(57)【要約】【課題】ヘッドの反転機能を有するものであっても、反転駆動部先端での振動を小さくできるとともに、Ｚ軸駆動部の駆動用モータのモータ容量を小さくできるチップ実装装置を提供する。【解決手段】チップをピックアップするコレットを有するヘッド部と、ヘッド部を鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させるＺ軸駆動部と、ヘッド部のコレットを上向きと下向きとに反転させる反転駆動部とを備える。ヘッド部は反転駆動部の反転軸部にその軸部と直交する方向の往復動を可能に付設される。反転駆動部とＺ軸駆動部とが切り離される。ヘッド部のコレットが鉛直方向に沿って配設された状態において、Ｚ軸駆動部の駆動にてコレットがＺ軸方向に沿って往復動する。【選択図】図１
2019047057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピックアップポジションでチップをピックアップし、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするチップ実装装置において、
チップをピックアップするコレットを有するヘッド部と、ヘッド部を鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させるＺ軸駆動部と、ヘッド部のコレットを上向きと下向きとに反転させる反転駆動部とを備え、
ヘッド部が反転駆動部の反転軸部にその軸部と直交する方向の往復動を可能に付設されるとともに、反転駆動部とＺ軸駆動部とが切り離され、ヘッド部のコレットが鉛直方向に沿って配設された状態において、Ｚ軸駆動部の駆動にてコレットがＺ軸方向に沿って往復動することを特徴とするチップ実装装置。
【請求項２】
ヘッド部を水平方向のＸ軸に沿って往復駆動させるＸ軸駆動部と、ヘッド部をＸ軸と直交する水平方向のＹ軸に沿って往復駆動させるＹ軸駆動部と、ヘッド部をＸ軸およびＹ軸と直交する鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させる前記Ｚ軸駆動部とを備え、
Ｚ軸駆動部がＸ軸駆動部側又はＹ軸駆動部側に付設されていることを特徴とする請求項１に記載のチップ実装装置。
【請求項３】
ヘッド部は、コレットと、このコレットを支持するコレットホルダーと、自由状態で、コレットホルダーを上昇させる弾性部材とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ実装装置。
【請求項４】
前記Ｚ軸駆動部が、コレットホルダーを前記弾性部材の押し上げ力に抗して下方へ押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項３に記載のチップ実装装置。
【請求項５】
コレットホルダーは、反転駆動部の反転軸部をＺ軸方向にスライドしてコレットのＺ軸方向のスライドをガイドするガイドロッドを有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ実装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウェーハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。この際、一般的には、図８に示すように、水平移動動作Ａ１、Ｄ１、Ｇ１、下降動作Ｂ１、Ｅ１および上昇動作Ｃ１、Ｆ１を行うコレット１を具備するダイボンダを用いている。
【０００３】
図８に示すダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、コレット１は、水平移動を行って（Ａ１）、ピックアップポジションで下降し（Ｂ１）、半導体チップ２のピックアップを行う。この場合、ピックアップするポジションには、粘着シート３の直下にピックアップステージ５が配置され、そのピックアップステージ５内に、半導体チップ２を粘着シート３から剥離させるための突き上げピン６を上下動自在に収納配置している。そして、突き上げピン６を上昇させ、半導体チップ２の裏面を粘着シート３から剥離させてコレット１によるピックアップを容易にする。
【０００４】
その後、コレット１は上昇し（Ｃ１）、水平移動を行って（Ｄ１）、ボンディングポジションで下降し（Ｅ１）、半導体チップ２をリードフレームＬのアイランド部にボンディングを行い上昇し（Ｆ１）、水平移動を行う。この繰り返しによって、半導体チップ２を、ピックアップポジションでピックアップし、ボンディングポジションでリードフレームＬにボンディングしている。
【０００５】
ダイボンダには、薄片化されたシリコンウェハをダイシングによって個片化したダイ（部品）を供給する部品供給ステージと、部品供給ステージからピックアップヘッドによってピックアップされたダイを実装ヘッドに受け渡すために仮置きする部品中継ステージと、実装ヘッドによってダイを基板にボンディングする部品実装ステージの３つの作業ステージを備えているものがある。さらには、ピックアップヘッドはピックアップしたダイのフェイス（回路形成面）の向きを変換するために吸着ノズルの向きを上下に反転可能に備えているものがある（特許文献１〜特許文献５）。
【０００６】
吸着ノズルの向きを上下に反転させるダイボンダ（チップ実装装置）は、図６と図７に示すように、ピックアップヘッド７を有する反転軸駆動部８と、この反転軸駆動部８を支持する支持部材９と、支持部材９をＺ軸方向（鉛直方向）に沿って上下動させるＺ軸駆動部１０と、支持部材９を、Ｘ軸方向（Ｚ軸方向と直交する水平方向）に沿って往復動させるＸ軸駆動部１１と、支持部材９を、Ｙ軸方向（Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する水平方向）に沿って往復動させるＹ軸駆動部１２とを備える。
【０００７】
反転軸駆動部８は、θ軸モータ１５と、このモータ１５の出力軸に連設されるピックアップヘッド７とを備えたものである。ピックアップヘッド７は、ヘッド支持部１６と、このヘッド支持部１６にて支持される吸着コレット１７とを備える。
【０００８】
Ｚ軸駆動部１０は、図示省略のＺ軸モータと、このＺ軸モータの回転を上下動に変換する変換機構（図示省略）とを備え、この変換機構に支持部材９が連結されている。また、支持部材９は平板体からなり、Ｚ軸ガイド機構２０を介して基板２１に付設されている。Ｚ軸ガイド機構２０は、一対のリニアガイド２２，２２からなる。このリニアガイド２２は、基板２１に上下方向に沿って配設されるガイドレール２２ａと、このガイドレール２２ａに嵌合して上下方向にスライドするスライダ２２ｂとを有する。そして、スライダ２２ｂが支持部材９に固定されている。このため、Ｚ軸駆動部１０の図示省略のＺ軸モータが駆動すれば、支持部材９、延いては反転軸駆動部８が上下動する。
【０００９】
Ｘ軸駆動部１１は、図示省略のＸ軸モータと、このＸ軸モータの駆動にて、Ｘ軸方向に往復動するステージ２４と、Ｘ軸モータの駆動力をステージ２４に伝達する動力伝達機構（図示省略）とを備える。なお、ステージ２４は、Ｘ軸ガイド機構２３にてＸ軸方向の往復動がガイドされる。Ｘ軸ガイド機構２３は、一対のリニアガイド２５，２５からなる。このリニアガイド２５は、基台２６に水平方向（Ｘ軸方向）に沿って配設されるガイドレール２５ａと、このガイドレール２５ａに嵌合してＸ軸方向にスライドするスライダ２５ｂとを有する。そして、スライダ２５ｂがステージ２４に固定されている。
【００１０】
Ｙ軸駆動部１２は、図示省略のＹ軸モータと、このＹ軸モータの駆動にて、Ｙ軸方向に往復動するステージ２８と、Ｙ軸モータの駆動力をステージに伝達する動力伝達機構（図示省略）とを備える。なお、ステージ２８は、Ｙ軸ガイド機構２９にてＹ軸方向の往復動がガイドされる。Ｙ軸ガイド機構２９は、一対のリニアガイド３０，３０からなる。このリニアガイド３０は、ステージ２４に水平方向（Ｙ軸方向）に沿って配設されるガイドレール３０ａと、このガイドレール３０ａに嵌合してＹ軸方向にスライドするスライダ３０ｂとを有する。そして、スライダ３０ｂがステージ２８に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−９３３２１号公報
【特許文献２】特許第４７５２８８８号公報
【特許文献３】特許第５１０４６８５号公報
【特許文献４】特許第４７５２８８９号公報
【特許文献５】特許第４８６２８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、図６及び図７に示す従来のものでは、Ｚ軸駆動部１０に反転軸駆動部８の駆動用モータ等を搭載する必要がある。このため、Ｚ軸駆動部１０の駆動用モータの負荷が大きくなり、動作時に先端振動が大きくなる。また、高速動作させるために、Ｚ軸駆動部の駆動用モータのモータ容量を大きくする必要がある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、ヘッドの反転機能を有するものであっても、反転駆動部先端での振動を小さくできるとともに、Ｚ軸駆動部の駆動用モータのモータ容量を小さくできるチップ実装装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のチップ実装装置は、ピックアップポジションでチップをピックアップし、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするチップ実装装置において、チップをピックアップするコレットを有するヘッド部と、ヘッド部を鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させるＺ軸駆動部と、ヘッド部のコレットを上向きと下向きとに反転させる反転駆動部とを備え、ヘッド部が反転駆動部の反転軸部にその軸部と直交する方向の往復動を可能に付設されるとともに、反転駆動部とＺ軸駆動部とが切り離され、ヘッド部のコレットが鉛直方向に沿って配設された状態において、Ｚ軸駆動部の駆動にてコレットがＺ軸方向に沿って往復動するものである。
【００１５】
本発明のチップ実装装置によれば、ヘッド部のコレットを上向きと下向きとに反転させる反転駆動部とを備えているので、ピックアップしたダイ（チップ）のフェイス（回路形成面）の向きを変換することができる。しかも、反転駆動部とＺ軸駆動部とが切り離されるので、Ｚ軸駆動部に反転駆動部を付設しないで済む。このため、Ｚ軸駆動部の小型化・軽量化を達成でき、Ｚ軸駆動部の負荷重量を軽くできる。
【００１６】
また、ヘッド部を水平方向のＸ軸に沿って往復駆動させるＸ軸駆動部と、ヘッド部をＸ軸と直交する水平方向のＹ軸に沿って往復駆動させるＹ軸駆動部と、ヘッド部をＸ軸およびＹ軸と直交する鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させる前記Ｚ軸駆動部とを備え、Ｚ軸駆動部がＸ軸駆動部側又はＹ軸駆動部側に付設されているものであってもよい。
【００１７】
このように設定することによって、ヘッド部を、ＸＹＺの３次元に移動させることができ、チップ実装工程が安定する。また、Ｚ軸駆動部がＸ軸駆動部側又はＹ軸駆動部側に付設され、Ｚ軸駆動部の動作が安定する。
【００１８】
ヘッド部は、コレットと、このコレットを支持するコレットホルダーと、自由状態で、コレットホルダーを上昇させる弾性部材とを備えたものであってもよい。この場合、Ｚ軸駆動部が、コレットホルダーを前記弾性部材の押し上げ力に抗して下方へ押圧する押圧部材を備えたもので構成できる。このように構成することによって、自由状態では、弾性部材にてコレットを上昇させた状態とできる。この状態から押圧部材にて、コレットホルダーを弾性部材の押し上げ力に抗して下方へ押圧すれば、コレットを下降させた状態とできる。また、この下降状態から押圧部材の下方へ押圧力を解除すれば、弾性部材の復元力でもって、コレットが上昇する。
【００１９】
コレットホルダーは、反転駆動部の反転軸部をＺ軸方向にスライドしてコレットのＺ軸方向のスライドをガイドするガイドロッドを有するものであってもよい。このように、ガイドロッドを有するものであれば、コレットの上下動が安定する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のチップ実装装置は、Ｚ軸駆動部の小型化及び軽量化を図ることができ、これによって、Ｚ軸負荷重量を軽くすることができ、動作時の振動抑制・モータ容量（Ｚ軸駆動部の駆動用モータのモータ容量）の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示すチップ実装装置のヘッド部を示し、（ａ）は拡大正面図であり、（ｂ）は拡大断面図である。
【図２】図１に示すチップ実装装置のヘッド部の斜視図である。
【図３】図１に示すチップ実装装置を背面側から見た要部斜視図である。
【図４】図１に示すチップ実装装置のＸ軸駆動部とＹ軸駆動部とを示す簡略側面図である。
【図５】図１に示すチップ実装装置のＸ軸駆動部とＹ軸駆動部とを示す簡略正面図である。
【図６】従来のチップ実装装置のＸ軸駆動部とＹ軸駆動部とＺ軸駆動部とを示す簡略側面図である。
【図７】従来のチップ実装装置のＸ軸駆動部とＹ軸駆動部とＺ軸駆動部とを示す簡略正面図である。
【図８】従来のチップ実装装置のダイボンダを示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２３】
このチップ実施装置は、ピックアップポジションでチップ（図示省略）をピックアップし、このピックアップしたチップをボンディングポジションに搬送し、このボンディングポジションでチップをボンディングするものである。
【００２４】
チップ実施装置は、チップをピックアップするコレット３１を有するヘッド部３２（図１（ａ）（ｂ）及び図２参照）と、ヘッド部３２を水平方向のＸ軸に沿って往復駆動させるＸ軸駆動部３３（図４及び図５参照）と、ヘッド部３２をＸ軸と直交する水平方向のＹ軸に沿って往復駆動させるＹ軸駆動部３４（図４及び図５参照）と、ヘッド部３２をＸ軸およびＹ軸と直交する鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させるＺ軸駆動部３５（図３参照）と、ヘッド部３２のコレット３１を上向きと下向きとに反転させる反転駆動部３６（図２及び図４参照）とを備える。
【００２５】
Ｘ軸駆動部３３は、図４及び図５に示すように、図示省略のＸ軸モータと、このＸ軸モータの駆動にて、Ｘ軸方向に沿って基台４３上を往復動するテーブル４１と、Ｘ軸モータの駆動力をテーブル４１に伝達する伝達機構（例えば、ボール・ナット機構）（図示省略）とを備える。
【００２６】
Ｙ軸駆動部３４は、図示省略のＹ軸モータと、このＹ軸モータの駆動にて、Ｙ軸方向（Ｘ軸方向と直交する方向）に沿って往復動するテーブル４２と、Ｙ軸モータの駆動力をテーブル４２に伝達する伝達機構（例えば、ボール・ナット機構）（図示省略）とを備える。
【００２７】
また、テーブル４１と基台４３との間に、ガイド機構４５が設けられている。ガイド機構４５は、一対のリニアガイド４６、４６からなる。リニアガイド４６は基台４３の上面にＸ軸方向に沿って配設されるガイドレール４６ａと、このガイドレール４６ａにスライド自在に嵌合する嵌合体（スライダ）４６ｂからなる。そして、この嵌合体（スライダ）４６ｂがテーブル４１に付設されている。また、テーブル４１とテーブル４２との間にガイド機構４７が設けられている。ガイド機構４７は、一対のリニアガイド４８からなる。リニアガイド４８はテーブル４１の上面にＸ軸と直交する方向のＹ軸方向に沿って配設されるガイドレール４８ａと、このガイドレール４８ａにスライド自在に嵌合する嵌合体（スライダ）４８ｂからなる。そして、この嵌合体（スライダ）４８ｂがテーブル４２に付設されている。
【００２８】
このため、Ｘ軸駆動部３３のＸ軸モータが駆動すれば、テーブル４１とテーブル４２とが一体にＸ軸方向に沿って往復動し、Ｙ軸駆動部３４のＹ軸モータが駆動することによって、テーブル４２がＹ軸方向に沿って往復動する。
【００２９】
反転駆動部３６は、図４に示すように、θ軸モータ５５を備え、このθ軸モータ５５の出力軸に接続部材（図示省略）を介して前記ヘッド部３２が連結されている。このθ軸モータ５５は、テーブル４６に支持部材５４を介して取付られている。このため、ヘッド部３２が連結された反転駆動部３６は、Ｘ軸方向の往復動及びＹ軸方向の往復動が可能となっている。
【００３０】
ヘッド部３２は、図２に示すように、コレット３１と、コレット３１を保持するコレットホルダー５７と、コレットホルダー５７をその先端部で支持する反転軸部としてのアーム部５８とを備える。コレットホルダー５７は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、上枠５７Ａａと、下枠５７Ａｂと、上枠５７Ａａの一方の端部と下枠５７Ａｂの一方の端部とを連結する縦枠５７Ａｃとからなるコの字状の枠本体５７Ａと、この枠本体５７Ａの上枠Ａａの他方の端部と下枠５７Ａｂの他方の端部とを連結するガイドロッド５９を備える。そして、縦枠５７Ａｃとガイドロッド５９との間に吸着コレット３１が配置されている。この場合、吸着コレット３１は、その先端吸着部が下枠５７Ａｂよりも外方（下方）に突出している。また、上枠５７Ａａは、ガイドロッド５９よりもアーム部側へ突出する受け部６０が設けられている。
【００３１】
アーム部５８の先端部には、吸着コレット３１の軸方向のスライドを許容する嵌合部６１と、ガイドロッド５９の軸方向のスライドを許容する嵌合部６２とを設けている。また、このコレットホルダー５７は、吸着コレット３１の先端吸着穴が下方を向く状態では、弾性部材６３にて上方へ弾性的に押圧されている。
【００３２】
すなわち、アーム部５８側に設けられる支持部６４ａと、枠本体５７Ａ側に設けられる支持部６４ｂとが形成され、支持部６４ａに弾性部材６３の一端部が係止し、支持部６４ｂに弾性部材６３の他端部が係止している。このため、コレットホルダー５７は、吸着コレット３１の先端吸着穴が下方を向く状態では、弾性部材６３にて上方へ弾性的に押圧されていることになる。
【００３３】
Ｚ軸駆動部３５は、図示省略のＺ軸モータと、Ｚ軸モータの駆動力にて、揺動するアーム部材６６（図３参照）と、Ｚ軸モータの駆動力をアーム部材６６に伝達する伝達構造部（図示省略）とを備え、Ｙ軸駆動部３４側に付設される。アーム部材６６は、図３に示すように、第１アーム部６８ａと第２アーム部６８ｂとを有するくの字形状の本体部６８と、本体部６８の第１アーム部６８ａの先端部に連設される突起部６９とを備える。この場合、突起部６９は短円筒体乃至短円柱体からなる。また、この突起部６９は、その軸心廻りに回転自在とするのが好ましい。
【００３４】
アーム部材６６の本体部６８のかなめ部６８ｃに回転軸部７０が嵌合している。このため、Ｚ軸モータが駆動することによって、図示省略の伝達構造部を介して、回転軸部７０に伝達され、本体部６８は回転軸部７０を中心に回動（揺動）することになる。
【００３５】
このため、図１と図３に示すように、アーム部材６６の本体部６８の第１アーム部６８ａの先端の突起部６９を、コレットホルダー５７の受け部６０の上方に対応する状態から、本体部６８を揺動させることによって、突起部６９にてコレットホルダー５７の受け部６０を下方へ押圧することになる。これによって、吸着コレット３１が下方へ押圧される。また、本体部６８の第１アーム部６８ａを揺動させて、突起部６９による受け部６０の押圧を解除すれば、弾性部材６３の復元力で、コレットホルダー５７が上昇して、吸着コレット３１が上昇する。
【００３６】
ところで、アーム部材６６には、突起部６９による受け部６０への押圧力を所定圧に設定するための弾性部材７１が付設されている。この弾性部材７１は、その一端部がアーム部材６６の本体部６８の第２アーム部６８ｂの支持部に支持され、その他端部がＺ軸モータを支持している支持部材７２側の支持部に支持されている。
【００３７】
前記のように構成されたダイボンダでは、ヘッド部３２のコレット３１を上向きと下向きとに反転させる反転駆動部３６とを備えているので、ピックアップしたダイ（チップ）のフェイス（回路形成面）の向きを変換することができる。しかも、反転駆動部３６をＹ軸駆動部３４側の支持部材５４に付設されるとともに、Ｚ軸駆動部３５をＹ軸駆動部３４側に付設している。すなわち、反転駆動部３６とＺ軸駆動部３５とが切り離され、このＺ軸駆動部３５がＹ軸駆動部３４側に付設されている。このため、Ｚ軸駆動部３５に反転駆動部３６を付設しないで済み、Ｚ軸駆動部３５の小型化・軽量化を達成でき、Ｚ軸駆動部３５の負荷重量を軽くできる。
【００３８】
ヘッド部３２は、コレット３１と、このコレット３１を支持するコレットホルダー（摺動部材）５７と、自由状態で、コレットホルダー５７を上昇させる弾性部材６３とを備えたものであってもよい。この場合、Ｚ軸駆動部３５が、コレットホルダー５７を弾性部材６３の押し上げ力に抗して下方へ押圧する押圧部材としてもアーム部材６６を備えたもので構成できる。このように構成することによって、自由状態では、弾性部材６３にてコレット３１を上昇させた状態とできる。この状態からアーム部材６６にて、コレットホルダー５７を弾性部材６３の押し上げ力に抗して下方へ押圧すれば、コレットを下降させた状態とできる。また、この下降状態から押圧部材６６の下方への押圧力を解除すれば、弾性部材６３の復元力でもって、コレット３１が上昇する。
【００３９】
コレットホルダー５７は、反転駆動部３７の反転軸部５８をＺ軸方向にスライドしてコレット３１のＺ軸方向のスライドをガイドするガイドロッド５９を有するものであってもよい。このように、ガイドロッド５９を有するものであれば、コレット３１の上下動が安定する。
【００４０】
ところで、前記実施形態では、Ｚ軸駆動部３５をＹ軸駆動部３４側に付設していたが、
Ｚ軸駆動部３５をＸ軸駆動部３３側に付設するようにしてもよい。また、前記チップ実装装置では、Ｚ軸駆動部３５に加えてＸ軸駆動部３３及びＹ軸駆動部３４を有するものであった。このため、ヘッド部３２を、ＸＹＺの３次元に移動させることができ、チップ実装工程が安定する。また、Ｚ軸駆動部３５がＸ軸駆動部３３側又はＹ軸駆動部３４側に付設され、Ｚ軸駆動部３５の動作が安定する。
【００４１】
また、チップ実装装置として、Ｘ軸駆動部３３及びＹ軸駆動部３４を有さないものであってもよい。この場合、チップ実装装置として、Ｚ軸駆動部３５にてヘッド部３２を鉛直方向のＺ軸に沿って往復駆動させるとともに、反転駆動部３６にてヘッド部３２のコレットを上向きと下向きとに反転させるのみの構成となる。なお、このような構成において、前記実施形態とは相違する他の駆動機構を用いて、Ｚ軸駆動部３５をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動させるように構成してもよい。
【００４２】
本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、各駆動部に使用するモータとしては、サーボモータやステッピングモータ等を使用できる。吸着コレットの真空引きに用いる真空発生器としては、真空ポンプを使用した真空発生装置であっても、ノズルとディフューザと呼ばれる基本パーツで構成されるエジェクタ式の真空発生装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
３１   吸着コレット
３２   ヘッド部
３３   Ｘ軸駆動部
３４   Ｙ軸駆動部
３５   Ｚ軸駆動部
３６   反転駆動部
５７   コレットホルダー
５９   ガイドロッド
６３   弾性部材
６６   押圧部材（アーム部材）
【図１】
2019047057.tif 000003
【図２】
2019047057.tif 000004
【図３】
2019047057.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019047057.tif 000007
【図６】
2019047057.tif 000008
【図７】
2019047057.tif 000009
【図８】
2019047057.tif 000010