WO2017126258A1 - チップ部品ピックアップ装置およびこれを用いたニードルとコレットの位置合わせ方法 - Google Patents

チップ部品ピックアップ装置およびこれを用いたニードルとコレットの位置合わせ方法 Download PDF

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chip component
collet
stage
dicing sheet
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卓也 恩地
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東レエンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a chip component pickup device that picks up a chip component from a dicing sheet having a plurality of chip components attached thereto, and a needle and collet alignment method using the chip component pickup device.
  • a chip component such as a semiconductor chip
  • a mounting apparatus such as a bonder or mounter
  • a chip component such as a semiconductor chip
  • a mounting apparatus such as a bonder or mounter
  • the plurality of chip parts C arranged in a state of being cut (diced) from the wafer W are adhesive dicing sheets F.
  • the dicing sheet F is attached to one side, and the dicing sheet F is attached to the ring-shaped sheet mount 7.
  • a pickup device 100 When picking up each chip part C from a plurality of chip parts C on a dicing sheet F as shown in FIG. 7, a pickup device 100 as shown in FIG. ).
  • the collet 3 picks up and picks up the chip component C on the pickup stage 20 (FIG. 9), and the picked-up chip component C is delivered to the crimping head 11 of the mounting device 200 including a bonder and a mounter. Then, the chip component C is mounted on the substrate S on the substrate stage 12 by the crimping head 11 (FIG. 11).
  • the pickup stage 20 shown in FIG. 8 has a function of lifting the chip component C to be picked up to the collet position.
  • a perspective view of the pickup stage 20 is shown in FIG. 12, and an upper surface plate 21 of the pickup stage 20 has a suction hole 2 ⁇ / b> V that sucks and holds the dicing sheet F and a needle 24 that passes when the chip component C is pushed up.
  • An opening 2H for use is provided.
  • a sectional view of the pickup stage 20 is as shown in FIG. 13, and the needle 24 provided at the tip of the shaft 25 is configured to protrude from the upper surface plate 21 of the pickup stage 20 by raising the shaft 25.
  • FIGS. 12B and 12C are perspective views showing a state in which the needle 24 protrudes from the pickup stage 20.
  • the pickup process of the chip part C from FIG. 8 to FIG. 9 proceeds as shown in FIG. 14 (a) to FIG. 15 (d). That is, from the state in which the dicing sheet F is held by suction (FIG. 14A), the chip component C to be picked up is pushed up by the needle 24 through the dicing sheet F (FIG. 14B), and the chip component C is collet 3 The needle 24 is lowered so as to return to the pickup stage 20 in a state where the collet 3 holds the chip component C by suction (FIG. 15D). .
  • the tip of the collet 3 on the chip part C side has a suction hole for sucking and holding the chip part C.
  • the center position of the suction hole will be referred to as the suction center of the collet 3.
  • Such a phenomenon is that when the chip part C is pushed up, the collet 3 is lowered to the chip height on the dicing sheet F (FIG. 18 (b1)), and the collet and the needle are pushed up in synchronization (FIG. 18). (B2)) can be slightly reduced, but it can occur if there is a deviation between the tip of the needle 24, the center of the chip component C, and the adsorption center of the collet 3.
  • the mounting tact time is adversely affected, and the chip component C that is not attracted and held by the collet 3 and remains on the dicing sheet may become an obstacle when picking up a neighboring chip component C. It is not preferable. For this reason, the position adjustment of the needle 24, the collet 3, and the chip part C is indispensable in order to reliably perform the pickup.
  • the needle 24 and the tip component C are accurately aligned at each pickup.
  • the chip component C may be inclined, resulting in a pickup failure. For this reason, the alignment of the needle 24 and the collet 3 is extremely important.
  • the alignment of the needle and the collet has been manually performed by an operator by visual inspection or the like.
  • the size of the chip part C to be picked up is reduced so that the long side is several hundreds of ⁇ m. Therefore, very high accuracy (accuracy within 1/20 of the long side) is required.
  • fine adjustment is necessary and time is required only to correct the misalignment between the central axes of the needle 24 and the needle opening 2H (FIG. 20).
  • the time required for alignment increases, and a reduction in the operating rate of the pickup device and the mounting device cannot be ignored.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Document 2
  • Patent Document 2 Japanese Patent Document 2
  • the alignment between the semiconductor chip and the needle is performed with high accuracy in a short time
  • the examination on the alignment between the needle and the collet is not sufficient.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a chip component pickup device capable of performing highly accurate alignment between a needle and a collet used when picking up a chip component, and a needle and a collet using the chip component pickup device.
  • An alignment method is provided.
  • a chip component pickup device that picks up chip components one by one from a dicing sheet to which a plurality of chip components are attached,
  • the collet that acquires the chip component by adsorbing from the opposite side of the dicing sheet and the surface of the dicing sheet on which the chip component is not adhered are adsorbed and held, and the chip component directly below the collet is pushed up.
  • the pick-up stage has a needle that pushes the chip component through the dicing sheet, a plurality of suction holes for sucking and holding the dicing sheet, and a stage upper surface plate having a needle opening through which the needle passes.
  • a chip component pickup device comprising: an XY stage that adjusts the position of the needle in the needle opening; and a lift drive unit that drives the needle and the XY stage in a direction perpendicular to the sheet surface of the dicing sheet. It is.
  • the invention according to claim 2 is the chip component pickup device according to claim 1,
  • the chip component pickup device further includes a lower-field camera for observing the pickup stage side in a direction perpendicular to the sheet surface of the dicing sheet from the collet side.
  • a third aspect of the present invention is the chip component pickup device according to the second aspect, It is a chip component pick-up device provided with a marking mechanism that arranges marks on a transparent plate at predetermined positions.
  • the invention according to claim 4 is the chip component pickup device according to claim 3, Stage drive means for driving the pickup stage is provided so that the distance between the stage upper face plate and the sheet surface of the dicing sheet changes, and the stage upper face plate is separated from the sheet surface of the dicing sheet by the stage drive means.
  • the chip component pickup device includes an upper-field camera for observing the collet side in a direction perpendicular to the sheet surface of the dicing sheet from the pickup stage side.
  • the invention according to claim 5 is a method for aligning a needle and a collet using the chip component pickup device according to claim 4, Needle tip position acquisition in which the lower field-of-view camera acquires the position coordinate A of the needle tip portion without the dicing sheet being arranged between the collet and the pick-up stage, with the needle pushed up with the tip component.
  • a needle and collet positioning method comprising: a mark position acquiring step for acquiring the collet position; and a collet position adjusting step for arranging the suction center of the collet at the position coordinate B.
  • the invention according to claim 6 is the needle and collet alignment method according to claim 5, wherein the needle opening portion is acquired by an image acquired by the lower-field camera prior to the needle tip position acquisition step.
  • a needle and collet alignment method comprising: an opening observing step for acquiring a center coordinate of the needle, and adjusting the position of the needle tip to the center coordinate by driving the XY stage in the needle tip position acquiring step It is.
  • FIG. 1 a chip component pickup apparatus 1 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
  • the horizontal direction in FIG. 1 will be described as the X-axis direction, the depth direction as the Y-axis direction, and the vertical direction as the Z-axis direction.
  • a chip component pickup device 1 shown in FIG. 1 picks up a chip component C attached to a dicing sheet F mounted on a ring-shaped sheet mount 7 as shown in FIG.
  • the chip component pickup device 1 includes a pickup stage 2, a collet 3, a lower view camera 4, an upper view camera 5, a marking mechanism 6, and a sheet mount 7.
  • the pickup stage 2 has a function of moving in the vertical direction (Z-axis direction) with respect to the dicing sheet F mounted on the sheet mount 7.
  • the pickup stage 2 is configured as shown in a sectional view in FIG. 2, and includes a pickup stage main body 23, a stage cap 22, an uppermost surface plate 21 of the stage cap 22, a needle 24, a shaft 25, and an XY stage 26. Yes.
  • the stage cap 22 is disposed so as to cover the pickup stage main body 23, and although not shown, the inside of the pickup stage 2 covered with the pickup stage main body 23 and the stage cap 22 communicates with the decompression system.
  • the uppermost plate 21 on the uppermost surface of the stage cap 22 forms an upper surface parallel to the XY direction in FIG. 1, and the state parallel to the dicing sheet F is maintained even if the pickup stage 2 is moved in the Z-axis direction. Further, the upper surface plate 21 is provided with a plurality of suction holes 2V and needle openings 2H.
  • the needle opening 2H is provided near the center of the top plate 21 and has a hole diameter through which the needle 24 passes.
  • the needle 24 has a shape in which the tip portion is thinned, but a material that does not deform even when the chip component C is repeatedly pushed up through the dicing sheet F is used. Specifically, a tungsten carbide-based material that is a cemented carbide is mainly used.
  • the shaft 25 is an elevating drive unit that moves in the Z-axis direction in the pickup stage 2, and has a function of moving the needle 24 in and out of the upper surface plate 21 by this movement.
  • the XY stage 26 has a movable stage 26a and a movable stage 26b that can be adjusted in the linear direction and has a function of adjusting the position of the needle 24 in the XY plane. For this reason, it is possible to finely adjust the position of the needle 24 in the needle opening 2H.
  • the collet 3 has a function of picking up and picking up the chip part C pushed up by the needle 24 from the side opposite to the dicing sheet 7, and a function of delivering the chip part C to the next process.
  • the pickup operation and the delivery operation are switched by rotating 180 degrees around the rotation shaft 3C.
  • the collet 3 also has a function of adjusting the position in the XY plane.
  • the lower end of the collet 3 (in the state of FIG. 1) is provided with a suction hole 3V for sucking and holding the chip component C, and the suction hole 3V communicates with a decompression system (not shown).
  • the collet 3 is formed of a resin material such as fluorine resin or polyimide, or an aluminum alloy subjected to conductive surface treatment so as not to damage the chip part during the pick-up operation, and is periodically consumed because it is consumed by repeated use. Need to be replaced.
  • the lower visual field camera 4 has a function of obtaining an image by observing the pickup stage 2 side from the collet 3 side in the Z-axis direction perpendicular to the surface of the dicing sheet 7.
  • the lower-view camera 4 is arranged on the upper side of the collet 3 in the pickup operation state (a direction away from the dicing sheet 7). Out of sight.
  • the upper visual field camera 5 has a function of obtaining an image by observing the collet 3 side from the pickup stage 2 side in the Z-axis direction perpendicular to the surface of the dicing sheet 7.
  • the upper-field camera 5 has a function of moving in an XY plane parallel to the surface of the dicing sheet 7, and the collet is in a state where the pickup stage 2 is lowered (away from the dicing sheet 7). 3 is arranged in the vicinity immediately below.
  • the marking mechanism 6 has a function of moving the transparent plate 6L on which the mark 6M is marked.
  • the labeling mechanism 6 has a function of placing it in a state parallel to the dicing sheet 7 and returning it to the retracted position at the highest point height of the tip of the needle 24 when the chip part C is pushed up from the lower surface of the transparent plate 6L.
  • FIG. 1 shows a state where the transparent plate 6L is in the retracted position.
  • the sheet mount 7 is mounted with a dicing sheet F on which chip parts C diced and separated from the wafer W are attached, and has a ring shape that matches the shape of the wafer W.
  • the sheet mount 7 can be moved in an XY plane parallel to the dicing sheet F by a driving mechanism (not shown), and has a function of arranging a chip component C to be picked up at a desired position.
  • FIG. 3 shows a control configuration of the present embodiment
  • the chip component pickup device 1 includes a control unit 8.
  • the control unit 8 may be configured such that a CPU, ROM, RAM, HDD, or the like is connected by a data bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like.
  • the control unit 8 stores various programs and data for controlling various components connected to the control unit 8.
  • the control unit 8 is connected to the pickup stage 2 and can control the movement of the pickup stage 2 in the vertical direction (Z-axis direction) and the pressure in the pickup stage.
  • the controller 8 is connected to the shaft 25 of the pickup stage 2 and can control the vertical drive amount of the shaft 25 in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the control unit 8 is connected to the XY stage 26 of the pickup stage 2 and can control the amount of movement of the XY stage 26 in two orthogonal directions.
  • the control unit 8 is connected to the collet 3, and can control the collet operation switching (pickup or delivery) and the amount of movement in the biaxial direction in the XY plane.
  • the control unit 8 is connected to the lower-field camera 4 and can control the imaging function of the lower-field camera 4 to acquire the image signal acquired by the lower-field camera 4.
  • the control unit 8 is connected to the upper-field camera 5 and controls the movement of the upper-field camera 4 in the XY plane and the imaging function, and can acquire the image signal acquired by the upper-field camera 5.
  • the control unit 8 is connected to the marking mechanism 6 and can control the amount of movement in the biaxial direction in the XY plane of the transparent plate 6L.
  • the control unit 8 is connected to the seat gantry 7 and can control the amount of movement in the biaxial direction in the XY plane of the seat gantry 7.
  • FIG. 4A shows a state where the dicing sheet F is removed in the chip component pickup apparatus 1 shown in FIG. 1, and the pickup stage 2 has the same height as when the upper surface plate 21 holds the dicing sheet F by suction.
  • the collet 3 is set to the state of chip component delivery operation.
  • the upper surface plate 21 of the pickup stage 2 is in the field of view of the lower field camera 4.
  • the control unit 8 extracts the shape of the needle opening 2H from the image data acquired by the lower field of view camera 4 and calculates the center coordinate of the needle opening 2H in the field of view of the lower field of view camera 4 as the position coordinate A. Store (opening observation step).
  • the state of FIG. 4B is a state in which the shaft 25 is raised by the control unit 8 and set to the same height as when the tip part C is pushed up by the needle 24, and the upper surface plate 21 of the pickup stage 2.
  • the tip 24T of the needle 24 protrudes from the upper surface by a height h.
  • the control unit 8 acquires the coordinates of the distal end portion 24T in the field of view of the lower visual field camera 4 while the lower visual field camera 4 is focused on the distal end portion 24T of the needle 24 (needle distal end position acquisition step).
  • the XY stage 26 is adjusted so that the coordinates of the tip 24T coincide with the position coordinates A.
  • “coordinate coincides” means that the distance between both coordinates falls within a predetermined allowable range, and the same applies to the following description.
  • the control unit 8 controls the operation of the marking mechanism 6 and arranges the transparent plate 6L on the upper surface plate 21 of the pickup stage 2 as shown in FIG. 5C from the retracted position.
  • the transparent plate 6L is movable in the XY plane while maintaining a state in which the lower surface has a height h with respect to the upper surface of the upper surface plate 21 and is parallel to the upper surface plate 21.
  • the control unit 8 adjusts the position of the transparent plate 6L by controlling the marking mechanism 6 so that the coordinates of the mark 6M shown on the transparent plate 6L in the field of view of the lower-field camera 4 coincide with the position coordinate A (mark placement step). ).
  • the mark 6M marked on the transparent plate 6L may be a minute point, or may be a feature point such as a center point or corner portion of a drawing having a shape.
  • the control unit 8 moves the upper view camera 5 from the retracted position directly below the collet 3 during the pickup operation. Place at the position. In this state, the mark 6M of the transparent plate 6L is in the field of view of the upper field camera 5.
  • the control unit 8 obtains the coordinates of the mark 6M in the field of view of the upper-field camera 5 from the image data acquired by the upper-field camera 5, and stores it as position coordinates B (marker position acquisition step).
  • the control unit 8 controls the marker mechanism 6 to return the transparent plate 6L to the retracted position, and controls the collet 3 to set the pickup operation state.
  • the suction hole 3 ⁇ / b> V of the collet 3 is in the field of view of the upper field camera 5. Therefore, the control unit 8 extracts the shape of the suction hole 3V from the image data acquired by the upper-field camera 5 and calculates the coordinates of the suction center, and controls the collet 3 to obtain the suction center coordinates of the suction hole 3V.
  • the position of the collet 3 in the XY plane is adjusted so as to coincide with the position coordinate B obtained previously (collet position adjustment step).
  • the center of the needle opening 2H and the tip of the needle 24 are aligned along the Z-axis direction (perpendicular to the surface of the dicing sheet 7).
  • 24T and the adsorption center of the adsorption hole 3V of the collet 3 are aligned, and the alignment of the needle 24 and the collet 3 is completed.
  • each component of the chip component pickup device 1 in FIG. 1 is connected to the control unit 8, but some or all of the components may be manually operated. good.
  • the position of the XY stage 26 of the pickup stage 2 can be manually adjusted when it is difficult to obtain a small motor that can be accommodated in the pickup stage 2.
  • the adjustment work can be performed by grasping the position coordinates in the field of view by viewing the image of the lower field of view camera 4 on the monitor.
  • the collet 3 and the labeling mechanism 6 may be manually adjusted in position. If the positions of all of the XY stage 26, the collet 3, and the marking mechanism 6 are manually adjusted, it is not necessary for the control unit to capture the image signals of the lower-view camera 4 and the upper-view camera 5.
  • the center of the needle opening 2H is aligned with the position coordinate A.
  • the coordinates of the tip 24T in the state where the needle 24 is pushed up are positioned. It is also possible to start the alignment as the coordinate A.
  • the XY stage 26 needs to be adjusted in advance so that the needle 24 does not come into contact with the upper surface plate 21 when the needle 24 passes through the needle opening 2H.
  • the XY stage directly connected to the needle 24
  • fine adjustment such as the position adjustment of the needle in the needle opening 2H
  • the needle 24 and the collet 3 can be easily aligned with high accuracy.

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Abstract

チップ部品をピックアップする際に用いるニードルとコレットの高精度な位置合わせが可能なチップ部品ピックアップ装置およびこれを用いた位置合わせ方法を提供すること。具体的には、チップ部品を、ダイシングシートと反対側から吸着して取得するコレットと、前記ダイシングシートの、前記チップ部品が貼着していない面を吸着保持して前記コレット直下のチップ部品を突上げるピックアップステージを備え、前記ピックアップステージは、前記チップ部品を突上げるニードルと、前記ダイシングシートを吸着保持する吸着孔と前記ニードルを通過させるニードル用開口部を有するステージ上面板と、前記ニードル用開口部内における前記ニードルの位置を調整するＸＹステージと、前記ニードルおよび前記ＸＹステージをシート面に対して垂直方向に駆動する昇降駆動部とを有するチップ部品ピックアップ装置およびこれを用いた位置合わせ方法を提供する。

Description

チップ部品ピックアップ装置およびこれを用いたニードルとコレットの位置合わせ方法
　本発明は、複数のチップ部品が貼着されたダイシングシートから、チップ部品をピックアップするチップ部品ピックアップ装置およびこれを用いたニードルとコレットの位置合わせ方法に関する。
　半導体チップ等のチップ部品をボンダーやマウンターのような実装装置に供給するのに際して、ダイシングシートに貼着された状態からピックアップして供給する形態がある。チップ部品がダイシングシートに貼着された状態では、図７に例示するように、ウェハWから切り出された（ダイシングされた）状態で配列した複数のチップ部品Cは粘着性を有するダイシングシートＦの片面に貼着され、ダイシングシートＦはリング状のシート架台７に装着されている。
　図７に示すようなダイシングシートＦ上の複数のチップ部品Cから、一つ一つのチップ部品Ｃをピックアップするのに際して、図８に示すようなピックアップ装置１００が用いられている（特許文献１等）。ピックアップ装置１００では、ピックアップステージ２０上のチップ部品Cをコレット３が吸着保持してピックアップし（図９）、ピックアップされたチップ部品Cはボンダーやマウンターからなる実装装置２００の圧着ヘッド１１に受け渡され（図１０）、圧着ヘッド１１によりチップ部品Cは基板ステージ１２上の基板Ｓに実装される（図１１）。
　ここで、図８に示すピックアップステージ２０は、ピックアップ対象のチップ部品Ｃをコレット位置に持ち上げる機能を有している。ピックアップステージ２０の斜視図を図１２に示すが、ピックアップステージ２０の上面板２１には、ダイシングシートＦを吸着保持する吸着孔２Ｖと、チップ部品Ｃを突上げる際に用いるニードル２４を通過させるニードル用開口部２Ｈが設けてある。また、ピックアップステージ２０の断面図は図１３のようになっており、シャフト２５先端部に設けられたニードル２４はシャフト２５を上げることによりピックアップステージ２０の上面板２１から突き出る構成となっている。ニードル２４がピックアップステージ２０から突き出た状態を斜視図で示したのが図１２（ｂ）および図１２（ｃ）である。
　このような構成のピックアップステージ２０により、図８から図９に至るチップ部品Ｃのピックアップ工程は、図１４（ａ）から図１５（ｄ）のように進む。すなわち、ダイシングシートＦを吸着保持した状態から（図１４（ａ））、ピックアップ対象のチップ部品ＣをダイシングシートＦを介してニードル２４により突き上げ（図１４（ｂ））、チップ部品Ｃをコレット３が吸着保持する高さまで突き上げ（図１５（ｃ））てから、コレット３がチップ部品Ｃを吸着保持した状態でニードル２４をピックアップステージ２０内に戻るように下げている（図１５（Ｄ））。
　なお、コレット３のチップ部品C側の先端部には、チップ部品Cを吸着保持するための吸着孔を有しており、以後、この吸着孔の中心位置をコレット３の吸着中心と記す。
特開２００８－３１１３２９号公報 特開２０１３－０４５９８８号公報
　チップ部品Cをニードル２４により突上げてコレット３が吸着保持するのに際して、ピックアップされるチップ部品Ｃとニードル２４とコレット３が位置合わせされている必要がある。すなわち、図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示したように、チップ部品ＣのダイシングシートＦ側の面の中心位置にニードル２４の先端部が接触し、突上げられた状態のチップ部品ＣのダイシングシートＦと反対側の面の中心位置にコレット３の吸着中心が配置されるていれば、チップ部品Ｃが確実にピックアップされる。一方、ピックアップされるチップ部品Ｃとニードル２４とコレット３の位置関係が適正に位置合わせされていなければ、コレット３がチップ部品Cを吸着保持することができないピックアップ不良が発生することがある。例えば、図１６（ｃ）のように、ニードル２４の先端部がチップ部品ＣのダイシングシートＦ側の面の中心からずれた位置に接触して突上げると、チップ部品Ｃが傾いてコレット３に吸着保持されない状態で、ニードル２４が下がってしまう（図１６（ｄ））。また、チップ部品Ｃの中心をニードル２４が突上げても、ダイシングシートＦからのチップ部品Ｃの剥がれ方が均一でないためチップ部品Ｃが傾くことがある。この場合、上方のコレット３の位置に偏り（ズレ）があればチップ部品Ｃが吸着保持されない状態で（図１７（ｃ））、ニードル２４が下がってしまう（図１７（ｄ））。
　このような現象は、チップ部品Ｃを突上げる際に、コレット３ががダイシングシートＦ上のチップ高さまで下がり（図１８（ｂ１））、コレットとニードルが同期してチップを突上げる（図１８（ｂ２））ことで若干減らすことはできるが、ニードル２４の先端部、チップ部品Ｃの中心、コレット３の吸着中心の間にずれがあれば発生し得るものである。
　ピックアップ不良が発生じると、実装のタクトタイムに悪影響を及ぼす他に、コレット３に吸着保持されずにダイシングシートに残ったチップ部品Ｃが近隣のチップ部品Ｃをピックアップする際の障害になることもあって好ましくない。このため、ピックアップを確実に行うために、ニードル２４とコレット３とチップ部品Ｃの位置調整は不可欠である。
　特に、ニードル２４とコレット３の位置合わせが不充分で、コレット３の吸着中心がニードル２４の延長線上からずれていれば、毎回のピックアップ時に、ニードル２４とチップ部品Ｃの位置合わせを精度良く行っても、チップ部品Ｃに傾きが生じてピックアップ不良になり得る。このため、ニードル２４とコレット３の位置合わせは極めて重要である。
　ここで、図１４（ａ）に示すようなニードル２１とコレット３の位置合わせを行う場合に、フリップチップボンダー等に用いられる２視野カメラの利用が考えられるが、以下の理由により充分な精度が得られるとは限らない。すなわち、２視野カメラで画像を取得する際のニードル２４を下げた状態（図１９（ａ））でニードル２４の先端部２４Ｔがニードル用開口部２Ｈの中心軸（ＨＣ）上にあったとしても、ニードル２４を突上げた状態において先端部２４Ｔが中心軸ＨＣからずれる（図１９（ｂ））ことがある。
　このため、従来は、ニードルとコレットの位置合わせは、作業者が目視等により手作業で行っていたが、ピックアップ対象のチップ部品Ｃの大きさが長辺が数百μｍのように微小化しているため非常な高精度（長辺の１／２０以内の精度）が要求されている。例えば、図１３におけるピックアップステージ２０において、ニードル２４とニードル用開口部２Ｈの中心軸のずれ（図２０）を是正するだけでも細かな調整が必要であり時間を要している。このように、位置合わせに要する時間が増え、ピックアップ装置および実装装置の稼働率低下が無視できなくなってきている。
　以上のような背景により、ニードルとコレットの高精度位置合わせを短時間で行う要求が高まっている。ところが、半導体チップとニードルの位置合わせを短時間で高精度に行う公知例（例えば特許文献２）はあるものの、ニードルとコレットの位置合わせに関する検討に関しては充分ではない。
　　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、チップ部品をピックアップする際に用いるニードルとコレットの高精度な位置合わせを行うことができるチップ部品ピックアップ装置およびこれを用いたニードルとコレットの位置合わせ方法を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
複数のチップ部品が貼着されたダイシングシートから、チップ部品を１つずつピックアップするチップ部品ピックアップ装置であって、
前記チップ部品を、前記ダイシングシートと反対側から吸着して取得するコレットと、前記ダイシングシートの、前記チップ部品が貼着していない面を吸着保持するとともに、前記コレット直下のチップ部品を突上げるピックアップステージを備え、
前記ピックアップステージは、前記ダイシングシートを介して前記チップ部品を突上げるニードルと、前記ダイシングシートを吸着保持するための吸着孔を複数有するとともに、前記ニードルを通過させるニードル用開口部を有するステージ上面板と、前記ニードル用開口部内における前記ニードルの位置を調整するＸＹステージと、前記ニードルおよび前記ＸＹステージを前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に駆動する昇降駆動部とを有するチップ部品ピックアップ装置である。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
前記コレット側から、前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に前記ピックアップステージ側を観察する下視野カメラを更に備えたチップ部品ピックアップ装置である。
　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
透明板に記した目印を所定の位置に配置する標識機構を備えたチップ部品ピックアップ装置
である。
　請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
前記ステージ上面板と前記ダイシングシートのシート面との距離が変化するように、前記ピックアップステージを駆動するステージ駆動手段を備え、前記ステージ駆動手段により前記ステージ上面板を前記ダイシングシートのシート面から離した状態で、前記ピックアップステージ側から、前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に前記コレット側を観察する上視野カメラを備えたチップ部品ピックアップ装置である。
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のチップ部品ピックアップ装置を用いたニードルとコレットの位置合わせ方法であって、
前記コレットと前記ピックアップステージの間に前記ダイシングシートを配置しないで、前記ニードルを、前記チップ部品を突上げる状態で、前記下視野カメラが前記ニードル先端部の位置座標Ａを取得するニードル先端位置取得ステップと、前記ニードルを、前記チップ部品を突上げない状態にしてから、前記標識機構により、前記位置座標Ａに前記目印を配置する目印配置ステップと、前記上視野カメラが前記目印の位置座標Ｂを取得する目印位置取得ステップと、前記コレットの吸着中心を前記位置座標Ｂに配置するコレット位置調整ステップとを備えたニードルとコレットの位置合わせ方法である。
　請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のニードルとコレットの位置合わせ方法であって、前記ニードル先端位置取得ステップに先立って、前記下視野カメラが取得する画像により前記ニードル用開口部の中心座標を取得する開口部観察ステップを備え、前記ニードル先端位置取得ステップにおいて、前記ＸＹステージを駆動することにより、前記ニードル先端部の位置を前記中心座標に調整するニードルとコレットの位置合わせ方法である。
　本発明により、チップ部品をピックアップする際に用いるニードルとコレットの高精度な位置合わせを比較的短時間で行うことができる。
本発明の実施形態に係るチップ部品ピックアップ装置の構成を示す図である。 本発明の実施期待に係るチップ部品ピックアップ装置のピックアップステージの断面を示す図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品ピックアップ装置の制御構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品ピックアップ装置を用いたニードルとコレットの位置合わせ方法の、（ａ）開口部観察ステップと、（ｂ）ニードル先端位置取得ステップを説明する図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品ピックアップ装置を用いたニードルとコレットの位置合わせ方法の、（ｃ）目印配置ステップと、（ｄ）目印位置取得ステップを説明する図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品ピックアップ装置を用いたニードルとコレットの位置合わせ方法の、（ｅ）コレット位置調整ステップと、（ｆ）位置合わせ後の状態を説明する図である。 チップ部品を貼着したダイシングシートを説明する図である。 チップ部品ピックアップ装置と実装装置の例を示す図である。 チップ部品ピックアップ装置と実装装置の例において、チップ部品をピックアップする状態を示す図である。 チップ部品ピックアップ装置と実装装置の例において、チップ部品を実装装置に受け渡す状態を示す図である。 チップ部品ピックアップ装置と実装装置の例において、チップ部品を実装する状態を示す図である。 ピックアップステージの動作を説明する図であり（ａ）ニードルが収納された状態、（ｂ）ニードルが突き出た状態、（ｃ）ピックアップ動作でニードルが最大限突き出た状態を示す図である。 従来のチップ部品ピックアップ装置のピックアップステージの断面を示す図である。 ピックアップ動作における（ａ）初期状態、（ｂ）チップ部品突き上げ途上を説明する図である。 ピックアップ動作における（ｃ）チップ部品をコレットの高さまで突上げた状態、（ｄ）チップ部品をコレットが吸着保持した状態を説明する図である。 ピックアップ動作における（ｃ）ニードルのチップ部品の突上げ位置にずれがある状態、（ｄ）チップ部品をコレットが吸着保持できなかった状態を説明する図である。 ピックアップ動作における（ｃ）コレットのチップ部品の吸着位置にずれがある状態、（ｄ）チップ部品をコレットが吸着保持できなかった状態を説明する図である。 ピックアップ動作のチップ突上げ動作で、（ｂ１）コレットがダイシングシート上のチップ高さまで下がり、（ｂ２）コレットとニードルが同期してチップを突上げる状態を示す図である。 ニードルに傾きがあって、（ａ）ニードルが収納された状態、（ｂ）ピックアップ動作でニードルが最大限突き出た状態を示す図である。 ニードルとニードル開口部の中心に位置ずれがあり、（ａ）ニードルが収納された状態、（ｂ）ピックアップ動作でニードルが最大限突き出た状態を示す図である。
　本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
まず、図１に示した本発明に係る一実施形態であるチップ部品ピックアップ装置１について説明する。以下の説明において、図１の左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向として説明する。
　図１に示すチップ部品ピックアップ装置１は、図７に示すようなリング状のシート架台７に装着されたダイシングシートＦに貼着されたチップ部品Ｃをピックアップするものである。
　チップ部品ピックアップ装置１は、ピックアップステージ２、コレット３、下視野カメラ４、上視野カメラ５、標識機構６、シート架台７を備えている。
　ピックアップステージ２は、シート架台７に装着されたダイシングシートＦに対して垂直方向（Ｚ軸方向）に移動する機能を有している。ピックアップステージ２は図２に断面図を示すような構成であり、ピックアップステージ本体２３、ステージキャップ２２、ステージキャップ２２の最上部の上面板２１、ニードル２４、シャフト２５、ＸＹステージ２６を有している。
　ステージキャップ２２はピックアップステージ本体２３を覆うように配置されており、図示しないが、ピックアップステージ本体２３およびステージキャップ２２によって覆われたピックアップステージ２内は減圧系に連通している。ステージキャップ２２の最上面の上面板２１は図１におけるＸＹ方向に平行な上面を形成し、ピックアップステージ２をＺ軸方向に移動してもダイシングシートＦと平行な状態が維持される。また、上面板２１には、複数の吸着孔２Ｖとニードル用開口部２Ｈが設けられており、上面板２１がダイシングシートＦに密着した状態でピックアップステージ２内を減圧することで、ダイシングシートＦを吸着保持できる。また、ニードル用開口部２Ｈは上面板２１の中央近傍に設けられておりニードル２４が貫通する孔径を有している。ニードル２４は先端部が細経化した形状を有しているが、ダイシングシートＦを介したチップ部品Ｃの突き上げを繰り返し行っても変形しない材料が用いられる。具体的には、超硬合金である炭化タングステン系の材料が主に用いられる。シャフト２５はピックアップステージ２内で、Ｚ軸方向に移動する昇降駆動部であり、この移動により、ニードル２４を上面板２１から出し入れする機能を有している。
　ＸＹステージ２６は、直線方向に位置調整可能な可動ステージ２６ａと可動ステージ２６ｂを直交配置したものであり、ニードル２４の位置をＸＹ平面内で調整する機能を有している。このため、ニードル用開口部２Ｈ内におけるニードル２４の位置を微調整することが可能となっている。
　コレット３は、ニードル２４によって突上げられたチップ部品Ｃを、ダイシングシート７と反対側から吸着保持してピックアップする機能と、次工程にチップ部品Ｃを受け渡す機能を有しており、図１の例では回転軸３Ｃを中心に１８０度回転することでピックアップ動作と受け渡し動作を切り替えるようになっている。また、コレット３はＸＹ平面内での位置調整する機能も有している。
　コレット３の（図１の状態における）下側先端部にはチップ部品Ｃを吸着保持するための吸着孔３Ｖが設けられており、吸着孔３Ｖは図示しない減圧系に連通している。なお、コレット３はピックアップ動作に際してチップ部品を傷つけることがないようにフッ素樹脂やポリイミド等の樹脂材料、または導電性表面処理を施したアルミニウム合金によって形成されており、繰り返し使用により消耗するので定期的に交換する必要がある。
　下視野カメラ４は、コレット３側から、ダイシングシート７の面に対して垂直なＺ軸方向を向いて、ピックアップステージ２側を観察して画像を取得する機能を有している。図１の構成において下視野カメラ４は、ピックアップ動作の状態でのコレット３の上部（ダイシングシート７から離れた方向）に配置されているが、チップ部品Cの受け渡し動作を行う状態ではコレット３が視野から外れる。
　上視野カメラ５は、ピックアップステージ２側から、ダイシングシート７の面に対して垂直なＺ軸方向を向いて、コレット３側を観察して画像を取得する機能を有している。図１の構成において、上視野カメラ５はダイシングシート７の面と平行なＸＹ平面内で移動する機能を有しており、ピックアップステージ２が下がった（ダイシングシート７から離れた）状態で、コレット３の直下近傍に配置される。
　標識機構６は、目印６Ｍが記された透明板６Ｌを移動する機能を有している。標識機構６は、透明板６Ｌの下面をチップ部品Ｃを突上げたときのニードル２４の先端部の最高点高さで、ダイシングシート７と平行な状態に配置する機能および退避位置に戻す機能を有している。図１では、透明板６Ｌが退避位置にある状態を示している。
　シート架台７は、ウェハＷからダイシングされ個片化されたチップ部品Ｃが貼着されたダイシングシートＦを装着するものであり、ウェハＷの形状に合わせたリング形状を有している。シート架台７は、図示しない駆動機構により、ダイシングシートＦと平行なＸＹ平面内に移動可能であり、ピックアップすべきチップ部品Cを所望の位置に配置する機能を有している。
　本実施形態の制御構成を図３に示すが、チップ部品ピックアップ装置１は制御部８を備えている。制御部８は、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がデータバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御部８には、制御部８に接続した各種構成要素を制御するための種々のプログラムやデータが格納されている。
　制御部８は、ピックアップステージ２に接続され、ピックアップステージ２の上下方向（Ｚ軸方向）の移動およびピックアップステージ内の圧力を制御することがでる。
　制御部８は、ピックアップステージ２のシャフト２５に接続され、シャフト２５の上下方向（Ｚ軸方向）の昇降駆動量を制御することができる。
　制御部８はピックアップステージ２のＸＹステージ２６に接続され、ＸＹステージ２６の直交する２軸方向の移動量をそれぞれ制御することができる。
　制御部８はコレット３に接続され、コレットの動作切替（ピックアップｏｒ受け渡し）およびＸＹ面内における２軸方向の移動量をそれぞれ制御することができる。
　制御部８は下視野カメラ４に接続され、下視野カメラ４の撮像機能を制御し、下視野カメラ４が取得した画像信号を取得ことができる。
　制御部８は上視野カメラ５に接続され、上視野カメラ４のＸＹ面内における移動と撮像機能を制御し、上視野カメラ５が取得した画像信号を取得ことができる。
　制御部８は標識機構６に接続され、透明板６ＬのＸＹ面内における２軸方向の移動量をそれぞれ制御することができる。
　制御部８はシート架台７に接続され、シート架台７のＸＹ面内における２軸方向の移動量をそれぞれ制御することができる。
　以下では、本発明に係るチップ部品ピックアップ装置によるチップ部品Ｃのピックアップ動作について説明する。
　まず、図４（ａ）の状態は図１のチップ部品ピックアップ装置１において、ダイシングシートＦを除去した状態であり、ピックアップステージ２は上面板２１がダイシングシートＦを吸着保持するときと同じ高さに設定され、コレット３はチップ部品受け渡し動作の状態に設定されている。この状態では、ピックアップステージ２の上面板２１が下視野カメラ４の視野に入っている。下視野カメラ４が取得した画像データから、制御部８はニードル用開口部２Ｈの形状を抽出し、下視野カメラ４の視野内におけるニードル用開口部２Ｈの中心座標を算出して位置座標Ａとして記憶する（開口部観察ステップ）。
　次に、図４（ｂ）の状態は、制御部８によりシャフト２５が上昇し、ニードル２４でチップ部品Ｃを突上げるときと同じ高さに設定した状態であり、ピックアップステージ２の上面板２１の上面に対してニードル２４の先端部２４Ｔが高さｈだけ突き出ている。この状態で、制御部８は、下視野カメラ４がニードル２４の先端部２４Ｔに焦点を合わせた状態で、下視野カメラ４の視野内における先端部２４Ｔの座標を取得（ニードル先端位置取得ステップ）しながら、先端部２４Ｔの座標が位置座標Ａと一致するようにＸＹステージ２６により調整する。なおここで、座標が一致するとは、両座標の距離が予め定めた許容範囲内に収まることを意味しており、以下の説明でも同様である。
　下視野カメラ４の視野内における先端部２４Ｔの座標が位置座標Ａに一致したらＸＹステージ２６による位置調整を終了し、シャフト２５が下降してニードル２４Ｔを下げる。
　その後、制御部８は標識機構６の動作を制御し、透明板６Ｌを、退避位置から図５（ｃ）のようにピックアップステージ２の上面板２１の上に配置する。この際、透明板６Ｌは、下面が上面板２１の上面に対して高さｈで、上面板２１と平行な状態を維持してＸＹ面内で移動可能である。制御部８は、下視野カメラ４の視野内における透明板６Ｌに示した目印６Ｍの座標が位置座標Ａと一致するよう標識機構６を制御して透明板６Ｌの位置を調整する（目印配置ステップ）。なお、透明板６Ｌに記した目印６Ｍとは、微小な点としてもよいが、形状を有する描画の中心点や角部のような特徴点であってもよい。
　次に、図５（ｄ）に示すように、制御部８は、ピックアップステージ２がＺ軸方向沿ってに下降させた後に、上視野カメラ５を退避位置から、ピックアップ動作時のコレット３の直下となる位置に配置する。この状態で、上視野カメラ５の視野内には透明板６Ｌの目印６Ｍが入っている。制御部８は、上視野カメラ５が取得した画像データから、上視野カメラ５の視野内における目印６Ｍの座標を求め位置座標Ｂとして記憶する（目印位置取得ステップ）。
　次に、図６（ｅ）に示すように、制御部８は、標識機構６を制御して透明板６Ｌを退避位置に戻すとともに、コレット３を制御してピックアップ動作の状態に設定する。この状態では、コレット３の吸着孔３Ｖが上視野カメラ５の視野に入っている。そこで、制御部８は、上視野カメラ５が取得した画像データから吸着孔３Ｖの形状を抽出して吸着中心の座標を算出しながら、コレット３を制御して吸着孔３Ｖの吸着中心の座標が先に求めた位置座標Ｂと一致するよう、コレット３のＸＹ平面内での位置を調整する（コレット位置調整ステップ）。
　以上の一連の動作により、図６（ｆ）に示すように、（ダイシングシート７の面に対して垂直な）Ｚ軸方向に沿って、ニードル用開口部２Ｈの中心と、ニードル２４の先端部２４Ｔと、コレット３の吸着孔３Ｖの吸着中心が揃い、ニードル２４とコレット３の位置合わせが完了する。
　なお、以上の実施形態では、図１におけるチップ部品ピックアップ装置１の各構成要素が制御部８に接続されている構成となっているが、一部あるいは全ての構成要素について手動で操作しても良い。例えば、ピックアップステージ２のＸＹステージ２６については、ピックアップステージ２内に収まるような小型モータの入手が困難な場合においては、手動で操作して位置調整することが可能である。手動でＸＹステージ２６を操作してニードル２４の位置調整を行う際は、下視野カメラ４の画像をモニターで見て視野内の位置座標を把握すれば調整作業を行うことができる。同様に、コレット３、標識機構６も手動で位置調整する構成としても良い。ＸＹステージ２６、コレット３、標識機構６の何れもを手動で位置調整するのであれば、下視野カメラ４および上視野カメラ５の画像信号を制御部が取り込むことも不要になる。
　なお、以上の実施形態において、ニードル用開口部２Ｈの中心を位置座標Ａとして位置合わせを行っているが、ニードル２４を突上げた状態（図５（ｂ））における先端部２４Ｔの座標を位置座標Ａとして位置合わせを開始することも可能である。ただし、ニードル２４がニードル用開口部２Ｈを通過するのに際してニードル２４が上面板２１に接触しないように、事前にＸＹステージ２６により調整を行っておく必要がある。
　以上のように本発明では、ニードル２４に直結するＸＹステージを備えていることにより、ニードル用開口部２Ｈ内におけるニードルの位置調整のような微調整が容易に行える。また、目印６Ｍを記した透明板６Ｌを仲介することで、ニードル２４とコレット３の高精度な位置合わせが容易に行える。透明板６Ｌを仲介することにより、従来のような微調整の繰り返しがなくなり、位置合わせの時間も短縮できる。
　　　１　　　チップ部品ピックアップ装置
　　　２　　　ピックアップステージ
　　　２Ｈ　　ニードル用開口部
　　　２Ｖ　　吸着孔
　　　３　　　コレット
　　　４　　　下視野カメラ
　　　５　　　上視野カメラ
　　　６　　　標識機構
　　　６Ｌ　　透明板
　　　６Ｍ　　目印
　　　７　　　シート架台
　　　８　　　制御部
　　２０　　　ピックアップステージ
　　２１　　　上面板
　　２２　　　ステージキャップ
　　２３　　　ステージ本体
　　２４　　　ニードル
　　２４Ｔ　　先端部
　　２５　　　シャフト
　　２６　　　ＸＹステージ
　　　Ｃ　　　チップ部品
　　　Ｆ　　　ダイシングシート
　　　ｈ　　　（ピックアップ時の先端部２４Ｔの突き出し）高さ

Claims (6)

  1. 複数のチップ部品が貼着されたダイシングシートから、チップ部品を１つずつピックアップするチップ部品ピックアップ装置であって、
    前記チップ部品を、前記ダイシングシートと反対側から吸着して取得するコレットと、
    前記ダイシングシートの、前記チップ部品が貼着していない面を吸着保持するとともに、前記コレット直下のチップ部品を突上げるピックアップステージを備え、
    前記ピックアップステージは、
    前記ダイシングシートを介して前記チップ部品を突上げるニードルと、
    前記ダイシングシートを吸着保持するための吸着孔を複数有するとともに、前記ニードルを通過させるニードル用開口部を有するステージ上面板と、
    前記ニードル用開口部内における前記ニードルの位置を調整するＸＹステージと、
    前記ニードルおよび前記ＸＹステージを前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に駆動する昇降駆動部とを有するチップ部品ピックアップ装置。
  2. 請求項１に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
    前記コレット側から、前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に前記ピックアップステージ側を観察する下視野カメラを更に備えたチップ部品ピックアップ装置。
  3. 請求項２に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
    透明板に記した目印を所定の位置に配置する標識機構を備えたチップ部品ピックアップ装置。
  4. 請求項３に記載のチップ部品ピックアップ装置であって、
    前記ステージ上面板と前記ダイシングシートのシート面との距離が変化するように、前記ピックアップステージを駆動するステージ駆動手段を備え、
    前記ステージ駆動手段により前記ステージ上面板を前記ダイシングシートのシート面から離した状態で、前記ピックアップステージ側から、前記ダイシングシートのシート面に対して垂直方向に前記コレット側を観察する上視野カメラを備えたチップ部品ピックアップ装置。
  5. 請求項４に記載のチップ部品ピックアップ装置を用いたニードルとコレットの位置合わせ方法であって、
    前記コレットと前記ピックアップステージの間に前記ダイシングシートを配置しないで、
    前記ニードルを、前記チップ部品を突上げる状態で、前記下視野カメラが前記ニードル先端部の位置座標Ａを取得するニードル先端位置取得ステップと、
    前記ニードルを、前記チップ部品を突上げない状態にしてから、
    前記標識機構により、前記位置座標Ａに前記目印を配置する目印配置ステップと、
    前記上視野カメラが前記目印の位置座標Ｂを取得する目印位置取得ステップと、
    前記コレットの吸着中心を前記位置座標Ｂに配置するコレット位置調整ステップとを備えたニードルとコレットの位置合わせ方法。
  6. 請求項５に記載のニードルとコレットの位置合わせ方法であって、
    前記ニードル先端位置取得ステップに先立って、
    前記下視野カメラが取得する画像により前記ニードル用開口部の中心座標を取得する開口部観察ステップを備え、
    前記ニードル先端位置取得ステップにおいて、前記ＸＹステージを駆動することにより、前記ニードル先端部の位置を前記中心座標に調整するニードルとコレットの位置合わせ方法。
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