TWI706480B - 安裝裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種可提升安裝效率之技術。
在薄片(22)和基板(20)之間空出間隔，將貼附有零件(21)的薄片(22)保持。接著，藉由柱塞(31)隔著薄片(22)逐漸推壓零件(21)，使薄片(22)撓曲而讓零件(21)接觸於基板(20)。接著，藉由使柱塞(31)朝安裝用頭(10)的內部側移動而讓銷(32)相對地從柱塞(31)突出。
Description
本發明係有關一種安裝技術。
作為安裝裝置的一例，在日本國特許第5507775號公報(專利文獻1)中記載了一種接合裝置。
專利文獻1 日本國特許第5507775號公報
關於安裝裝置方面，有使用在拾起位置以吸附夾套(collet)吸附由彈出銷所頂起之薄片上的零件，再照原樣搬送到安裝位置的方式(取放；pick and place)者(例如，專利文獻1記載之接合裝置)。為提升此種移載方式中受生產率(生產節拍)所影響的安裝效率(每單位時間的安裝數)，專利文獻1記載之技術係增加吸附夾套來因應。
然而，即便增加吸附夾套，若無法(確保可靠性)穩定地吸附零件則會損及安裝效率。又，當以吸附夾套搬送零件時，若從拾起位置到安裝位置為止的移動距離變長時會損及安裝效率。
本發明之一目的為，提供可提升安裝效率的技術。此外，本發明之一目的及其他目的以及新穎的特徵可從本說明書的記述及附件圖面清楚明瞭。
簡單地說明有關本案所揭示的發明當中具代表性者的概要如下。
本發明中一解決手段的安裝方法特徵為包含：(a)準備供零件安裝的基板、具有一面及另一面且前述零件是被貼附於前述一面上的薄片、以及具有銷及被插入有前述銷的柱塞之安裝用頭的工序；(b)在前述薄片和前述基板之間空出間隔且將前述一面設為前述基板側而將前述薄片保持之工序；(c)藉由前述柱塞從前述另一面側隔著前述薄片逐漸推壓前述零件，使前述薄片撓曲而讓前述零件接觸前述基板之工序；及(d)藉由使前述柱塞朝前述安裝用頭的內部側移動，使前述銷相對地從前述柱塞突出之工序。
更佳為，前述(d)工序中，在藉前述柱塞之移動使前述薄片的撓曲回復之際，利用貫通前述薄片的前述銷推壓前述零件，並使前述零件從前述薄片剝離。據此，能使零件易於從薄片剝離。
較佳為，前述(c)工序中，前述柱塞從前述基板的垂直方向逐漸推壓前述零件。據此，可防止對基板位偏地安裝零件。
更佳為，前述(c)工序中，在前述柱塞的前端和前述銷的前端處在同一面內的狀態，前述柱塞逐漸推壓前述零件。據此，當柱塞朝安裝用頭的內部側開始移動時可同時使銷突出。抑或，更佳為，前述(c)工序中，在前述薄片的厚度以下且前述銷的前端是從前述柱塞的前端突出的狀態下，前述柱塞逐漸推壓前述零件。據此，在隔著薄片以柱塞推壓零件之際，使銷事先咬入薄片，在使柱塞朝安裝用頭的內部側移動時，可使銷易於貫通薄片。
更佳為，前述(d)工序之後，使前述安裝用頭從前述基板離開。據此，可抽出貫通薄片的銷。
更佳為，前述(d)工序之後，使前述柱塞朝前述基板側移動。據此，相對於柱塞，使銷相對地移動，可退避於柱塞。
更佳為，前述(a)工序中，準備被貼附有複數個前述零件之前述薄片，前述(d)工序之後，配合與前述基板接觸之別的前述零件的位置，使前述安裝用頭在前述薄片的平面區域內相對地移動。據此，在安裝複數個零件時，因為安裝用頭僅在零件間移動，所以可提升安裝效率。
本發明中的一解決手段之安裝用頭之特徵為：具備：頭體；從前述頭體突出的柱塞；及在前述柱塞的往復方向被插入前述柱塞的銷，
在前述柱塞移動至前述頭體側的狀態中，前述銷從前述柱塞相對地突出。
更佳為，前述安裝用頭更具備具有作為可動鐵芯的具有前述柱塞之螺線管。據此，與藉空氣吸引使柱塞移動的方式相比，能以高速使之移動。
更佳為，前述安裝用頭更具備彈簧，其設於前述頭體的內部，將前述柱塞往從前述頭體突出的方向按壓。據此，能使柱塞突出地予以保持。
更佳為，在貫通前述柱塞的狀態下前述銷被固定於前述頭體。據此，可將突出的銷穩定地保持。
更佳為，在前述柱塞從前述頭體最突出的狀態中，前述柱塞的前端和前述銷的前端位在同一面內。據此，當柱塞朝安裝用頭的內部側開始移動時可同時使銷從柱塞相對地突出。
涉及本發明中一解決手段的安裝裝置之特徵係具備前述安裝用頭。
簡單地說明有關依據本案所揭示的發明當中具代表性者所能獲得之效果如下。依據本發明的一解決手段，可提升安裝效率。
10‧‧‧安裝用頭
20‧‧‧基板
21‧‧‧零件
22‧‧‧薄片
31‧‧‧柱塞
32‧‧‧銷
圖1係本發明一實施形態的安裝裝置之概略構成圖。
圖2係本發明一實施形態的安裝用頭之概略前視圖。
圖3係本發明一實施形態的安裝用頭之概略側視圖。
圖4係透視本發明一實施形態的安裝用頭的一部分之概略圖。
圖5係將圖4中的安裝用頭的一部分放大的概略圖。
圖6係本發明一實施形態的安裝用頭之概略剖面圖。
圖7係本發明一實施形態的安裝方法之概略說明圖。
圖8係接於圖7後的安裝方法之概略說明圖。
圖9係接於圖8後的安裝方法之概略說明圖。
圖10係接於圖9後的安裝方法之概略說明圖。
在以下的本發明之實施形態中，在有必要的情況會分成複數個段落等作說明，原則上，其等並非相互無關，而是一者為另一者的一部分或全部的變形例、詳情等之關係。因此，在所有圖中，具有同一功能的構件賦予同一符號且省略重複的說明。又，針對構成要素之數(包含個數、數值、量、範圍等)，除了特別明示之情況或原理上清楚限定是特定的數之情況等之外，並非限定為其特定的數，亦可為特定的數以上或以下。又，在提及構成要素等之形狀時，除了特別明示之情況及認為原理上很清楚並非如此之情況等以外，實質上是設為包含近似或類似於其形狀等者。
本實施形態中，將本發明的安裝技術應用於半導體裝置(電子裝置)的製造方法所含有的安裝工序(接合工序)。例如，在半導體裝置的製造方法中，於半導體晶圓貼附黏著薄片(切割薄片)後(將半導體晶圓朝黏著薄片移載後)，黏著薄片連同半導體晶圓一起被切割(切斷)且作為零件(例如IC晶片、LED晶片等之半導體晶片)被個別化(此亦僅稱為晶片或晶粒)。且在安裝工序中，藉由安裝裝置使零件被安裝(例如，倒裝晶片安裝)於陶瓷基板、印刷基板、引線框等之基板。
針對本實施形態的安裝技術，參照圖1~圖10作說明。圖1係安裝裝置100之概略構成圖。圖2及圖3係分別為安裝用頭10之概略前視圖及概略側視圖，表示被當作安裝裝置100的主要部分安裝之狀態的安裝用頭10。圖4係透視安裝用頭10的一部分之概略圖。圖5係將圖4中的安裝用頭10的一部分放大之概略圖。圖6係在圖3所示的VI-VI線之安裝用頭10之概略剖面圖。圖7~圖10係安裝方法之概略說明圖。
如圖1所示，安裝裝置100備有安裝用頭10。安裝用頭10係在將零件21安裝於基板20之際，可將零件21往基板20側推壓(按壓)。關於安裝用頭10將於後面詳細說明。
又，安裝裝置100備有頭驅動部11。頭驅動部11係可用在使安裝用頭10移動。頭驅動部11係由線性馬達、滾珠螺桿機構等公知的驅動機構所構成。安
裝用頭10藉由此頭驅動部11可沿著鉛直方向(若是三次元座標系則為Z方向，圖中的上下方向)及水平方向(XY方向)移動。為了在鉛直方向的移動(往復移動)，所以頭驅動部11備有鉛直驅動部23，安裝用頭10係被安裝於鉛直驅動部23的滑塊23a(參照圖2及圖3)。
又，安裝裝置100備有基板用台12。基板用台12在安裝零件21之際可事先安置(配置)基板20。基板用台12係具有面12a俾使基板20安置成和水平面平行。因此，相對於基板用台12(面12a)，安裝用頭10係被設置成沿著鉛直方向(垂直方向)移動。又，在基板用台12亦可設置吸附機構(未圖示)，據此，可將基板20吸附於基板用台12且穩定(固定)地保持。
又，安裝裝置100備有台驅動部13。台驅動部13可使用在讓基板用台12移動。台驅動部13係由線性馬達、滾珠螺桿機構等公知的驅動機構所構成。基板用台12藉由此台驅動部13可沿水平方向(XY方向)移動。
又，安裝裝置100備有薄片保持部14。薄片保持部14係可保持被貼附有零件21的薄片22。薄片22以被伸展的狀態保持在薄片保持部14。作為薄片保持部14，可使用將薄片22以伸展的狀態保持的夾環(以內環和外環包夾薄片22的構造)等之環。
又，作為薄片22，例如可使用切割薄片等之具有彈性的透明(半透明)的黏著薄片。薄片22(參照圖7)具有一面22a及另一面22b，在一面22a上貼附1或複
數個零件21(本實施形態中是複數)。這樣的薄片保持部14係設置成在安裝用頭10和基板用台12之間保持薄片22。
又，安裝裝置100備有控制部15。控制部15係控制各部，可使安裝裝置100作動。控制部15備有演算處理部(CPU)及記憶部(ROM、RAM)。控制部15係藉由演算處理部讀出被記憶於記憶部的各種控制程式並執行，控制用以構成安裝裝置100的各部(頭驅動部11及台驅動部13等)之動作。例如，在將零件21安裝於基板20之際的對位是藉由控制部15來進行。
又，安裝裝置100備有受控制部15所控制的相機16及燈光17。相機16係設於安裝用頭10的近旁，可檢測出被貼附於薄片22之零件21的位置。又，燈光17係設於基板20(基板用台12)的周圍，可朝被貼附於薄片22上的零件21照射光。本實施形態中，因為使用薄片22是透明或半透明者，所以能夠以在來自於燈光17的光未透過的部位有零件21而利用相機16檢測位置。來自相機16的檢測資料係藉控制部15進行畫像處理，可作為在基板20安裝零件21之際的控制資料來使用。
如圖4~圖6所示，安裝用頭10備有頭體30、柱塞31、銷32。此等頭體30、柱塞31及銷32係以使各個的中心軸一致並沿著鉛直方向(上下方向)的方式作設置。此處，柱塞31係以從頭體30突出的方式作
設置。又，銷32係在柱塞31的往復方向(圖中是上下方向)被插入於柱塞31(其所形成的貫通孔31e)而設置。
此處，安裝用頭10係構成為：於柱塞31移動至頭體30側的狀態中，銷32相對地從柱塞31突出(參照圖5)。藉此，能以按壓零件21的方式安裝於基板20。因此，與以往的取放(pick and place)方式相比，能以簡化的構成(不需吸附，移動距離最短的構成)確保可靠性並提升安裝效率。
針對安裝用頭10更具體的構成作說明。頭體30係組裝有複數個構件(前端部30a、中途部30b、後端部30c)所構成。此頭體30中，以中途部30b具有中空的方式形成略圓筒狀。於一側組裝有前端部30a而另一側組裝有後端部30c以堵住此中途部30b的中空。此外，如圖2及圖3所示，安裝用頭10係在頭體30的後端部30c被朝向頭驅動部11的滑塊23a安裝。
柱塞31係具有前端部31a及軸部31b所構成。此前端部31a係形成為從軸部31b朝前端變細的形狀(例如，圓錐台狀)。如同後述的安裝方法所要說明，零件21是隔著薄片22被柱塞31(前端部31a)推壓，但因為前端部31a是越朝前端變越細的形狀，所以亦可對應零件21小的情況。又，本實施形態中，在柱塞31的前端部31a的頂部設置更縮徑的短管(nipple)部31c(參照圖5)。藉此，柱塞31的前端面31d的面積變更小，能以柱塞31(短管部31c)咬入薄片22的方式推壓零件21。此外，在參照圖7~圖10說明安裝方法之際，為使說明更為明瞭，以未設有短管部31c者進行說明。
銷32係具有前端部32a、軸部32b及後端部32c所構成。此銷32係以貫通柱塞31的狀態被固定於頭體30。具體言之，銷32係藉由比軸部32b還擴徑的後端部32c來防止脫離頭體30，且藉由固定構件40固定(參照圖4)。雖然柱塞31移動會相對地使銷32從柱塞31突出，但藉由使銷32被固定可將銷32穩定地保持。
又，銷32的前端部32a是從軸部32b成為漏斗狀而變尖的形狀(例如，針狀)。如同在後述的安裝方法所要說明，銷32(前端部32a)成為貫通薄片22(刺破)而推壓(保持)零件21，因為前端部32a是尖狀而可容易地貫通薄片22。
本實施形態中，在柱塞31是從頭體30最突出的狀態中，設置成柱塞31的前端(前端面31d)和銷32的前端(前端面32d)是位在同一面內(成為同一面)(參照圖7)。因為柱塞31的前端和銷32的前端是位在同一面內，當柱塞31朝安裝用頭10的內部側開始移動時可同時使銷32相對地從柱塞31突出。
又，安裝用頭10備有使柱塞31移動的螺線管34。螺線管34具有作為可動鐵芯的柱塞31和設於柱塞31周圍的線圈33。螺線管34的本體(內建有線圈33)係在頭體30(中途部30b)的內部被固定(螺固)。此螺線管34的ON、OFF動作係受控制部15所控制(參照圖1)。
作為螺線管34，可使用拉式螺線管。因此，將螺線管34設為ON狀態(在線圈33流通電流的狀態)
時，柱塞31朝安裝用頭10(頭體30)的內部側(圖中，上方向)移動(被吸引)，被柱塞停止部35所限制。當螺線管34(拉式螺線管)成為OFF狀態時，柱塞31朝上方向的移動被解除，柱塞31成為自由的狀態(藉由自重而朝下方側移動之狀態)。
此外，在使柱塞31朝上方向移動時，例如，亦可使用空氣吸引。關於這點，依據螺線管34，與藉空氣吸引使柱塞31移動的方式相比，能以高速且穩定地使柱塞31移動。
又，安裝用頭10係備有彈簧37俾柱塞31會朝下方向移動。彈簧37係回動彈簧(return spring)，其設於頭體30的內部且將柱塞31按壓(偏置)於從頭體30突出的方向。彈簧37係在設於柱塞31的前端側(頭體30的內部)之凸緣36和螺線管34的本體(線圈33)之間且設於柱塞31的周圍。因此，彈簧37可隔著凸緣36按壓柱塞31。
因此，在螺線管34是OFF狀態中，凸緣36在頭體30的內部接觸(參照圖4、圖6)，可將柱塞31從頭體30突出地保持。另一方面，在螺線管34是ON狀態中，為可動鐵芯的柱塞31是以被往安裝用頭10(頭體30)的內部側吸引的方式移動，彈簧37被壓短，凸緣36成為從頭體30離開(參照圖5)。
(安裝方法)
針對安裝方法(安裝用頭10及具備安裝用頭10的安裝裝置100之動作方法)作說明。如圖7所示，
以準備工序而言，如前述般，準備被安裝有零件21的基板20、被貼附有1或複數(本實施形態中為複數)個零件21的薄片22、及前述的安裝用頭10(安裝裝置100)。
此處，基板20係被安裝有零件21且具有電連接的圖案41。零件21和圖案41之連接是使用焊料或導電性糊劑等之接合材。因此，例如，在零件21的連接端子事先塗布接合材。又，薄片22具有一面22a及另一面22b，複數個零件21被貼附於一面22a。又，安裝用頭10具有銷32及被插入有銷32的柱塞31。又，安裝用頭10係被設定為柱塞31的前端(前端面31d)和銷32的前端(前端面32d)是處在同一面內的狀態(通常狀態)。
接著，如圖7所示，在薄片22和基板20之間空出間隔，將一面22a設為基板20側將薄片22保持。具體言之，基板20被安置在基板用台12。又，藉由薄片保持部14(參照圖1)，相對於基板20空出間隔，將薄片22以平行地伸展的狀態下加以保持。基板20的既定的圖案41和被安裝於其上之零件21的對位係藉由台驅動部13(參照圖1)來進行。又，在薄片22和安裝用頭10之間空出間隔地將安裝用頭10保持。被安裝的零件21和安裝用頭10之對位係藉由頭驅動部11(參照圖1)來進行。
接著，如圖8所示，藉由柱塞31是從另一面22b側隔著薄片22逐漸推壓零件21(推動)，使薄片22撓曲並使零件21接觸(接合)於基板20。具體言之，
藉由頭驅動部11的鉛直驅動部23(參照圖2、圖3)使安裝用頭10朝下方向移動。此時，柱塞31從基板20的垂直方向逐漸推壓零件21。據此，可防止對基板20位偏地安裝零件21。又，在柱塞31的前端和銷32的前端處在同一面內的狀態下，柱塞31逐漸推壓零件21。
接著，如圖9所示，藉由使柱塞31朝安裝用頭10的內部側移動而讓銷32相對地從柱塞31突出。具體言之，使螺線管34作動，將柱塞31(可動鐵芯)朝頭體30的內部側拉進。因為被插入於柱塞31的銷32是固定於頭體30，所以銷32從柱塞31相對地突出。又，藉由從柱塞31的前端和銷32的前端是處在同一面內的狀態使柱塞31移動，當柱塞31朝安裝用頭10的內部側開始移動時可使銷32同時突出。
又，在藉由柱塞31的移動使薄片22的撓曲回復之際，利用貫通薄片22的銷32推壓(保持)零件21，並使零件21從薄片22剝離。此時，如前述般，係處於基板20和零件21接觸(接合)的狀態。
如此，可配置會成為基板圖案的對象之圖案41，並將零件21從薄片22改為移動到正下方，該圖案41係被安裝於貼在薄片22的複數個零件21中之作為剝離對象的零件21的正下方。且可使零件21容易從薄片22剝離。因為能以從薄片22朝基板20轉印零件21的方式作安裝，所以可靠性亦優異。
接著，如圖10所示，使安裝用頭10從基板20離開。具體言之，藉由頭驅動部11的鉛直驅動部
23(參照圖2、圖3)使安裝用頭10朝上方向移動並復位到圖7所示的位置。據此，可抽出貫通薄片22的銷32。
又，如圖10所示，使柱塞31朝基板20側移動。具體言之，停止螺線管34的作動，藉由彈簧37使柱塞31往從頭體30突出的方向(頭體30的外部側)移動。最後，成為柱塞31從頭體30最突出的狀態。據此，使銷32對柱塞31相對地移動，可退避於柱塞31。又，可抽出貫通薄片22的銷32。
接著，配合與基板20接觸之別的零件21(例如，鄰接之別的零件21a)的位置使安裝用頭10在薄片22的平面區域內相對地移動。具體言之，藉由頭驅動部11使安裝用頭10對薄片22平行移動，俾讓安裝用頭10的柱塞31及銷32位在零件21a的上方。又，藉由台驅動部13使基板20對薄片22平行移動，俾讓對應的基板20的圖案41位在零件21a的下方。其後，藉由參照圖7~圖10所說明的工序使零件21a被安裝於基板20。
如此在安裝複數個零件21時，安裝用頭10係在零件21間依序逐漸移動。此際，安裝用頭10在被貼附有複數個零件21的薄片22之平面區域內移動。相對地，就以往的取放方式而言，係在薄片上的拾起位置將零件用吸附夾套吸附，移動到偏離此薄片的平面區域之安裝位置。依據本實施形態，即使是複數個零件21全要安裝的情況，因為移動距離比起以往的方式還要短，所以可提升安裝效率。
以上，本發明已依據實施形態作了具體說明，本發明不受前述實施形態所限定，當然可在不背離其要旨之範圍作各種變更。
前述實施形態中，針對作為零件應用於半導體晶片的情況作了說明。惟不侷限於此，只要是作為零件貼附於薄片上者即可，也能應用半導體晶片、晶片電阻、片式電容器、晶片電感器等之電子零件。
前述實施形態中，針對柱塞從頭體最突出的狀態下柱塞的前端和銷的前端處在同一面內的情況作了說明。惟不受此所限，亦可為：在柱塞從頭體最突出的狀態中，銷的前端是從柱塞的前端不超過薄片的厚度(厚度以下)地突出。據此，隔著薄片以柱塞逐漸推壓零件之際事先讓銷咬入薄片，在使柱塞朝安裝用頭的內部側移動時，可讓銷易於貫通薄片。又，亦可為：在柱塞從頭體最突出的狀態中，銷的前端是往柱塞內退避。據此，因為銷只會在使柱塞朝安裝用頭的內部側移動時突出(露出)，所以能保護銷。
前述實施形態中，針對使安裝用頭及基板(基板用台)對固定的薄片(薄片保持部)移動之情況作了說明。惟不受此所限，亦可將安裝用頭固定並使薄片及基板移動，亦可將基板固定並使安裝用頭及薄片移動。亦即，只要安裝用頭、基板及薄片是相對移動的構成即可。
10‧‧‧安裝用頭
20‧‧‧基板
21‧‧‧零件
22‧‧‧薄片
22a‧‧‧一面
22b‧‧‧另一面
30‧‧‧頭體
31‧‧‧柱塞
32‧‧‧銷
34‧‧‧螺線管
36‧‧‧凸緣
37‧‧‧彈簧
41‧‧‧圖案
Claims (5)
- 一種安裝裝置，係具有頭驅動部及安裝於前述頭驅動部的安裝用頭，將貼附於薄片的零件安裝於基板，其特徵為前述安裝用頭係具備：頭體、配置在前述頭體並上下往復運動的柱塞、固定於前述頭體且在前述柱塞的往復方向貫通前述柱塞的銷、及固定於前述頭體並使前述柱塞移動之螺線管，前述柱塞為可動鐵芯，且具有：軸部、設置在前述軸部的前端側之凸緣、從前述軸部逐漸變細的形狀的前端部、及在前述前端部的頂部更縮徑的短管部，前述軸部及前述凸緣配置在前述頭體的內部，並且前述前端部與前述短管部從前述頭體突出，在前述螺線管OFF時，前述柱塞成為從前述頭體最突出的狀態，在前述螺線管ON時，前述柱塞往前述頭驅動部的方向移動而相對地使前述銷成為從前述柱塞突出的狀態。
- 如請求項1之安裝裝置，其中具備彈簧，配置在前述頭體並偏置於使前述柱塞突出的方向，在前述螺線管OFF時，前述柱塞藉由前述彈簧成為最突出的狀態，於前述柱塞最突出的狀態中，前述柱塞的前端與前述銷的前端處於同一面內。
- 如請求項1之安裝裝置，其中前述銷具有銷軸部及比前述銷軸部還擴徑的銷後端部，前述銷後端部被固定於前述頭體。
- 如請求項3之安裝裝置，其中前述銷為，具有從前述銷軸部形成漏斗狀而呈尖形的銷前端部且前述銷前端部貫通前述薄片之構成。
- 如請求項1至4中任一項之安裝裝置，其中前述安裝用頭係被安裝在前述頭驅動部中的鉛直驅動部的滑塊。
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