的關係，前述負載側滾珠導螺桿61a之導程(移動量)大，負載單元62朝箭頭A所示右(左)方向移動。藉由使式(1)所示的導程比R成為適當的值，可以獲得充分的動作範圍。
於本實施型態中，如前述般，具有以第2圖所示之粗黑框所示的驅動單元61、負載單元62之配重機構部8，達成和負載單元62反方向移動的配重負載的任務。即佔有反動吸收裝置的幾乎整體之配重機構部8的質量Km成為吸收振動的配重負載。此為第1實施型態的特徵。如將前述質量Km和以虛線所示之負載單元62的質量Fm的比設為M(=Km/Fm)時，M與式(1)所示之導程比R的比M：R，如愈接近1，振動被相互抵消。特別是，在要使抵消程度提高時，前述M：R以在0.95~1.05之範圍為佳。另外，於第1實施型態之說明中，雖設為使前述負載側滾珠導螺桿61a和反動吸收側滾珠導螺桿61b為同一方向旋轉，但反方向旋轉亦可。
如依據前述本發明的第1實施型態，藉由負載單元所發生之振動的反對的振動，係藉由反動吸收單元發生，可以降低動作時的振動或使其相互抵消。
如依據前述之本發明的第1實施型態，不需要追加作為配重的質量，可以使反動吸收裝置成為輕量小型。其結果，可以使反動吸收裝置的驅動變得更高速。
另外，可以使反動吸收裝置變得輕量小型，能使振動的降低或抵消之時間變短，能使工作週期變短。振動的降低或相互抵消之時間變短，不會犧牲工作週期，可在振動不見後，接合頭執行下一工程，能夠提高品質。
第4圖係表示本發明之第2實施型態之Z反動吸收裝置7的基本構成圖。Z反動吸收裝置7係藉由接合頭32a來吸附晶片，為了接合，具有使晶片上下的功能。Z反動吸收裝置7之基本構造，基本上雖和第1圖所示的第1實施型態相同，但有幾個不同點。以下以不同點為中心進行說明。第4圖中，和第1實施型態具有相同功能者，被賦予相同符號。
第1：第1實施型態之負載為使第4圖所示之接合頭32a上下的Z反動吸收裝置7，但第2實施型態之負載為使Z反動吸收裝置的前端上下之接合頭。
因此，第2：於Z反動吸收裝置7中，接合頭32a上下，吸附晶片，為了使接合容易，於前端側設置具有接合頭之負載單元62，將反動吸收單元63設置於跟部之驅動電動機61c的附近。
第3：Z反動吸收裝置7的裝置基座65，為X反動吸收裝置6之負載固定基座62a，或被固定於負載固定基座62a。
其他的構造及動作，係和第1實施型態相同。另外，第4圖中，與第2圖相同，粗黑框係表示具有達成配重負載的任務之驅動單元61、負載單元62之配重機構部8，虛線框係表示負載單元62。
於上述之本發明的第2實施型態中，藉由負載單元所發生的振動的反對振動，為藉由反動吸收單元所發生，可以降低或抵消動作時的振動。
於第2實施型態中，達成負載的任務之配重機構部8也上下，乍看似乎驅動電動機的負載容量變大。但於以往例子中，也需要使具有相同質量的配重上下，電動機的負載容量並無改變。
另外，於上述之本發明的第2實施型態中，不需要追加作為配重的質量，可以使反動吸收裝置輕量小型。其結果，可以謀求反動吸收裝置的驅動之高速化。
進而Z反動吸收裝置可以輕量小型，第1實施型態所示之X反動吸收裝置6可以進一步輕量小型，可使接合頭部32整體輕量小型化。
另外，藉由將本發明之實施型態所示之具有X、Z之2自由度的直線移動動作的接合頭部適用於第3圖所示之晶片接合器10，接合時之等待時間或低速驅動時間可以降低，產生可以提升。另外，接合時之振動可以降低，產品的品質、特別是晶片接合精度可以提升。
一般，在晶片接合器中，上述接合頭部之外，預先成形頭部具有X、Z方向2自由度之直線移動動作，晶圓環支撐器具有X、Y方向之2自由度的直線移動動作。另外，X、Y、Z係為了容易瞭解說明而賦予的符號，符號本身並無意義。
因此，如也將上述說明之本發明的反動吸收裝置適用於預先成形頭、晶圓環支撐器，進而接合時之等待時間或低速驅動時間可以降低，產出可以提升。另外，晶片接合時之振動可以降低，產品的品質，特別是晶片接合精度可進一步提升。
第5圖係表示可以適用於X反動吸收裝置6或Z反動吸收裝置7之第3實施型態的反動吸收裝置9。於第3實施型態中，基本動作、構造和第1及第2之實施型態相同。
以下，以不同點為重點來做說明。
於第3實施型態中，負載側滾珠導螺桿61a和反動吸收側滾珠導螺桿61b並不被配置於一直線上，而是平行地配置。由於是平行地驅動，驅動電動機61c之驅動力係介由齒輪61f1及61f2而傳達至反動吸收側滾珠導螺桿61b。以齒輪來進行驅動力的傳達，負載側滾珠導螺桿61a和反動吸收側滾珠導螺桿61b之螺桿牙的方向反向設置。此結果，反動吸收單元63要與負載單元62同一方向移動。但是反動吸收單元63被固定於裝置基座64，負載單元62對於裝置基座64為反方向移動。其結果，粗線框內所示之配重機構部8也藉由基座導軌61e而對於裝置基座64上，和負載單元62相反方向地移動。
另外，第5圖中，雖以齒輪來進行驅動力的傳達，再以時規皮帶來進行的情形時，藉由將螺桿牙之方向設為相同，可使進行和第5圖相同的動作。
因此，於第3實施型態中，藉由將配重機構8當成配重負載，藉由負載單元62所發生的振動之反對的振動，係藉由反動吸收單元63發生，可以降低或抵消動作時的振動。
另外，於第3實施型態中，不需要新設置配重，可以使反動吸收裝置輕量小型。其結果，可以謀求反動吸收裝置的驅動之高速化。
進而，如依據第3實施型態，係將負載單元62和反動吸收單元63對於裝置基座64在圖面上為上下地配置。此結果，可以使反動吸收裝置在移動方向的長度變短。另外，配置並不限定於第5圖所示者，例如也可以將負載單元62和反動吸收單元63在裝置基座64上前後配置於圖面深度方向。
於以上說明中，做為半導體組裝裝置，雖以晶片接合器為例做說明，但也可以適用於處理頭高速地動作之其他的半導體組裝裝置。
第6圖係表示第4之本實施型態之反動吸收裝置5。於第4之本實施型態中，於驅動電動機61c之左側配置反動吸收側滾珠導螺桿61b，於驅動電動機61c之右側配置負載側滾珠導螺桿61a。此時，以驅動電動機61c、負載側滾珠導螺桿61a、反動吸收側滾珠導螺桿61b之各旋轉中心成為一致之方式，將驅動電動機61c、負載側滾珠導螺桿61a、反動吸收側滾珠導螺桿61b一直線狀地配置。負載側滾珠導螺桿61a和反動吸收側滾珠導螺桿61b為其個別的一端可以旋轉地被驅動固定板61d所支撐。
於第4之實施型態中，和第1及第2之實施型態基本的動作相同。
如以上般，雖針對本發明的實施型態做了說明，但依據上述之說明，對於該行業者而言，可以進行種種之代替例、修正或變形，本發明在不脫離之旨意之範圍內，包含前述種種之代替例、修正或變形。
1‧‧‧晶圓供給部
2‧‧‧工件供給、搬運部
3‧‧‧晶片接合部
5、9‧‧‧反動吸收裝置
6‧‧‧X反動吸收裝置
7‧‧‧Z反動吸收裝置
8‧‧‧配重機構部(配置機構)
10‧‧‧晶片接合器
11‧‧‧晶圓卡匣舉升器
12‧‧‧晶圓環支撐器
21‧‧‧堆疊裝載器
22‧‧‧導線架供給器
23‧‧‧卸載器
31‧‧‧預先成形部(預先成形頭)
32‧‧‧接合頭部
32a‧‧‧接合頭
61‧‧‧驅動單元
61a‧‧‧負載側滾珠導螺桿(第1滾珠導螺桿)
61b‧‧‧反動吸收側滾珠導螺桿(第2滾珠導螺桿)
61c‧‧‧驅動電動機(動力源)
61d‧‧‧驅動固定板
61e‧‧‧基座導軌
61f‧‧‧連結部
61f1、61f2‧‧‧齒輪
62‧‧‧負載單元
62a‧‧‧負載固定基座
62b‧‧‧負載螺帽
62c‧‧‧負載導軌
63‧‧‧反動吸收單元
63a‧‧‧反動吸收螺帽(支撐構件)
63b‧‧‧反動吸收體(支撐體)
64、65‧‧‧裝置基座
Fm‧‧‧負載單元62之質量
Km‧‧‧配重機構部的質量
M‧‧‧(Km/Fm)質量Km和質量Fm的比值
R‧‧‧負載側滾珠導螺桿和反動吸收側滾珠導螺桿之導程比
第1圖係表示本發明的第1實施型態之X反動吸收裝置的基本構成圖。
第2圖係表示第1圖所示的X反動吸收裝置的動作例圖。
第3圖係表示從上面所見到的本發明之一實施型態的晶片接合器的概念圖，及接合頭部圖。
第4圖係表示本發明之第2實施型態之Z反動吸收裝置的基本構成圖。
第5圖係表示本發明之第3實施型態之反動吸收裝置的基本構成圖。
第6圖係表示本發明之第4實施型態之反動吸收裝置的基本構成圖。
第7圖係表示反動吸收裝置的以往例圖。
6．．．X反動吸收裝置
8．．．配置機構部
61．．．驅動單元
61a．．．負載側滾珠導螺桿
61c．．．驅動電動機
61d．．．驅動固定板
61e．．．基座導軌
62．．．負載單元
63．．．反動吸收單元
64．．．裝置基座

Claims (13)

  1. 一種反動吸收裝置，其特徵為具有：裝置基座；及被固定於前述裝置基座之支撐體；及動力源；及藉由前述動力源移動，至少以組裝半導體之處理頭為負載的負載單元；及包含前述動力源與前述負載單元，藉由前述動力源對於前述負載單元朝相反方向移動之配重機構；及設置於前述支撐體，可以移動地支撐前述配重機構之支撐構件。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之反動吸收裝置，其中，前述負載單元係介由第1滾珠導螺桿來移動前述動力源的動作，前述配重機構為介由第2滾珠導螺桿而可以移動地被支撐於前述支撐體。
  3. 一種反動吸收裝置，其特徵為具有：裝置基座；及被固定於裝置基座的支撐體；及配重機構部具備：第1滾珠導螺桿、及藉由前述第1滾珠導螺桿而於指定方向被移動，至少以組裝半導體之處理頭為負載之負載單元、及於和前述指定方向相反的方向使產生反作用力之第2滾珠導螺桿、及具有驅動前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿之動力源的驅動單元； 及反動吸收單元，其具有前述支撐體，及藉由前述第2滾珠導螺桿而可以移動地支撐前述配重機構部之支撐構件。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之反動吸收裝置，其中，前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿，係被一直線狀地配置，且具有同一方向的導程螺桿。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之反動吸收裝置，其中，前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿，係被一直線狀地配置，且具有同一方向的導程螺桿。
  6. 如申請專利範圍第3項所記載之反動吸收裝置，其中，前述裝置基座係以不移動之方式被固定，前述配重機構部為沿著前述裝置基座移動。
  7. 如申請專利範圍第4項所記載之反動吸收裝置，其中，前述動力源為直接或間接地驅動前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿之其中一方的滾珠導螺桿的一端，或前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿之雙方的滾珠導螺桿的個別之一端。
  8. 如申請專利範圍第5項所記載之反動吸收裝置，其中，前述動力源為直接或間接地驅動前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿之其中一方的滾珠導螺桿的一端，或前述第1滾珠導螺桿或前述第2滾珠導螺桿之雙方的滾珠導螺桿的個別之一端。
  9. 如申請專利範圍第3項所記載之反動吸收裝置，其 中，前述第1滾珠導螺桿和前述第2滾珠導螺桿為相互平行地配置。
  10. 如申請專利範圍第3項所記載之反動吸收裝置，其中，前述第1滾珠導螺桿的導程，係比前述第2滾珠導螺桿的導程還大。
  11. 一種半導體組裝裝置，其特徵為：於如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7或8項所記載之反動吸收裝置的負載單元設置組裝半導體之處理頭，藉由前述處理頭來組裝半導體。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之半導體組裝裝置，其中，於前述半導體組裝裝置為晶片接合器，前述晶片接合器所具有之接合頭、預先成形頭、晶圓環保持器中之至少一個的進行直線動作者，係適用前述反動吸收裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載之半導體組裝裝置，其中，前述進行直線動作者，係具有相互正交的2個自由度。
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