TWI823290B - 搬送裝置、搬送方法及程式 - Google Patents

Abstract

本發明的搬送裝置包括：吸附頭，吸附電子組件並搬送；移動控制部，使吸附頭移動；旋轉控制部，對以規定的旋轉軸為中心的吸附頭的旋轉位置進行控制；以及吸附控制部，以伴隨吸附頭的移動而自吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使吸附頭吸附電子組件，且移動控制部基於吸附頭的旋轉位置，設定基於吸附頭的自重的規定壓力的修正量。藉由此種搬送裝置，可提高吸附電子組件時或解除吸附時的荷重控制的精度。

Description

搬送裝置、搬送方法及程式

本發明是有關於一種搬送裝置、搬送方法及程式。

先前作為將半導體晶片安裝於電路基板的方法，倒裝晶片接合廣為人知。於該方法中，首先使自晶圓拾取的半導體晶片反轉，使半導體晶片的凸塊的相反側的面朝向接合工具而吸附。然後，利用接合工具使半導體晶片的凸塊熱焊接於電路基板的電極，藉此將凸塊與電路基板的電極接合（例如參照專利文獻1）。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第3567896號公報

[發明所欲解決之課題]

然而，於先前的技術中，於吸附半導體晶片時，於對自接合工具作用於半導體晶片的荷重進行控制的方面尚有改善的餘地。

再者，此種課題並不限於吸附半導體晶片的情形，於解除半導體晶片的吸附並將半導體晶片自接合工具向其他構件交付的情形時亦大致共通。又，此種課題並不限於半導體晶片，於吸附電子組件的情形時大致共通。

本發明是為了解決此種問題而完成，提供一種可提高吸附電子組件時或解除吸附時的荷重控制的精度的搬送裝置、搬送方法及程式。 [解決課題之手段]

本發明的第一形態中的搬送裝置包括：吸附頭；移動控制部，使吸附頭移動；旋轉控制部，對以規定的旋轉軸為中心的吸附頭的旋轉位置進行控制；以及吸附控制部，以伴隨吸附頭的移動而自吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使吸附頭吸附電子組件或解除吸附，且吸附控制部基於吸附頭的旋轉位置，設定基於吸附頭的自重的規定壓力的修正量。

又，本發明的第二形態中的搬送方法包括如下步驟：使吸附頭移動；對以規定的旋轉軸為中心的吸附頭的旋轉位置進行控制；以伴隨吸附頭的移動而自吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使吸附頭吸附電子組件或解除吸附；基於吸附頭的旋轉位置，設定基於吸附頭的自重的規定壓力的修正量；以及以自所述吸附頭作用於所述電子組件的荷重成為所述規定壓力為條件，使所述吸附頭自所述電子組件的吸附位置或吸附解除位置起移動。

又，本發明的第三形態中的程式使電腦執行如下處理：使吸附頭移動；對以規定的旋轉軸為中心的吸附頭的旋轉位置進行控制；以伴隨吸附頭的移動而自吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使吸附頭吸附電子組件或解除吸附；基於吸附頭的旋轉位置，設定基於吸附頭的自重的規定壓力的修正量；以及以自所述吸附頭作用於所述電子組件的荷重成為所述規定壓力為條件，使所述吸附頭自所述電子組件的吸附位置或吸附解除位置起移動。 [發明的效果]

根據本發明，可提高吸附電子組件時或解除吸附時的荷重控制的精度。

以下，藉由發明的實施形態對本發明進行說明，但並不將專利申請的範圍的發明限定於以下實施形態。又，實施形態中所說明的結構未必全部作為解決課題的手段為必需。

如圖1所示，於倒裝晶片接合裝置100的座架11的側方設置有晶圓保持器12。晶圓保持器12呈圓環狀，保持經切割的晶圓13。晶圓保持器12藉由未圖示的驅動馬達而沿著Y方向移動。於晶圓保持器12的下側設置有將半導體晶片14自經切割的晶圓13向上方上推的上推單元15。上推單元15藉由未圖示的驅動馬達而沿著X方向移動。半導體晶片14為電子組件的一例。

於座架11設置有作為搬送裝置的一例的操作單元20。操作單元20進行自晶圓保持器12的半導體晶片14的拾取、所拾取的半導體晶片14的反轉、及經反轉的半導體晶片14向安裝頭46的交付。

如圖2所示，操作單元20例如包括導軌21、滑件22、支架23、旋轉軸24、安裝臂24A、倒裝頭25、及步進馬達26。

導軌21固定於在座架11的上表面形成的凹部11A。凹部11A呈沿著X方向延伸的長槽狀。於導軌21安裝有滑件22。滑件22以可藉由驅動馬達22A（參照圖4）而沿著X方向移動的方式構成。支架23安裝於滑件22。支架23以可藉由滑件22沿著導軌21移動而沿著X方向移動的方式構成。經由旋轉軸24而於支架23安裝有安裝臂24A。安裝臂24A沿著與旋轉軸24的中心線傾斜交叉的方向延伸。於安裝臂24A的前端安裝有倒裝頭25。步進馬達26（參照圖4）藉由使旋轉軸24旋轉而使倒裝頭25反轉。

倒裝頭25例如包括基座27、及拾取噴嘴28。基座27呈板狀，固定於旋轉軸24的端部。拾取噴嘴28固定於基座27。拾取噴嘴28例如包括殼體29、吸附頭30、及電磁線圈31。殼體29呈圓環狀，於其環狀部分收容有電磁線圈31。於殼體29的中心形成有沿著殼體29的長邊方向延伸的貫通孔32。吸附頭30以可將半導體晶片14吸附於其前端面的方式構成。吸附頭30收容於殼體29的貫通孔32中。吸附頭30以如下方式構成：藉由對電磁線圈31通電，而可移動殼體29的貫通孔32，對自殼體29的端面的卷出量進行調整。

如圖1所示，於座架11的上表面設置有安裝台40。安裝台40吸附供安裝半導體晶片14的電路基板41，並且利用內置的加熱器加熱電路基板41。於安裝台40連接有搬送軌42。搬送軌42將電路基板41自未圖示的基板供給部向安裝台40供給，並且將安裝有半導體晶片14的電路基板41供給至未圖示的製品儲存箱。

於座架11的上表面設置有沿著X方向延伸的一對導軌43。於一對導軌43分別安裝有滑件44。滑件44以可藉由未圖示的驅動馬達而沿著X方向移動的方式構成。

門型框45是沿著Y方向延伸的門型框架，其腳部固定於滑件44。門型框45以可藉由滑件44沿著導軌43移動而沿著X方向移動的方式構成。

安裝頭46安裝於門型框45。安裝頭46包括安裝噴嘴47，以可藉由未圖示的驅動馬達沿著Y方向移動的方式構成。安裝頭46吸附半導體晶片14，並且將半導體晶片14安裝於電路基板41。

如圖2所示，安裝噴嘴47例如包括馬達50、基體部51、滾珠螺桿52、脈衝加熱器53、及安裝工具54。馬達50固定於安裝頭46。基體部51以可沿著Z方向移動的方式安裝於安裝頭46。滾珠螺桿52基於來自馬達50的驅動力旋轉，藉此使基體部51沿著Z方向移動。脈衝加熱器53安裝於基體部51，於其下側安裝有安裝工具54。安裝工具54以可於其前端面吸附半導體晶片14的方式構成。安裝工具54於藉由馬達50使基體部51沿著Z方向移動時，與基體部51一起沿著Z方向移動。

繼而，對操作單元20的動作進行說明。 首先，如圖3A所示，倒裝頭25藉由使電磁線圈31通電，而由吸附頭30吸附由晶圓保持器12保持的半導體晶片14。

其次，如圖3B所示，倒裝頭25藉由控制對電磁線圈31的通電，使吸附頭30向上方移動，吸附頭30自晶圓保持器12拾取半導體晶片14。然後，倒裝頭25於吸附頭30吸附半導體晶片14的狀態下與支架23一起沿著導軌21於X方向上移動。

繼而，如圖3C所示，倒裝頭25於到達安裝頭46的豎直下方時，驅動步進馬達26，而使倒裝頭25反轉。

繼而，如圖3D所示，倒裝頭25藉由使電磁線圈31通電，而於吸附頭30吸附半導體晶片14的狀態下，將半導體晶片14壓抵於安裝頭46。

繼而，如圖3E所示，操作單元20於安裝頭46吸附半導體晶片14後，藉由控制對電磁線圈31的通電，而使吸附頭30與安裝頭46分離。藉此，結束自操作單元20向安裝頭46的半導體晶片14的交付。

繼而，對操作單元20的控制結構進行說明。 如圖4所示，操作單元20例如包括運算處理部110、記憶部120、驅動馬達22A、步進馬達26、倒裝頭25、編碼器130、及輸入輸出設備140。運算處理部110為進行操作單元20的控制與程式的執行處理的處理器（中央處理單元（Central Processing Unit，CPU））。處理器可為特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）或圖像處理單元（Graphics Processing Unit，GPU）等與運算處理晶片聯合的結構。運算處理部110讀取儲存於記憶部120中的吸附控制程式，並執行與吸附控制相關的各種處理。

記憶部120為不揮發性的記憶媒體，例如包括硬磁碟驅動機（Hard Disk Drive，HDD）。記憶部120除了儲存執行操作單元20的控制或處理的程式以外，亦儲存用於控制或運算的各種參數值、函數、檢查表等。荷重臨限值122為用於控制或運算的參數值的一例。

驅動馬達22A基於自運算處理部10輸出的驅動信號使滑件22向X方向移動。運算處理部110基於藉由編碼器130所計測的滑件22的X方向的位置資訊生成驅動信號，並將所生成的驅動信號輸出至驅動馬達22A。

步進馬達26基於自運算處理部110輸出的驅動信號，使旋轉軸24旋轉，藉此使倒裝頭25反轉。運算處理部110基於輸出至步進馬達26的驅動信號規定出倒裝頭25的旋轉位置。又，運算處理部110基於所規定出的旋轉位置生成驅動信號，並將所生成的驅動信號輸出至步進馬達26。

倒裝頭25基於自運算處理部110輸出的驅動信號，對電磁線圈31通電，藉此對吸附頭30自殼體29的端面的卷出量進行調整。

輸入輸出設備140例如包括鍵盤、滑鼠、顯示監控器，為接受使用者的選單操作、或向使用者提示資訊的設備。輸入輸出設備140例如基於使用者的操作，將表示開始吸附控制的指示的信號輸出至運算處理部110。

運算處理部110亦發揮作為根據吸附控制程式所指示的處理執行各種運算的功能運算部的作用。運算處理部110例如包括移動控制部112、旋轉控制部114、荷重控制部116、及吸附控制部118。

移動控制部112使吸附頭30移動。移動控制部112例如基於藉由編碼器130所計測的位置資訊，使滑件22沿著導軌21於X方向上移動，而使安裝於滑件22的倒裝頭25的吸附頭30沿著X方向移動。

旋轉控制部114對以規定的旋轉軸24為中心的吸附頭30的旋轉位置進行控制。規定的旋轉軸24例如為沿著水平方向延伸的軸。旋轉控制部114例如於藉由編碼器130所計測的滑件22的位置到達安裝頭46的豎直下方時，驅動步進馬達26使旋轉軸24旋轉，藉此使倒裝頭25反轉。

荷重控制部116對自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小進行控制。荷重控制部116例如基於對電磁線圈31的通電量、及吸附頭30的移動量，對自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小進行控制。

吸附控制部118以伴隨吸附頭30的移動而自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重成為荷重臨限值122以下的方式，使吸附頭30吸附半導體晶片14。吸附控制部118例如於吸附頭30移動至吸附半導體晶片14的吸附位置時，使吸附頭30吸附半導體晶片14。吸附控制部118例如藉由對電磁線圈31通電，而自殼體29的端面卷出吸附頭30，使所卷出的吸附頭30接近半導體晶片14。然後，吸附控制部118於自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小成為正值時，對吸附頭30移動至吸附位置進行偵測。

移動控制部112以自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重成為荷重臨限值122為條件，使吸附頭30自半導體晶片14的吸附位置起移動。移動控制部112例如於吸附頭30位於吸附位置時，以自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重成為荷重臨限值122為條件，使吸附半導體晶片14的狀態的吸附頭30自吸附位置起移動。荷重臨限值122為規定壓力的一例。

移動控制部112基於吸附頭30的旋轉位置，設定基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量。移動控制部112例如於吸附頭30位於第一旋轉位置時，將基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量設定為第一修正量。移動控制部112於吸附頭30位於第二旋轉位置時，將基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量設定為第二修正量。移動控制部112例如於吸附頭30的吸附面朝向下方時，將基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量設定為負值，於吸附頭30的吸附面朝向上方時，將基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量設定為正值。移動控制部112例如將使吸附頭30朝向豎直下方時的基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量的正負反轉所得的值設定為吸附頭30朝向豎直上方時的基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量。

更詳細而言，如圖5A所示，移動控制部112於吸附頭30的吸附面朝向下方時，將基於吸附頭30的自重G的荷重臨限值122的修正量設定為負值。移動控制部112例如將修正前的荷重臨限值122減去荷重臨限值122的修正量的絕對值T1所得的值設定為修正後的荷重臨限值122。荷重臨限值122的修正量的絕對值T1例如預先儲存於記憶部120中。

如圖5B所示，移動控制部112於吸附頭30的吸附面朝向上方時，將基於吸附頭30的自重G的荷重臨限值122的修正量設定為正值。移動控制部112例如將修正前的荷重臨限值122加上荷重臨限值122的修正量的絕對值T2所得的值設定為修正後的荷重臨限值122。移動控制部112例如使用如上所述預先儲存於記憶部120中的荷重臨限值122的修正量的絕對值T1作為荷重臨限值122的修正量的絕對值T2。

如圖5C所示，移動控制部112於吸附頭30的吸附面朝向斜上方時，將基於吸附頭30的自重的荷重臨限值122的修正量設定為正值。於該情形時，移動控制部112將修正前的荷重臨限值122加上荷重臨限值122的修正量的絕對值T3所得的值設定為修正後的荷重臨限值122。荷重臨限值122的修正量的絕對值T3為基於吸附頭30的自重G中沿著吸附頭30的移動方向的自重分量Gx的大小所設定的值，為小於荷重臨限值122的修正量的絕對值T2的值。

圖6是表示運算處理部110的處理順序的流程圖。圖6所示的流程圖例如於經由輸入輸出設備140接收到使用者的開始交付控制的指示時執行。

如圖6所示，運算處理部110首先基於輸出至步進馬達26的驅動信號，規定出吸附頭30的旋轉位置（步驟S10）。

其次，運算處理部110基於前一步驟S10中所規定出的吸附頭30的旋轉位置，設定荷重臨限值122的修正量（步驟S12）。

繼而，運算處理部110對電磁線圈31通電，使吸附頭30下降（步驟S14）。

繼而，運算處理部110基於對電磁線圈31的通電量、及吸附頭30的移動量，算出自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小，判定所算出的荷重的大小是否達到修正後的荷重臨限值122（步驟S16）。運算處理部110於判定自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小未達修正後的荷重臨限值122的情形時（步驟S16＝否），於荷重的大小達到修正後的荷重臨限值122之前期間，維持對電磁線圈31的通電，使吸附頭30繼續下降。另一方面，運算處理部110於判定自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重的大小達到修正後的荷重臨限值122的情形時（步驟S16＝是），保持對電磁線圈31的通電，並停止吸附頭30的下降（步驟S18）。

繼而，運算處理部110向吸附頭30輸出驅動信號，開始吸附頭30的吸附動作（步驟S20）。運算處理部110於判定開始吸附頭30的吸附動作後經過了規定時間的情形時（步驟S22＝是），對電磁線圈31通電，使吸附頭30上升（步驟S24）。

再者，所述實施形態亦可以如下形態實施。

於所述實施形態中，吸附控制部118於自吸附頭30向安裝頭46交付半導體晶片14時，亦可以伴隨吸附頭30的移動而自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重成為荷重臨限值122以下的方式，使吸附頭30解除半導體晶片14的吸附。於該情形時，移動控制部112例如以自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重成為規定壓力為條件，使吸附頭30自半導體晶片14的吸附解除位置起移動。

於所述實施形態中，移動控制部112可將荷重臨限值122設為上限值，並且於自吸附頭30作用於半導體晶片14的荷重達到小於荷重臨限值122的值的時點，使吸附頭30自半導體晶片14的吸附位置起移動。即，荷重臨限值122無需一定為成為轉變吸附頭30的處理時的起始點的值。

於所述實施形態中，亦可包括偵測吸附頭30的旋轉位置的感測器，移動控制部112基於感測器的檢測結果，設定基於吸附頭30的自重G的荷重臨限值122的修正量。

於所述實施形態中，亦可預先準備表示吸附頭30的旋轉位置與基於吸附頭30的自重G的荷重臨限值122的修正量的對應關係的資料表，移動控制部112基於吸附頭30的旋轉位置，並參照資料表，設定基於吸附頭30的自重G的荷重臨限值122的修正量。

以上，已列舉將本實施形態的搬送裝置應用於倒裝晶片接合裝置100的情形為例進行了說明，但本實施形態的搬送裝置並不限於倒裝晶片接合裝置100，只要包括使吸附頭旋轉的結構，則例如亦可應用於拾取工具或黏晶裝置。

11:座架 11A:凹部 12:晶圓保持器 13:晶圓 14:半導體晶片（電子組件） 15:上推單元 20:操作單元（搬送裝置） 21、43:導軌 22、44:滑件 22A:驅動馬達 23:支架 24:旋轉軸 24A:安裝臂 25:倒裝頭 26:步進馬達 27:基座 28:拾取噴嘴 29:殼體 30:吸附頭 31:電磁線圈 32:貫通孔 40:安裝台 41:電路基板 42:搬送軌 45:門型框 46:安裝頭 47:安裝噴嘴 50:馬達 51:基體部 52:滾珠螺桿 53:脈衝加熱器 54:安裝工具 100:倒裝晶片接合裝置 110:運算處理部 112:移動控制部 114:旋轉控制部 116:荷重控制部 118:吸附控制部 120:記憶部 122:荷重臨限值 130:編碼器 140:輸入輸出設備 G:自重

圖1是表示搭載有本實施形態的操作單元的倒裝晶片接合裝置的結構的平面圖。 圖2是表示搭載有本實施形態的操作單元的倒裝晶片接合裝置的結構的側視圖。 圖3A是表示本實施形態的操作單元的動作的圖。 圖3B是表示本實施形態的操作單元的動作的圖。 圖3C是表示本實施形態的操作單元的動作的圖。 圖3D是表示本實施形態的操作單元的動作的圖。 圖3E是表示本實施形態的操作單元的動作的圖。 圖4是本實施形態的操作單元的系統結構圖。 圖5A是用以對本實施形態的操作單元中的荷重臨限值的修正處理進行說明的圖。 圖5B是用以對本實施形態的操作單元中的荷重臨限值的修正處理進行說明的圖。 圖5C是用以對本實施形態的操作單元中的荷重臨限值的修正處理進行說明的圖。 圖6是表示運算處理部的處理順序的流程圖。

29:殼體 30:吸附頭 G:自重

Claims (4)

1. 一種搬送裝置，包括：吸附頭，吸附電子組件並搬送；移動控制部，使所述吸附頭移動；旋轉控制部，對以規定的旋轉軸為中心的所述吸附頭的旋轉位置進行控制；以及吸附控制部，以伴隨所述吸附頭的移動而自所述吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使所述吸附頭吸附所述電子組件或解除吸附，且所述移動控制部基於所述吸附頭的旋轉位置，設定基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量，其中所述移動控制部於所述吸附頭的吸附面朝向下方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為負值，於所述吸附頭的吸附面朝向上方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為正值。
2. 如請求項1所述的搬送裝置，其中所述移動控制部將使所述吸附頭朝向豎直下方時的基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量的正負反轉所得的值，設定為所述吸附頭朝向豎直上方時的基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量。
3. 一種搬送方法，包括如下步驟：使吸附頭移動； 對以規定的旋轉軸為中心的所述吸附頭的旋轉位置進行控制；以伴隨所述吸附頭的移動而自所述吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使所述吸附頭吸附所述電子組件或解除吸附；基於所述吸附頭的旋轉位置，設定基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量；以及以自所述吸附頭作用於所述電子組件的荷重成為所述規定壓力為條件，使所述吸附頭自所述電子組件的吸附位置或吸附解除位置起移動，其中於所述吸附頭的吸附面朝向下方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為負值，於所述吸附頭的吸附面朝向上方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為正值。
4. 一種程式，使電腦執行如下處理：使吸附頭移動；對以規定的旋轉軸為中心的所述吸附頭的旋轉位置進行控制；以伴隨所述吸附頭的移動而自所述吸附頭作用於電子組件的荷重成為規定壓力以下的方式，使所述吸附頭吸附所述電子組件或解除吸附；基於所述吸附頭的旋轉位置，設定基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量；以及以自所述吸附頭作用於所述電子組件的荷重成為所述規定壓 力為條件，使所述吸附頭自所述電子組件的吸附位置或吸附解除位置起移動，其中於所述吸附頭的吸附面朝向下方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為負值，於所述吸附頭的吸附面朝向上方時，將基於所述吸附頭的自重的所述規定壓力的修正量設定為正值。

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