(57)【要約】【課題】チップを簡易な方法により、確実にチップを直立させる方法が求められている。【解決手段】矩形状のチップを第１トレイから第２トレイへ移動させるための平板状の治具であって、前記第１トレイに向けて第１開口部、前記第２トレイに向けて第２開口部を備え、前記第１開口部と前記第２開口部との間に傾斜面を備える貫通孔を有し、前記第２開口部は、前記チップの厚さよりも広い幅で、かつ、前記チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭い幅を有する治具を用い、前記ポケットに前記チップが備えられた前記第１トレイと、前記治具と、前記第２トレイとを順に重ね合わせる工程と、前記第１トレイと前記第２トレイとを重ね合わせた状態を保持しつつ、前記第１トレイと前記第２トレイとの重なり方向が逆転するように動かす工程と、を含む方法による。【選択図】図６
2011014735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のチップを第１トレイから第２トレイへ移動させるための平板状の治具であって、
前記治具は、貫通孔を少なくとも前記チップの個数分有し、
前記貫通孔は、前記第１トレイに向けて第１開口部、前記第２トレイに向けて第２開口部を備え、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記チップの移動を制限して前記チップの向きを鉛直方向に変える傾斜面を備え、
前記第２開口部は、前記チップの厚さよりも広い幅で、かつ、前記チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭い幅を有する治具を用いて、
前記ポケットに前記チップが備えられた前記第１トレイと、前記治具と、前記第２トレイとを順に重ね合わせる工程と、
前記第１トレイと前記第２トレイとを重ね合わせた状態を保持しつつ、前記第１トレイと前記第２トレイとの重なり方向が逆転するように動かす工程と、
を含むことを特徴とするチップを移動させる方法。
【請求項２】
前記第１トレイから前記チップが移動してくる面が平面をなす前記第２トレイを用いることを特徴とする請求項１に記載のチップを移動させる方法。
【請求項３】
前記第１トレイから前記チップが移動してくる面が、チップが垂直に収まるポケットの底面をなす前記第２トレイを用いることを特徴とする請求項１に記載のチップを移動させる方法。
【請求項４】
前記チップが移動してくる面が粘着性を有する前記第２トレイを用いることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載のチップを移動させる方法。
【請求項５】
矩形状のチップを第１トレイから第２トレイへ移動させるための平板状の治具であって、
前記治具は、貫通孔を少なくとも前記チップの個数分有し、
前記貫通孔は、前記第１トレイに向けて第１開口部、前記第２トレイに向けて第２開口部を備え、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記チップの移動を制限して前記チップの向きを鉛直方向に変える傾斜面を備え、
前記第２開口部は、前記チップの厚さよりも広い幅で、かつ、前記チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭い幅を有することを特徴とする治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品および光部品チップを、そのデバイス面を実装基板に対して垂直に立てて実装する技術に関し、より詳しくはチップを移動させて直立状態にする方法及びそのための治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイスを、そのデバイス面を実装基板に対して垂直に立てて実装する電子部品や光学部品などのモジュールが提案されている。
そのためのデバイスとしては、例えば、光学部品や発光素子、受光素子、電子方位計における磁気センサなどが挙げられる。これらはシリコンなどの半導体、ガラス、セラミックス、金属などの基板上に薄膜プロセス又はＭＥＭＳプロセス等を用いて形成されたデバイスであり、基板の垂直方向、もしくは基板の面内方向に入射する光や磁気などの方向性を有する物理量を検出するためのデバイスである。
図８に３軸電子方位計１における磁気センサの配置例を示す。３軸電子方位計１には、モジュール基板６上に、信号処理ＩＣ２が配置され、さらに直交座標系に対応したＸ軸磁気センサ３、Ｙ軸磁気センサ４、Ｚ軸磁気センサ５が配置されており、Ｚ軸磁気センサ５はモジュール基板６に対して垂直となるように配置されている。
ＭＲセンサやＭＩセンサ、薄膜フラックスゲートセンサなどの基板面内方向の磁界を検出するような磁気センサを用いてモジュールを構成する場合において、モジュール基板に垂直な磁界を検出するためには、センサ素子が形成された面をモジュール基板に対して垂直になるように、センサ素子チップを立てて実装する必要がある。
【０００３】
このようにデバイスを垂直に立てるためには従来パーツフィーダと呼ばれる装置が用いられている。
また、コレットと溝又は回転機構を有するステージを用いて、チップを１つずつコレットで吸着、移動させながら９０度回転させる方法がある。
図９は、コレットと溝とを有するステージを用いてチップを立てる方法を示す工程図である。（ａ）コレット１１をチップ１０に移動させる。（ｂ）コレット１１を用いてチップ１０を吸着する。（ｃ）コレット１１で吸着されたチップ１０を溝を有するステージ１２の溝上に移動させて、チップ１０を離してチップ１０を立てる。（ｄ）溝を有するステージ１２の溝の中で立っているチップ１０をコレット１１で吸着する。（ｅ）実装基板１３に立った状態のチップ１０をコレット１１を用いて移動させて実装する。
図１０は、コレットと回転機構とを有するステージを用いてチップを立てる方法を示す工程図である。（ａ）コレット１１をチップ１０に移動させる。（ｂ）コレット１１を用いてチップ１０を吸着する。（ｃ）コレット１１で吸着されたチップ１０を回転機構を有するステージ１４上に移動させて、チップ１０を離す。（ｄ）ステージ１４を回転させてチップ１０を立て、立っているチップ１０をコレット１１で吸着する。（ｅ）実装基板１３に立った状態のチップ１０をコレット１１を用いて移動させて実装する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２７５６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パーツフィーダを用いてチップを立てる場合、チップ同士が擦れあうため、チップに傷やチッピングが入りやすく、シリコンや光学部品などの傷やチッピングの入りやすいデバイスには適さない。また、チップ同士が擦れあうことにより発生したゴミが異物として混入する恐れがある。
コレットを用いてチップを立てる場合、１チップずつコレットで吸着、移動してチップを立てる必要があるために、時間がかかる上に、コレットの精密な制御が必要となるため、装置コストが高くなる。
本発明は、チップが傷つきにくく、製造コストが安価で、確実にチップの側面が底面となるように移動させることが可能なチップの移動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係るチップを移動させる方法は、矩形状のチップを第１トレイから第２トレイへ移動させるための平板状の治具であって、前記治具は、貫通孔を少なくとも前記チップの個数分有し、前記貫通孔は、前記第１トレイに向けて第１開口部、前記第２トレイに向けて第２開口部を備え、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記チップの移動を制限して前記チップの向きを鉛直方向に変える傾斜面を備え、前記第２開口部は、前記チップの厚さよりも広い幅で、かつ、前記チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭い幅を有する治具を用いて、前記ポケットに前記チップが備えられた前記第１トレイと、前記治具と、前記第２トレイとを順に重ね合わせる工程と、前記第１トレイと前記第２トレイとを重ね合わせた状態を保持しつつ、前記第１トレイと前記第２トレイとの重なり方向が逆転するように動かす工程と、を含む。
本発明の請求項２に係るチップを移動させる方法は、請求項１において、前記第１トレイから前記チップが移動してくる面が平面をなす前記第２トレイを用いる。
本発明の請求項３に係るチップを移動させる方法は、請求項１において、前記第１トレイから前記チップが移動してくる面が、チップが垂直に収まるポケットの底面をなす前記第２トレイを用いる。
本発明の請求項４に係るチップを移動させる方法は、請求項２又は３において、前記チップが移動してくる面が粘着性を有する第２トレイを用いる。
本発明の請求項５に係る治具は、矩形状のチップを第１トレイから第２トレイへ移動させるための平板状の治具であって、前記治具は、貫通孔を少なくとも前記チップの個数分有し、前記貫通孔は、前記第１トレイに向けて第１開口部、前記第２トレイに向けて第２開口部を備え、前記第１開口部と前記第２開口部との間に前記チップの移動を制限して前記チップの向きを鉛直方向に変える傾斜面を備え、前記第１開口部は、前記第１トレイのポケットと同一寸法であり、前記第２開口部は、前記チップの厚さよりも広い幅で、かつ、前記チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭い幅を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るチップを移動させる方法は、治具の両側の２つのトレイとともに上下が逆さまになるような動きをさせるだけで、チップを直立させることができるという利点を有する。
また、治具の貫通孔におけるチップの移動先の開口部の幅が、チップの厚さよりも広く、チップの矩形面をなす短辺の長さよりも狭いため、チップが直立しなかったり、１８０度反転してしまうといった不良を低減することができる。
チップはトレイおよび治具と接触するのみであるため、チップ同士が擦れあうことが無く、傷やチッピングが入ることなく直立させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る治具を示す上面図である。
【図２】図１の（ａ）−（ｂ）切断面を示す断面図である。
【図３】チップを立てた状態を示す斜視図である。
【図４】別の実施形態の治具を示す断面図である。
【図５】本発明の治具とチップトレイ及び粘着トレイとを嵌合させる工程を示す図である。
【図６】嵌合された治具、チップトレイ及び粘着トレイを回転させる工程を示す図である。
【図７】粘着トレイの代わりにチップトレイを用いた場合の状態を示す概略図である。
【図８】３軸電子方位計における磁気センサの配置例を示す斜視図である。
【図９】コレットと溝を有するステージとを用いてチップを立てる方法を示す工程図である。
【図１０】コレットと回転機構を有するステージとを用いてチップを立てる方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明に係るチップ１０を垂直に立てるための治具２０を示す図である。図２は、図１の（ａ）−（ｂ）切断面を示す断面図である。
治具２０は、矩形の平板状の形状を有している。しかし、治具２０の形状は、必ずしも矩形に限られず、実施の態様に応じて、円形などの任意の形状を好ましく用いることができる。平板状の治具２０には平板の両面を貫通する貫通孔２７が設けられている。一方面２１には、チップ１０を受け入れる第１開口部２３を有しており、他方面２２には、チップ１０を送り出す第２開口部２４を有している。貫通孔２７の内部においてはチップ１０を寝た状態から直立した状態に変えるための傾斜面２５が形成されている。
図３は、チップ１０を立てた状態を示す斜視図である。典型的には、チップ１０は、幅Ｗ、長さＬ、厚さＴの矩形である。幅Ｗ、厚さＴからなる狭い２つの面６２を上面及び底面として、幅Ｗ、長さＬからなる広い２つの面６３を側面の２つとして立っている。
第１開口部２３の大きさは、チップ１０の幅Ｗおよび長さＬからなる面６３の大きさと同程度で、チップ１０が通り抜けられる大きさである。第２開口部２４の大きさは、チップ１０の厚さＴおよび幅Ｗからなる面６２と同程度で、チップ１０が通り抜けられる大きさである。
治具２０の開口部の大きさについて詳述する。治具２０の第１開口部２３の傾斜面２５により拡がっている側の幅Ｗ１については、チップ１０を受け入れるために、チップ１０を垂直に立てた際の高さ方向の長さＬよりも広くなければならない。言い換えると、前記幅Ｗ１は、チップ１０の矩形面をなす短辺の長さＬよりも広い幅である必要がある。すなわち、第１開口部２３はＷ１＞Ｌを満たす。
チップ１０を取り出すためには、治具２０の第２開口部２４の幅Ｗ２は、チップ１０の厚みＴよりも広くなければならない。また、確実にチップ１０の向きを変えて寝た状態から直立した状態にさせる必要性から、治具２０の第２開口部２４の幅Ｗ２は、チップ１０を垂直に立てた際の高さ方向の長さＬよりも狭い必要がある。すなわち、第２開口部２４はＴ＜Ｗ２＜Ｌを満たす。
傾斜面２５は、平面であり、第１開口部２３から第２開口部２４に向かって開口が狭くなっていくように傾斜する面として設けられる。
また、治具２０の外側部には、後に説明するトレイの窪みと嵌合するための嵌合部である枠２６が設けられている。
治具２０の材質としては、静電気で治具２０に付着してチップ１０の所望の回転がなされないことを防止するために、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＳ（ポリスチレン）などの導電性樹脂や、帯電防止加工を用いたＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂もしくはテフロン（登録商標）樹脂や金属などを好ましく使用することができる。
【００１１】
図４は、別の実施形態の治具４０を示す断面図である。図４に示すように、治具４０は、断面がＲ形状であって全体的に１／４円柱形状である傾斜面４５を有する。治具４０は、矩形の平板状の形状を有している。しかし、治具４０の形状は、必ずしも矩形に限られず、実施の態様に応じて、円形などの任意の形状を好ましく用いることができる。平板状の治具４０には平板の両面を貫通する貫通孔４７が設けられている。一方面４１には、チップ１０を受け入れる第１開口部４３を有しており、他方面４２には、チップ１０を送り出す第２開口部４４を有している。貫通孔４７の内部においてはチップ１０の向きを鉛直方向に変えるための傾斜面４５が設けられている。傾斜面４５としては、１／４円柱形状のみだけではなく、チップを寝た状態から直立した状態に変えることができる任意の曲率の傾斜面を使用することが可能である。
第１開口部４３の大きさは、チップ１０の幅Ｗおよび長さＬからなる面６３の大きさと同程度で、チップ１０が通り抜けられる大きさである。第２開口部４４の大きさは、チップ１０の厚さＴおよび幅Ｗからなる面６２と同程度で、チップ１０が通り抜けられる大きさである。
治具４０の開口部の大きさについて詳述する。治具４０の第１開口部４３の傾斜面４５により拡がっている側の幅Ｗ１については、チップ１０を受け入れるために、チップ１０を垂直に立てた際の高さ方向の長さＬよりも広くなければならない。言い換えると、前記幅Ｗ１は、チップ１０の矩形面をなす短辺の長さＬよりも広い必要がある。すなわち、第１開口部４３はＷ１＞Ｌを満たす。
チップ１０を取り出すためには、治具４０の第２開口部４４の幅Ｗ２は、チップ１０の厚みＴよりも広くなければならない。また、チップの向きを変えて寝た状態から直立した状態にさせる必要性から、治具４０の第２開口部４４の幅Ｗ２は、チップ１０を垂直に立てた際の高さ方向の長さＬよりも狭い必要がある。すなわち、第２開口部４４はＴ＜Ｗ２＜Ｌを満たす。
傾斜面４５は、断面がＲ形状であって全体的に１／４円柱形状であり、第１開口部４３から第２開口部４４に向かって開口が狭くなっていくように傾斜する面として設けられる。傾斜面４５から第２開口部４４にかけて角部が存在しないことからチップ１０がより傷つきにくくなる。
また、治具４０の外側部には、後に説明するトレイの窪みと嵌合するための嵌合部である枠４６が設けられている。
治具４０の材質としては、静電気で治具４０に付着してチップ１０の所望の回転がなされないことを防止するために、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＳ（ポリスチレン）などの導電性樹脂や、帯電防止加工を用いたＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂もしくはテフロン（登録商標）樹脂や金属などを好ましく使用することができる。
【００１２】
以下に、チップ１０を９０度回転させて移動させる方法について説明する。
まず、第１トレイとして、チップトレイ３０を用い、第２トレイとして粘着トレイ３２を用いた実施形態を示す。図５は、本発明の治具２０とチップトレイ３０及び粘着トレイ３２とを嵌合させる工程を示す図である。図５の（ａ）に示すようにまず、複数のチップ１０をチップトレイ３０にチップ１０の広い面が上になるように寝た状態で配置する。一般的にはウェハや基板上に形成されたデバイスを、ダイシングにより個片化し、チップソーターと呼ばれる装置を用いてチップトレイ３０に配置する。この第１トレイたるチップトレイ３０には、チップ１０を寝た状態で載置するためのポケット３５及び治具２０と嵌合させるための嵌合部である窪み３１を備える。このときチップトレイ３０のポケット３５のサイズはチップ１０が動いたり回転したりしにくく、かつチップ１０がポケット３５に詰まらないよう、チップ１０のサイズよりも数１００ｕｍ程度大きいことが望ましい。第２トレイたる粘着トレイ３２には、移動してくるチップ１０を粘着させるための粘着面３４及び治具２０と嵌合するための勘合部である窪み３３を備える。図５の（ｂ）に示すように、チップトレイ３０上にチップを配置した後に治具２０をチップトレイ３０に嵌合させ、その反対側には粘着トレイ３２をその粘着面３４が治具２０の内側に向くように嵌合させる。図５の（ｃ）に示すように、このとき、チップ１０が９０度回転した際に上側となる面が治具の傾斜のついている方向を向くように配置する。治具には、図１に示す治具の他、図４に示す治具等を使用することができる。
【００１３】
嵌合された治具２０、チップトレイ３０及び粘着トレイ３２を回転させる工程を示す。まず、図６（ａ）に示すように、治具２０の傾斜がついている側が下側を向いた状態にある。嵌合した状態のチップトレイ３０、治具２０、及び粘着トレイ３２を、図６（ｅ）に示すように、チップトレイ３０、治具２０、及び粘着トレイ３２の重なり方向が逆になるように、１８０度回転させる。図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、一方向に１８０度回転させることによって、チップトレイ３０内部に配置されているチップ１０が、治具２０の貫通孔２７の傾斜面２５に沿って粘着トレイ３２側に落ちる。治具２０の粘着トレイ３２側の第２開口部２４の幅Ｗ２が、チップ１０を立てたときの高さＬよりも狭くなっているため、チップ１０が回転しなかったり、１８０度反転してしまうといった不良を低減することができる。嵌合された治具２０、チップトレイ３０及び粘着トレイ３２を１８０度回転させて、粘着トレイ３２の粘着面３４が上を向いた状態において、チップ１０は、粘着トレイ３２上に垂直に立った状態で整列されている。その後、チップトレイ３０及び粘着トレイ３２を治具２０から取り外す。粘着トレイ３２を用いているため、チップを立てた状態でも安定して整列させることができ、振動や移動した際にチップ１０が倒れてしまうことを防ぐことができる。
嵌合した状態のチップトレイ３０、治具２０、及び粘着トレイ３２を、回転させるための機構は、簡単な装置で実現できるため、安価な装置構成が可能である。また、手動で回転させてもよい。
複数のチップ１０を、トレイを用いて一括して回転させるため、一度に大量のチップ１０を回転させることができ、生産性が高い。
【００１４】
上記実施形態では、第２トレイとして粘着トレイ３２を用いたが、接着剤を塗布したトレイもしくは基板であってもよい。粘着トレイ３２の代わりに接着剤を塗布したトレイ、または基板を用いることで、チップが９０度回転して直立した際に下面に接着剤が塗布される。この接着剤が乾燥する前にモジュール基板に実装することで、モジュール基板に実装する際にチップを基板に固定する接着剤を塗布する工程を省略することができる。
また、第２トレイとしてチップトレイ５０を用いてもよい。図７は、粘着トレイの代わりにチップトレイ５０を用いた場合の状態を示す概略図である。チップトレイ５０はポケットを有し、第１トレイからチップが移動してくる面がポケット５５の底面であり、ポケット５５内にチップ１０が垂直に収まる。上記実施形態の第２トレイとして粘着トレイ３２を用いた場合と同様に、第１トレイたるチップトレイ３０にチップ１０がその広い面が上になるように載置される。そして治具２０及び第２トレイたるチップトレイ５０を嵌合させる。その後、上記実施形態の第２トレイとして粘着トレイ３２を用いた場合と同様に、各トレイの上下方向の重なりが反対となるように、回転させる。この回転により、第１トレイ３０内部に配置されているチップ１０が、治具２０の傾斜に沿ってポケット５５を有するチップトレイ５０側に落ちる。第２トレイ５０のポケット５５に、チップが立った状態に収まる。治具２０から第２トレイ５０を取り外すことにより、チップ１０が立った状態のままで移動乃至保管することができる。
【００１５】
本実施形態においては、治具２０、４０の嵌合部である枠２６、４６と各トレイの嵌合部である窪み３１、３３を嵌め合わせることにより嵌合を実現しているが、治具２０及び各トレイの重ね合わせ状態を保持できる任意の手段によることができる。
ここでは、ウェハ個片化後のチップ１０を想定した例を説明したが、本発明はＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  ｐａｃｋａｇｅ）やＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏ  ｌｅａｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）など樹脂パッケージチップにも利用することができる。
ここでは、ＭＲセンサやＭＩセンサ、薄膜フラックスゲートセンサなどの基板面内方向の磁界を検出するような磁気センサを用いる３軸電子方位計について説明したが、チップ１０を立てる必要があるもの全てに利用することができる。センサであれば例えば３軸ジャイロセンサ、３軸加速度センサなどが挙げられる。また、電子部品チップに広く使用することができ、センサ以外の分野では、例えばＬＥＤ、ＬＤ等の発光素子、レンズ等の光学部品、ＣＣＤ等の受光素子、などにおいても実装状態により直立させる必要がある場合には、本発明を利用することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１  ３軸電子方位計，    ２  信号処理ＩＣ，    ３  Ｘ軸磁気センサ
４  Ｙ軸磁気センサ，    ５  Ｚ軸磁気センサ，  １０  チップ，  １１  コレット
１２  溝を有するステージ，  １３  実装基板，  １４  回転機構を有するステージ
２０  治具，  ２１  一方面，  ２２  他方面，  ２３  第１開口部
２４  第２開口部，  ２５  傾斜面，  ２６  枠，  ３０  チップトレイ
３１  窪み，  ３２  粘着トレイ，  ３３  窪み，  ３４  粘着面
３５  ポケット，  ４０  治具，  ４１  一方面，  ４２  他方面
４３  第１開口部，  ４４  第２開口部，  ４５  傾斜面，  ４６  枠
５０  チップトレイ，  ５５  チップが垂直に収まるポケット
【図１】
2011014735.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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