TWI474419B - 吸附裝置 - Google Patents

Description

吸附裝置

本發明是關於一種以真空吸引來吸附半導體晶片(semiconductor chip)等吸附物而將該吸附物安裝(mount)於導線架(lead frame)等的基板上的吸附裝置。

於真空吸引並拾取(pickup)半導體晶片(以下稱為晶片)等吸附物、並將該吸附物壓接接合於特定的基板上的情況下使用吸附裝置。吸附裝置通常是以金屬製的固持器(holder)保持橡膠(rubber)製的彈性吸附構件的裝置。

近年來，應對薄型化來進行晶片的開發，例如有厚度為10μm～20μm的晶片。因此，於吸附裝置對極薄的晶片進行壓接接合時，若不是以面狀且均勻地對晶片施加荷重以形成負載，則晶片容易產生翹曲，且接合力會產生不均。因此，較好的是使用吸附面為水平的吸附構件。

作為吸附面為水平的吸附裝置，例如有如圖5所示的裝置(專利文獻1)。圖5的吸附裝置具備天然橡膠或合成橡膠等的彈性吸附構件101、以及金屬製的固持器102。彈性吸附構件101是形成著在上方開口的有底的插入孔103的橡膠零件。即，彈性吸附構件101包含形成於外周側的厚壁部104、及形成於中央部的薄壁部105，且薄壁部105上形成著貫穿上下的吸引孔109。固持器102包含軸部106、抵接於厚壁部104的上表面的凸緣(flange)部107、以及嵌插於插入孔103中的突起部108，且於軸部106、凸緣部107以及突起部108上形成著貫穿上下的吸引孔110。此時，吸引孔109、110連通。而且，固持器102的突起部108插入至插入孔103中來固定彈性吸附構件101與固持器102。

當使用所述吸附裝置來安裝晶片時，以彈性吸附構件101來真空吸引晶片120。而且，如圖5所示，於吸附著晶片120的狀態下將該晶片120移動至基板121上，並經由黏著(adhesion)材料或熱固性樹脂膜等將晶片120壓接接合於基板121上。

另外，作為其他的吸附裝置，有如圖6所示的裝置(專利文獻2)。圖6的壓接裝置亦具備天然橡膠或合成橡膠等的彈性吸附構件111、以及金屬製的固持器112。彈性吸附構件111是上下表面平行且具有規定厚度的矩形平板狀的橡膠零件，於該彈性吸附構件111的周邊部上形成著多個貫穿上下的吸引孔113。固持器112包含軸部114、抵接於彈性吸附構件111的上表面的凸緣部115、以及自凸緣部115的外周向下方延伸的凸邊部116，且於軸部114與凸緣部115中形成著貫穿上下的吸引孔117。另外，於凸緣部115的下表面形成著將彈性吸附構件111的吸引孔113與固持器112的吸引孔117連通的連通路118。而且，藉由將凸邊部116的內表面圧接於彈性吸附構件111的側壁，來使彈性吸附構件111與固持器112固定。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2006-165188號公報(圖11)

[專利文獻2]日本專利特開昭64-10643號公報

但是，於專利文獻1的類型的吸附裝置中，彈性吸附構件101是包含厚壁部104及薄壁部105，該彈性吸附構件101的壁厚並不均勻。因此，於安裝時存在如下問題：當彈性吸附構件101對晶片120進行加壓時，吸附面(彈性吸附構件101的下表面)的壓力產生差異，從而導致接合力產生不均。

另外，當如專利文獻2的類型的吸附裝置般、在凸緣部115的下表面使用具有連通路118的固持器112時，藉由凸邊部116的對於彈性吸附構件111的側壁的擠壓力，而使彈性吸附構件111以向下方成為凸狀的方式翹曲。因此，當彈性吸附構件111對晶片120進行加壓時，加壓時的壓力分布會於中央變得較強，而於外周側變弱，從而導致對於晶片120的加壓變得不一樣。因此，存在有接合力產生不均，尤其是於外周側無法接合的問題。而且，由於彈性吸附構件111的下表面翹曲，因此吸附時彈性吸附構件111與晶片120的密接性變差。因此亦存在如下問題，即：於吸引孔113的吸附面側與晶片120之間形成著間隙，因此無法使吸附力充分。

另外，於專利文獻1的吸附裝置中，關於突起部108與插入孔103的嵌合，必需高精度地加工突起部108與插入孔103的尺寸。於專利文獻2的吸附裝置中，關於凸邊部116與彈性吸附構件111的嵌合，必需高精度地加工凸邊部116與彈性吸附構件111的尺寸。因此，存在吸附構件的製造成本變高的問題。

本發明鑒於上述課題而提供一種吸附裝置，該吸附裝置於吸附時可容易地對吸附物進行吸附，並且於接合時可對吸附物賦予穩定的接合力，且可容易地連結彈性吸附構件與固持器。

本發明的吸附裝置具備：彈性吸附構件，具有開設著真空吸引口的平坦的吸附面，且壁厚均勻；以及固持器，自吸附面相反側保持該彈性吸附構件；上述固持器具備自抵接於彈性吸附構件的吸附面的相反面的平坦面向吸附面側突出的銷構件，該銷構件突入至上述彈性吸附構件中來將彈性吸附構件與固持器連結。

根據本發明的吸附裝置，彈性吸附構件具有平坦的吸附面，且上下方向的壁厚均勻。另外，由於將自固持器的平坦面向吸附面側突出的銷構件插入至彈性吸附構件中來將彈性吸附構件與固持器連結，因此自吸附面的相反面來保持彈性吸附構件，彈性吸附構件不產生彎曲或不受到因向側方的壓縮所引起的內部應力，從而可將吸附面維持於平坦狀。上述因素相互作用，於對吸附物加壓而進行安裝時，彈性吸附構件能夠以面狀且均勻地來對吸附物施加荷重以形成負載。另外，當對吸附物進行吸附時，真空吸引口的吸附面側與吸附物之間並未形成間隙，從而可使吸附力充分。

可於上述彈性吸附構件中設置在吸附面的相反面開口的縱孔，將上述銷構件插入至該縱孔中。藉此，當將銷構件插入至彈性吸附構件中時，可將銷構件插入至規定位置，另外，由於插入至孔中，因此可使插入時所需要的力較小。

可於上述銷構件向彈性吸附構件突入之前，將上述縱孔的直徑設定為小於上述銷構件的直徑。藉此，將銷構件插入至彈性吸附構件之後，彈性吸附構件相對於銷構件而形成壓接作用。

可具備多個上述銷構件，並以自上述固持器的抵接於彈性吸附構件的吸附面的相反面的平坦面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等的方式來配設上述銷構件。藉此，可於平坦面上均等地配設銷構件。

可將上述固持器的抵接於彈性吸附構件的吸附面的相反面的平坦面，設定為與上述彈性吸附構件的吸附面的相反面同等大或大於上述彈性吸附構件的吸附面的相反面。藉此，固持器可均等地將擠壓力賦予至彈性吸附構件的周緣部為止。

可於上述固持器中設置著連通於上述彈性吸附構件的真空吸引口的連通路。

[發明的效果]

於本發明的吸附裝置中，當對吸附物加壓而進行安裝時，彈性吸附構件能夠以面狀且均勻地對吸附物施加荷重而形成負載，因此於接合時可對吸附物賦予穩定的接合力。另外，當對吸附物進行吸附時，在真空吸引口的吸附面側與吸附物之間並未形成間隙，因此可使吸附力充分，從而可容易地對吸附物進行吸附。另外，由於將銷構件插入至彈性吸附構件中來將彈性吸附構件與固持器連結，因此可容易地連結或者拆卸彈性吸附構件與固持器，從而成為操作性優異的吸附裝置。

若將上述銷構件插入至彈性吸附構件的縱孔中，則可相對於固持器而將彈性吸附構件固定於規定位置，另外，由於將上述銷構件插入至孔中，因此可使插入時所需要的力較小，從而成為易於插入銷構件的吸附裝置。

若於上述銷構件向彈性吸附構件突入之前，將上述縱孔的直徑設定為小於上述銷構件的直徑，則彈性吸附構件相對於銷構件而形成壓接作用，從而可將彈性吸附構件與固持器牢固地連結，並可長期維持著穩定的連結狀態。而且，彈性吸附構件與固持器的嵌合雖取決於銷構件的直徑與縱孔的孔徑，但由於尺寸誤差會被彈性吸附構件的彈性力所吸收，孔徑因此不需要高精度。藉此，無需高精度的加工，從而可謀求加工成本的降低。

若以自平坦面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等的方式來配設上述銷構件，則可於平坦面上均等地配設銷構件，因此可更加穩定地維持著彈性吸附構件與固持器的連結狀態。

若將上述固持器的平坦面設定為與上述彈性吸附構件的吸附面的相反面同樣大或大於上述彈性吸附構件的吸附面的相反面，則固持器可將擠壓力賦予至彈性吸附構件的周緣部為止，從而可更加有效地將吸附物接合至端部為止。

若於上述固持器中設置著連通於上述真空吸引口的連通路，則可將真空吸引口配置於吸附面的整個面上，從而可使吸附力均勻且較大，並可穩定地進行吸附。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下，根據圖1～圖4來說明本發明的實施形態。

該吸附裝置用來真空吸引吸附物並將該吸附物搬送至被安裝構件上後、經由黏著劑或熱固性樹脂膜等使吸附物接合於被安裝構件上。吸附物例如為易於變形的極薄型的半導體晶片(以下稱為晶片)，於本實施形態中為厚度10μm～20μm的正方形的晶片，被安裝構件例如為導線架等的基板。

本發明的吸附裝置如圖1所示，具備吸附晶片20(參照圖4)用的彈性吸附構件2、以及保持該彈性吸附構件2用的金屬製的固持器1。

如圖1所示，固持器1具備軸部3、以及壓設於彈性吸附構件2的上表面的凸緣部4。於軸部3中形成著貫穿上下的吸引孔5。而且，於凸緣部4的下表面設置著如圖2所示的連通路6，連通路6的中央部連通於吸引孔5，並且連通於下述的彈性吸附構件2的真空吸引口12。另外，將抵接於彈性吸附構件2的吸附面的相反面的平坦面(凸緣部4的下表面)，設定為大於彈性吸附構件2的吸附面的相反面。

於凸緣部4的下表面設置著向吸附面側(下方)突出的2根銷構件7。於本實施形態中，銷構件7的前端緣具有圓弧部。作為2根銷構件7的配置，如圖2所示，各個銷構件7配置於相對於凸緣部4的下表面的中心成180°的相反位置上。銷構件7的數量亦可為3根或3根以上。此時，以自凸緣部4的下表面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等(即120°)的方式而配設各個銷構件7，來均等地配置銷構件7。因此，即使於銷構件7為2根時，亦可認為以自凸緣部4的下表面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等的方式而配設著各個銷構件7。該銷構件7突入至下述的彈性吸附構件2的縱孔11中而由固持器1保持彈性吸附構件2的上表面，從而將彈性吸附構件2與固持器1連結。

彈性吸附構件2是天然橡膠或合成橡膠的橡膠零件。該彈性吸附構件2如圖1所示，下表面具有平坦的吸附面10，且上下方向的壁厚均勻。如圖3所示，在該彈性吸附構件2的吸附面的相反面(上表面)上設置著於上方開口、並且於下方閉口的2個縱孔11。該些縱孔11的配置成為如下的配置，即：當凸緣部4的下表面抵接於彈性吸附構件2的吸附面的相反面(上表面)時，各個縱孔11與銷構件7對應。即，各個縱孔11是以如下的方式來配置，即：自彈性吸附構件2的上表面的中心起算的距離相等，且縱孔11彼此的圓周方向角度成為大致180°。於銷構件7向彈性吸附構件2突入之前，將縱孔11的孔徑設定為小於銷構件7的直徑。藉此，將銷構件7插入至彈性吸附構件2之後，彈性吸附構件2壓接於銷構件7。

於彈性吸附構件2中開設著4個在上下方向貫穿的真空吸引口12。各個真空吸引口12如圖3所示，設置於彈性吸附構件2的4個邊的大致中央部附近。該些真空吸引口12設置於與連通路6的上下方向對應的部位，並連通於該連通路6。

繼而，對使用本發明的吸附裝置來將拾取位置(pick up position)的晶片安裝於作為被安裝構件的導線架上的方法進行說明。

首先，如圖4(a)的箭頭A所示，使吸附裝置朝拾取位置的平台(stage)21上的晶片20下降，將彈性吸附構件2的吸附面10按壓於晶片20的上表面來進行吸附。此時，吸附面10的整個面密接於晶片20的上表面。即，彈性吸附構件2的下表面為平坦的吸附面10，且彈性吸附構件2的上下方向的壁厚均勻。另外，自吸附面的相反面保持該彈性吸附構件2，彈性吸附構件不產生彎曲或不受到因朝側方的壓縮所引起的內部應力，從而可將吸附面10維持於平坦狀。

於該狀態下，藉由將固持器1的吸引孔5抽成真空，來經由連通路6而使得真空吸引口12變成負壓，從而真空吸引該晶片20。此時，如上所述，由於吸附面10的整個面密接於晶片20的上表面，因此於吸附晶片20時，真空吸引口12的下表面側與晶片20之間並未形成間隙，從而可使吸附力充分。

然後，如圖4(b)的箭頭B所示，使吸附裝置上升。以如此方式將晶片20拾取。

繼而，如圖4(c)的箭頭C所示，使吸附裝置朝導線架22下降，將晶片20按壓於導線架22上以進行壓接接合。此時，如上所述，由於吸附面10的整個面密接於晶片20的上表面，彈性吸附構件2因此能夠以面狀且均勻地對晶片20施加荷重以形成負載。而且，由於將凸緣部4的下表面設定為大於彈性吸附構件2的上表面，因此固持器1可均等地將擠壓力賦予至彈性吸附構件2的周緣部為止，從而可將擠壓力賦予至晶片20的端部為止。

於本發明中，彈性吸附構件2具有平坦的吸附面10，且上下方向的壁厚均勻。另外，由於將自固持器1的平坦面向吸附面側突出的銷構件7插入至彈性吸附構件2中來將彈性吸附構件2與固持器1連結，因此自吸附面的相反面保持彈性吸附構件2，彈性吸附構件不產生彎曲或不受到因朝向側方的壓縮所引起的內部應力，從而可將吸附面10維持於平坦狀。上述因素相互作用，於對晶片20加壓而進行安裝時，彈性吸附構件2以面狀且均勻地對吸附物施加荷重而形成負載，因此可對晶片20賦予穩定的接合力。另外，於吸附晶片20時，真空吸引口12的吸附面側與晶片20之間並未形成間隙，從而可使吸附力充分，可容易地吸附晶片20。另外，由於將銷構件7插入至彈性吸附構件2中來將彈性吸附構件2與固持器1連結，因此可容易地連結或者拆卸該彈性吸附構件2與固持器1，從而成為操作性優異的吸附裝置。

於上述彈性吸附構件2中設置著至少於上表面開口的縱孔11，將上述銷構件7插入至該縱孔11中。藉此，當將銷構件7插入至彈性吸附構件2中時，可插入至規定位置，另外，由於插入至孔中，因此可使插入時所需要的力較小，從而成為易於使銷構件7插入的吸附裝置。

於上述銷構件7向彈性吸附構件2突入之前，將上述縱孔11的直徑設定為小於上述銷構件7的直徑。藉此，將銷構件7插入至彈性吸附構件2之後，彈性吸附構件2會壓接於銷構件7，從而可將彈性吸附構件2與固持器1牢固地連結，並可長期維持著穩定的連結狀態。而且，彈性吸附構件2與固持器1的嵌合雖取決於銷構件7的直徑與縱孔11的孔徑，但由於尺寸誤差會被縱孔11所吸收，孔徑因此不需要高精度。藉此，無需高精度的加工，從而可謀求加工成本的降低。

可具備多根上述銷構件7，且以自上述平坦面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等的方式來配設上述銷構件7。藉此，可於平坦面上均等地配設銷構件7，因此可更加穩定地維持彈性吸附構件2與固持器1的連結狀態。

可將上述固持器1的抵接於彈性吸附構件2的吸附面的相反面的平坦面，設定為與上述彈性吸附構件2的吸附面的相反面同樣大或大於上述彈性吸附構件2的吸附面的相反面。藉此，固持器1可均等地將擠壓力賦予至彈性吸附構件2的周緣部為止，從而可更加有效地將晶片20接合至端部為止。

若於上述固持器1中設置著連通於上述真空吸引口12的連通路6，則可將真空吸引口12配置於吸附面10的整個面上，從而可使吸附力均勻且較大，並可穩定地進行吸附。

以上，對本發明的實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變形，例如亦可將凸緣部4的下表面的大小設定為與彈性吸附構件2的吸附面的相反面相同的大小。連通路6的形狀並不限定於實施形態的形狀，例如亦可設定為十字狀。銷構件7的數量較理想的是2根或4根，但並不限定於此，另外，銷構件7的長度、直徑、材質、剖面形狀亦可作多種設定。銷構件7的前端亦可具有尖細錐形(taper)部。縱孔11亦可於上下方向貫穿，且與銷構件7相同，縱孔11的數量為任意。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。

1、102、112．．．固持器

2、101、111．．．彈性吸附構件

3、106、114．．．軸部

4、107、115．．．凸緣部

5、109、110、113、117．．．吸引孔

6、118．．．連通路

7．．．銷構件

10．．．吸附面

11．．．縱孔

12．．．真空吸引口

20、120．．．晶片

21．．．平台

22‧‧‧導線架

103‧‧‧插入孔

104‧‧‧厚壁部

105‧‧‧薄壁部

108‧‧‧突起部

116‧‧‧凸邊部

121‧‧‧基板

A、B、C‧‧‧箭頭

圖1是本發明的吸附裝置的剖面圖。

圖2是構成本發明的吸附裝置的固持器的仰視圖。

圖3是構成本發明的吸附裝置的彈性吸附構件的平面圖。

圖4表示本發明的吸附裝置，圖4(a)是晶片的拾取前的剖面圖，圖4(b)是晶片的拾取後的剖面圖，圖4(c)是安裝時的剖面圖。

圖5是先前的吸附裝置的剖面圖。

圖6是先前的其他吸附裝置的剖面圖。

1．．．固持器

2．．．彈性吸附構件

3．．．軸部

4．．．凸緣部

5．．．吸引孔

6．．．連通路

7．．．銷構件

10．．．吸附面

11．．．縱孔

12．．．真空吸引口

Claims (6)

1. 一種吸附裝置，包括：彈性吸附構件，具有開設著真空吸引口的平坦的吸附面，且壁厚均勻；以及固持器，具有在上下方向延伸的吸引孔，並具有開口於上述彈性吸附構件側並連通至上述吸引孔的連通路，且抵接於上述彈性吸附構件的上表面而自吸附面相反側進行保持；其特徵在於：上述固持器包括自抵接於彈性吸附構件的吸附面的相反面的平坦面向吸附面側突出的銷構件，上述銷構件突入至上述彈性吸附構件中來將彈性吸附構件與固持器以上述連通路和上述真空吸引口連通的狀態連結。
2. 如申請專利範圍第1項所述之吸附裝置，其中在上述彈性吸附構件中設置著於吸附面的相反面開口的縱孔，將上述銷構件插入至上述縱孔中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之吸附裝置，其中於上述銷構件向彈性吸附構件突入之前，將上述縱孔的直徑設定為小於上述銷構件的直徑。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸附裝置，其包括多根上述銷構件，並以自上述固持器的抵接於彈性吸附構件的吸附面的相反面的平坦面的中心起存在於同一圓周上、且圓周方向角度相等的方式來配設上述銷構件。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸附裝置，其中將上述固持器的抵接於彈性吸附構件的吸附 面的相反面的平坦面，設定為與上述彈性吸附構件的吸附面的相反面同樣大或大於上述彈性吸附構件的吸附面的相反面。
6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之吸附裝置，其中於上述固持器中設置著連通於上述彈性吸附構件的真空吸引口的連通路。