TWI582899B - 安裝裝置 - Google Patents

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Description

安裝裝置
本發明是有關於一種將半導體晶片等電子零件安裝於基板的安裝裝置。
在習知中，如下的安裝裝置已廣為人知，即，利用安裝工具來對半導體晶片等電子零件進行吸引保持並移送至基板上，然後使該電子零件安裝於基板上。
此種安裝裝置中，有如下者：為了使安裝工具位於基板的安裝位置正上方，並非使基板側移動，而使具備安裝工具的安裝頭側移動。例如，專利文獻1中，在沿水平方向延伸的水平導軌上安裝水平移動體，且在該水平移動體上安裝將安裝頭沿垂直方向導引的導軌、以及對安裝頭附加垂直方向的力的加壓機構(例如馬達等)。
一般而言，對基板進行保持的基板平台亦具有對基板整體進行加熱的加熱機構等，與安裝頭相比，多為大型的。藉由設為不使該基板平台移動而使安裝頭側移動的構成，實現裝置整體 的小型化或成本降低等。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4644481號公報
[專利文獻2]日本專利第4592637號公報
[專利文獻3]日本專利特開2001-332586號公報
[專利文獻4]日本專利特開2009-27105號公報
[專利文獻5]日本專利第5252516號公報
然而，如專利文獻1般，在為將加壓機構安裝於水平移動體的構成的情況下，會出現如下情形：導致水平移動體、進而安裝於該水平移動體的安裝頭相對於水平軸而傾斜、安裝的精度不良。
亦即，在利用安裝工具推壓基板時，安裝工具必然受到垂直方向的反作用力。專利文獻1的構成中，安裝於水平移動體的加壓機構會受到該反作用力。然而，加壓機構因其配置的限制，相對於水平導軌偏移地配置，且以懸臂狀受到保持。該加壓機構若受到垂直方向的反作用力，則有如下之虞：產生力矩(moment)，加壓機構、進而安裝著該加壓機構的垂直移動體或安裝頭相對於垂直軸傾斜。
專利文獻2~專利文獻5中揭示了如下的分離加壓機構，即，將對安裝頭向垂直方向加壓的加壓機構安裝於與安裝有 安裝頭的構造體不同的構造體上。根據分離加壓機構，安裝頭與加壓機構分離，因而加壓機構雖受到安裝頭的反作用力，但因加壓機構的傾斜等並未傳遞至安裝頭，故可將安裝頭的姿勢維持為正常，進而可維持高的安裝精度。
然而，專利文獻2~專利文獻5的技術中均將加壓機構安裝於固定構件，而加壓機構的位置大致固定。因此，在利用安裝工具將電子零件安裝於基板時，必須使基板側向加壓機構的正下方移動。使比安裝頭大的基板平台移動會導致安裝裝置整體的大型化或成本增加的新問題。
因此，本發明的目的在於提供維持高的安裝精度且可防止裝置整體的大型化的安裝裝置。
本發明的安裝裝置將電子零件安裝於基板上，其特徵在於包括：第一移動基座，可移動於規定的第一方向；第二移動基座，安裝於所述第一移動基座，可移動於與第一方向正交的第二方向；安裝頭，安裝於第二移動基座，包括對電子零件進行吸附保持的安裝工具；加壓機構，安裝於第一移動基座，對安裝頭附加第二方向的力；以及受壓構件，與第一移動基座及第二移動基座獨立設置，與加壓機構接近設置以自加壓機構受到第二方向的反作用力，且使加壓機構可滑動。
較佳的形態中，加壓機構在一邊抵抗重力而受到保持一 邊容許向第二方向的移動的狀態下，安裝於第一移動基座。該情況下，理想的是加壓機構經由一邊抵抗重力而保持加壓機構一邊受到反作用力並向第二方向撓曲的彈性體，安裝於第一移動基座。
另一較佳的形態中，受壓構件為覆蓋第二移動基座的整 個可動範圍的尺寸。另一較佳的形態中，第一移動基座沿著沿第一方向延伸的第一軌道移動，第一軌道及受壓構件安裝於第三移動基座，該第三移動基座可移動於與第一方向及第二方向正交的第三方向。
根據本發明，由與第一移動基座及第二移動基座獨立設置的受壓構件受到反作用力，因而可防止由反作用力引起的安裝頭的傾斜，進而可防止安裝精度的劣化。而且，根據本發明，因可使加壓機構隨安裝頭一併沿水平方向移動，故無需於基板側設置移動機構，從而可防止裝置整體的大型化。
10‧‧‧安裝裝置
12‧‧‧安裝頭
14‧‧‧中轉平台
16‧‧‧安裝工具
18‧‧‧基板平台
20‧‧‧加壓機構
22‧‧‧受壓構件
24‧‧‧相機
26‧‧‧移動區塊
28‧‧‧傳送機構
30‧‧‧X軸導軌
32‧‧‧X軸移動基座
34‧‧‧Y軸導軌
36‧‧‧Y軸移動基座
38‧‧‧Z軸導軌
40‧‧‧Z軸移動基座
42‧‧‧Z軸馬達
44‧‧‧導螺桿
46‧‧‧馬達保持器
48‧‧‧抵接構件
50‧‧‧柱
52‧‧‧受壓板
54‧‧‧彈性體
56‧‧‧突出部分
58‧‧‧線圈彈簧
60‧‧‧軌道
62‧‧‧滑動區塊
64‧‧‧球狀輥
66‧‧‧平板
100‧‧‧基板
X、Y、Z‧‧‧軸
圖1是作為本發明的實施形態的安裝裝置的主要部分立體圖。
圖2是安裝頭周邊的概略側面圖。
圖3是另一安裝頭周邊的概略側面圖。
圖4是另一安裝頭周邊的概略側面圖。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。圖1是作為本發明的實施形態的安裝裝置10的主要部分立體圖。而且，圖2是安裝頭12周邊的概略側面圖。另外，圖1中，為了使發明易懂，而省略了設置著晶圓的材料供給部、或將電子零件自材料供給部搬送至中轉平台14為止的材料供給部的圖示。
安裝裝置10是將作為電子零件的半導體晶片以面朝下的狀態安裝於基板100上的裝置，例如為覆晶(flip-chip)安裝裝置。安裝裝置10包括：具備安裝工具16的安裝頭12，將半導體晶片供給至安裝工具16的晶片供給部件(未圖示)，載置著基板100的基板平台18，使安裝頭12沿XY方向(水平方向)移動的頭移動機構，對安裝頭12向垂直方向加壓的加壓機構20，以及受到來自安裝頭12的反作用力的受壓構件22。
半導體晶片利用設置於晶片供給部件的中轉臂(未圖示)而從晶圓移送至中轉平台14。載置於該中轉平台14的半導體晶片在被安裝工具16拾取後，被移送至基板100上，且安裝於該基板100上。安裝頭12上除設置對半導體晶片進行吸附保持的安裝工具16之外，亦設置著安裝工具16的旋轉機構(未圖示)或相機24等。旋轉機構根據來自安裝裝置10的控制部(未圖示)的指示，使安裝工具16繞垂直軸旋轉。相機24視需要對作為拾取對象的半導體晶片或基板100表面進行拍攝。安裝裝置10的控制部根據由該相機24拍攝到的圖像，來適當地調整安裝工具16 的位置或姿勢。
在安裝工具16的相向位置設置著保持基板100的基板平台18。該基板平台18上設置著：為了將基板100搬入．排出而將該基板100沿X方向傳送的傳送機構28，或對基板100進行加熱的加熱裝置等。
安裝頭12藉由頭移動機構而可沿XY方向移動。作為頭移動機構，考慮各種構成，本實施形態中，採用XY門架(gantry)方式的移動機構。具體而言，本實施形態的頭移動機構設置於位於固定構件的基台表面，亦即水平面，且包括沿X方向延伸的一對X軸導軌30。該X軸導軌30上安裝著X軸移動基座32，該X軸移動基座32根據X軸馬達(未圖示)的驅動而沿著該X軸導軌30移動。X軸移動基座32上設置著：架設在該一對X軸導軌30間的Y軸導軌34，以及受壓構件22。在Y軸導軌34的前表面進而安裝著Y軸移動基座36，該Y軸移動基座36根據Y軸馬達(未圖示)的驅動而沿該Y軸導軌34移動。Y軸移動基座36為大致矩形的平板，在其前表面安裝著Z軸導軌38。Z軸導軌38為安裝於Y軸移動基座36的前表面且沿Z軸方向延伸的軌道。該Z軸導軌38上安裝著Z軸移動基座40，該Z軸移動基座40沿著該Z軸導軌38升降且在其前表面固接有安裝頭12。
在Y軸移動基座36的前表面亦進而安裝著加壓機構20。加壓機構20為對安裝頭12附加垂直方向的力的機構，且包含Z軸馬達42、連結於該Z軸馬達42的導螺桿(lead screw)44、 以及保持Z軸馬達42的馬達保持器46等。導螺桿44螺合於設置在安裝頭12的移動區塊26，而移動區塊26根據Z軸馬達42的驅動，進而該導螺桿44的旋轉而升降。此外，該升降的力亦被用作用以將由安裝工具16保持的半導體晶片按壓至基板100上的加壓力。即，加壓機構20作為使安裝頭12升降的Z軸移動機構而發揮功能，並且亦作為對安裝工具16附加垂直方向的力的加壓部件而發揮功能。
此處，在將該加壓機構20經由包含金屬等的托架(bracket)等而僅固接於Y軸移動基座36的情況下，受到來自安裝頭12的反作用力而對加壓機構20作用力矩，從而存在如下問題：加壓機構20或連結於該加壓機構20的Y軸移動基座36傾斜、安裝的精度劣化。
亦即，在使加壓機構20為僅固接於Y軸移動基座36的前表面的構成的情況下，通常，加壓機構20以懸臂狀態而受到保持。另一方面，覆晶安裝中，以相對較大的負載，例如200N~300N(約20kgf~30kgf)的高負載將半導體晶片按壓至基板100。該情況下，當然，對安裝工具16作用與該負載相應大小的反作用力，該反作用力傳遞至推壓該安裝工具16的加壓機構20。在將加壓機構20僅以懸臂狀態而加以保持的情況下，因該反作用力而在加壓機構20中產生力矩，加壓機構20、進而安裝著該加壓機構20的Y軸移動基座36，或安裝於該Y軸移動基座36的安裝頭12相對於垂直軸傾斜。 所述安裝頭12的傾斜成為安裝精度劣化的原因。
為了避免所述問題，而亦考慮將加壓機構20不安裝於Y軸移動基座36上，而是固接於其他固定構件上。然而，該情況下，加壓機構20的位置為固定，從而安裝工具16的升降位置為固定。該情況下，為了變更安裝工具16與基板100的相對位置關係，需要並非在安裝頭側而是在基板側設置XY移動機構。然而，在大多比安裝頭12大型的基板100移動的情況下，會產生移動機構的大型化或成本上升等新的問題。
因此，本實施形態中，為了避免所述問題，而將加壓機構20安裝於Y軸移動基座36上且使加壓機構20可移動，並且設置受到來自安裝頭12的反作用的受壓構件22。
受壓構件22為門型構件，且包含：在X軸移動基座32上立足的一對柱(column)50，以及架設在該一對柱50間的受壓板52。該受壓構件22安裝於X軸移動基座32，因而可隨安裝頭12或加壓構件一併沿X軸方向移動，從而受壓構件22的受壓板52可經常位於加壓機構20的正上方。
在馬達保持器46的上表面設置著抵接構件48，抵接構件48抵接於該受壓板52的底面且可相對於受壓板52滑動。抵接構件48只要可相對於受壓板52(受壓構件22)滑動，則其構成等不作特別限定，本實施形態中，設置兩個具有圓弧狀的前端的板材來作為抵接構件48。該抵接構件48因僅利用圓弧的一點來抵接於受壓板52，故可保持滑動阻力小。
利用安裝工具16將半導體晶片抵壓至基板100表面時所產生的反作用力經由安裝工具16、加壓機構20、抵接構件48而傳遞至受壓板52。受壓板52是與加壓機構20或Y軸移動基座36、安裝頭12獨立設置的構件，因而即便該受壓板52受到反作用力而傾斜，加壓機構20或安裝頭12亦不會受到影響。因此，藉由設置該受壓板52，而可防止加壓機構20或安裝頭12受到反作用力而傾斜，進而可防止安裝精度劣化。
而且，本實施形態中，將加壓機構20安裝於Y軸移動基座36，從而使加壓機構20可隨安裝頭12一併沿水平方向移動。因此，只要在安裝頭12的水平方向的可動範圍內，任一位置皆可使安裝工具16進行升降。結果，無須為了變更安裝工具16與基板100的相對位置，而在基板100側設置高精度的移動機構，從而可實現裝置整體的小型化、成本削減。另外，為了無論在何處將安裝工具16按壓至基板100的表面均可確實地受到反作用力，而受壓構件22設為可覆蓋加壓機構20的整個水平方向的移動範圍的尺寸的構成。
不過，若加壓機構20牢固地固接於Y軸移動基座36，即便設置受壓構件22，反作用力亦不會傳遞至受壓構件22，從而有在加壓機構20中產生力矩而加壓機構20或安裝頭12傾斜之虞。因此，本實施形態中，將加壓機構20以容許向垂直方向移動的狀態而安裝於Y軸移動基座36。具體而言，本實施形態中，將加壓機構20經由彈性體54而安裝於Y軸移動基座36。彈性體54 使加壓機構20抵抗重力而得以保持，另一方面，在受到一定程度的大小(例如重力以上)的力的情況下，具有可向垂直方向位移的程度的彈簧硬度。作為該彈性體54，考慮有各種構成，本實施形態中，使用左右側板被挖空成大致矩形而成的中空箱型的彈性體54。所述彈性體54因挖空成大致矩形的關係，而容易向垂直方向撓曲，另一方面，在並無挖空的(或即便有挖空而該挖空亦小的)底板及頂板的影響下，水平方向上幾乎不發生變形。經由所述彈性體54而將Z軸馬達42安裝於Y軸移動基座36，藉此加壓機構20抵抗重力而得以保持，另一方面，在自安裝工具16受到反作用力的情況下，以釋放該反作用力的方式在Z軸方向上移動。而且，利用該垂直方向的移動，抵接構件48被按壓至受壓板52，從而反作用力傳遞至受壓板52。
藉由設為以上構成，而可防止安裝工具16的傾斜，並 且可防止安裝精度的劣化。亦即，本實施形態中，當在基板100上安裝半導體晶片時，利用安裝工具16來拾取安置於中轉平台14上的半導體晶片，並使該半導體晶片在基板100上移動。該移動藉由如下而進行，即，使X軸移動基座32沿X軸導軌30移動，並且使Y軸移動基座36沿Y軸導軌34移動。而且，若安裝工具16位於基板100的安裝位置的正上方，則驅動加壓機構20，使安裝工具16向基板100側下降，並將半導體晶片按壓至基板100表面。此時，安裝工具16受到與按壓負載相應大小的反作用力。接合工具所受到的反作用力傳遞至加壓機構20。其中，加壓機構20 如上述般，在可沿垂直方向位移的狀態下安裝，因而加壓機構20受到反作用力而向垂直上方位移。位移的結果為，抵接構件48抵接於受壓板52，受壓板52受到反作用力。受壓板52是與安裝工具16或加壓機構20獨立設置的構件，即便該受壓板52受到反作用力，加壓機構20或安裝工具16中亦不會產生力矩，從而可防止該些構件的傾斜。而且，結果可防止安裝精度的劣化。
而且，本實施形態中，加壓機構20隨安裝工具16一併 水平移動，受壓構件22位於加壓機構20的整個移動範圍內。因此，若為安裝工具16的水平移動範圍，則無論在何處將安裝工具16按壓至基板100上，均可防止由反作用力引起的安裝工具16的傾斜。結果，無需在基板100側設置水平移動機構，從而實現裝置整體的小型化、低成本化。
另外，至此說明的構成為一例，只要使加壓機構20可 隨安裝頭12一併水平移動，並且設置與加壓機構20接近設置以自加壓機構20受到反作用力的受壓構件22，則其他構成可適當變更。例如，本實施形態中，經由左右側板被挖空成大致矩形而成的箱型的彈性體54而將加壓機構20安裝於Y軸移動基座36，但只要加壓機構20抵抗重力而得以保持，並且受到反作用力而可垂直移動，則加壓機構20可由其他構成來保持。例如，如圖3所示，亦可在固接於Y軸移動基座36的突出部分(angle)56與馬達保持器46的底部之間，配置在垂直方向上伸縮的線圈彈簧58，利用該線圈彈簧58對加壓機構20進行支持。
而且，本實施形態中，設為使前端為圓弧狀的抵接構件 48與受壓板52的底面接觸並滑動的構成，但只要加壓機構20可相對於受壓構件22滑動，則亦可為其他構成。例如，如圖3所示，作為受壓構件22，亦可在底面設置沿Y軸方向延伸的軌道60，並且在馬達保持器46的頂面設置與該軌道60卡合而滑動的滑動區塊(slide block)62，從而使加壓機構20可相對於受壓構件22滑動。而且，作為另一形態，如圖4所示，亦可在馬達保持器46的頂面配置球狀輥(ball roller)64。
進而，本實施形態中，將受壓構件22與Y軸導軌34一 併設置於X軸移動基座32，且可沿X軸方向移動，但只要受壓構件22可覆蓋加壓機構20的可動範圍，則在水平方向上不移動亦無妨。例如，如圖4所示，受壓構件22亦可為位置固定的平板66，該平板66具有覆蓋加壓機構的X軸方向可動範圍及Y軸方向可動範圍的尺寸。
而且，至此為止的說明已列舉覆晶安裝裝置10為例進 行了說明，但本實施形態的技術只要為將電子零件按壓並安裝於基板100表面的裝置，亦可應用於其他裝置，例如黏晶裝置等。
10‧‧‧安裝裝置
12‧‧‧安裝頭
14‧‧‧中轉平台
16‧‧‧安裝工具
18‧‧‧基板平台
20‧‧‧加壓機構
22‧‧‧受壓構件
24‧‧‧相機
26‧‧‧移動區塊
28‧‧‧傳送機構
30‧‧‧X軸導軌
32‧‧‧X軸移動基座
34‧‧‧Y軸導軌
36‧‧‧Y軸移動基座
38‧‧‧Z軸導軌
40‧‧‧Z軸移動基座
42‧‧‧Z軸馬達
46‧‧‧馬達保持器
48‧‧‧抵接構件
50‧‧‧柱
52‧‧‧受壓板
54‧‧‧彈性體
X、Y、Z‧‧‧軸

Claims (4)

  1. 一種安裝裝置，將電子零件安裝於基板上，其特徵在於包括：Y軸移動基座，可移動於Y方向；Z軸移動基座，安裝於所述Y軸移動基座，可移動於與所述Y方向正交的垂直方向；安裝頭，安裝於所述Z軸移動基座，且包括對所述電子零件進行吸附保持的安裝工具；加壓機構，經由彈性體安裝於所述Y軸移動基座，另一方面，不隨所述安裝頭沿所述垂直方向移動，而使所述安裝頭升降，並且對所述安裝頭附加垂直向下的力；以及受壓構件，與所述Y軸移動基座及所述Z軸移動基座獨立設置，受到當所述安裝工具抵接至所述基板時所產生的所述垂直方向向上的反作用力，並且與所述加壓機構接近設置，且當所述加壓機構隨所述Y軸移動基座沿所述Y方向移動時，所述加壓機構沿所述Y方向滑動，所述彈性體不保持所述安裝頭而一邊使所述加壓機構抵抗重力而得以保持一邊受到所述反作用力並向所述垂直方向撓曲，藉此容許所述加壓機構朝所述垂直方向向上移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的安裝裝置，其中所述受壓構件為覆蓋所述Z軸移動基座的整個可動範圍的尺寸。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的安裝裝置，其中所述Y軸移動基座沿著沿所述Y方向延伸的Y軸軌道移動，所述Y軸軌道及所述受壓構件安裝於X軸移動基座，所述X軸移動基座可移動於與所述Y方向及所述垂直方向正交的X方向。
  4. 一種安裝裝置，將電子零件安裝於基板上，其特徵在於包括：第一移動基座，可移動於規定的第一方向；第二移動基座，安裝於所述第一移動基座，可移動於與所述第一方向正交的第二方向；安裝頭，安裝於所述第二移動基座，且包括對所述電子零件進行吸附保持的安裝工具；加壓機構，安裝於所述第一移動基座，使所述安裝頭升降，並且對所述安裝頭附加所述第二方向的力；受壓構件，與所述第一移動基座及所述第二移動基座獨立設置，自所述加壓機構受到所述第二方向的反作用力，且與所述加壓構件卡合而使所述加壓機構可沿所述第一方向滑動；以及第一軌道，沿所述第一方向延展而使所述第一移動基座可移動，所述第一軌道及所述受壓構件安裝於第三移動基座，所述第三移動基座可移動於與所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向。
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