(57)【要約】【課題】この発明は供給テーブルに供給される半導体チップの高さが変化しても、ピックアップを確実に行なうことができる半導体チップの供給装置を提供することにある。【解決手段】基板に実装される半導体チップを供給する供給装置であって、  上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブル４と、上面に半導体チップを保持し供給テーブルに半導体チップを異なる高さで供給するウエハリング８或いはチップトレイ９と、ウエハリング或いはチップトレイに保持された半導体チップの高さに応じて供給テーブルの高さを設定する駆動源とを具備する。【選択図】      図４
2008047812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装される半導体チップを供給する供給装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上面に上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
この保持手段に保持された半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルの高さを設定する制御手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの供給装置。
【請求項２】
基板に実装される半導体チップを供給する供給装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上面に上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
上記供給テーブルに供給され上記保持手段に保持された半導体チップを撮像する撮像手段と、
この撮像手段によって上記保持手段に保持された半導体チップを撮像するとき、上記保持手段の種類によって異なる高さで上記供給テーブルに供給された上記半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルを上下方向に駆動してその高さを設定する制御手段と、
上記撮像手段による撮像に基いて上記保持手段に保持された半導体チップをピックアップするピックアップ手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの供給装置。
【請求項３】
上記供給テーブルに供給された半導体チップの高さを検出する検出手段を有し、
この検出手段の検出に基いて上記供給テーブルを上下駆動して上記供給テーブルの高さを制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体チップの供給装置。
【請求項４】
半導体チップを基板に実装する実装装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
上記供給テーブルに供給され上記保持手段に保持された半導体チップを撮像する撮像手段と、
この撮像手段によって上記保持手段に保持された半導体チップを撮像するとき、上記保持手段の種類によって異なる高さで上記供給テーブルに供給された上記半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルを上下方向に駆動してその高さを設定する制御手段と、
上記撮像手段による撮像に基いて上記保持手段に保持された半導体チップをピックアップするピックアップ手段と、
このピックアップ手段によって上記供給テーブルからピックアップされた半導体チップを受けて上記基板に実装する実装手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板に実装される半導体チップを供給するための供給装置及びこの供給装置によって供給された半導体チップを実装する実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを基板に実装するダイボンダやインナリードボンダ或いはフリップチップボンダなどの実装装置においては、上記基板を搬送して所定の位置で位置決めする搬送手段が設けられている。この搬送手段によって位置決めされた基板には実装ツールによって上記半導体チップが実装される。
【０００３】
上記半導体チップは供給装置によって上記実装ツールに受け渡される。供給装置は供給テーブルを有し、この供給テーブルに上記半導体チップが供給される。供給テーブルに半導体チップを供給する場合、ウエハリングやチップトレイが用いられる。
【０００４】
ウエハリングを用いる場合、そのウエハリングには樹脂製シートが保持される。この樹脂製シートには賽の目状に多数の半導体チップに分断された半導体ウエハが貼着されている。そして、上記ウエハリングを上記供給テーブルに供給してから、上記樹脂製シートを引き伸ばすことで、隣り合う半導体チップ間に所定の隙間を形成する。
【０００５】
それによって、半導体チップは上記ウエハリングからピックアップツールによってピックアップ可能な状態になるから、半導体チップを上記ピックアップツールによって１つずつピックアップすることができる。ピックアップした半導体チップは実装ツールに受け渡され、その実装ツールは半導体チップを基板に実装することになる。  
一方、チップトレイを用いる場合、半導体ウエハを予め多数の半導体チップに分割した後、それらの半導体チップを上記チップトレイに行列状に設けられた複数の収容凹部にそれぞれ収容する。収容凹部に半導体チップが収容されたチップトレイは供給テーブルに供給載置される。  
そして、上記チップトレイの収容凹部に収容された半導体チップはピックアップツールによってピックアップされて実装ツールに受け渡され、基板に実装されることになる。
【０００６】
半導体チップをピックアップするためにウエハリングを用いる技術は特許文献１に示されている。すなわち、特許文献１には基台に対して回転台を回転駆動可能に設け、この回転台にウエハリングを保持してシートを引き伸ばすための引き伸ばし装置を設けるようにしている。
【特許文献１】特開平９−１９０９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記供給テーブルにウエハリング或いはチップトレイのいずれかを選択的に供給載置すると、上記ウエハリングに保持された半導体チップと、上記チップトレイの収容凹部に収容された半導体チップとでは、ウエハリングとトレイの厚さが異なるなどのことによって供給テーブルに供給された半導体チップの上面の高さに差異が生じる。
【０００８】
一方、上記半導体チップをピックアップツールによってピックアップするとき、ピックアップする半導体チップは撮像カメラによって撮像し、その撮像に基いて半導体チップの位置を認識する。そして、その位置認識によってピックアップツールをＸ、Ｙ方向に対して位置決めしてピックアップするようにしている。
【０００９】
しかしながら、上記供給テーブルへの半導体チップの供給を、ウエハリングからチップトレイに変更したり、或いはその逆に変更することで、上記半導体チップの上面の高さが変化すると、半導体チップの上面が上記撮像カメラの焦点位置からずれることになる。
【００１０】
半導体チップの上面が撮像カメラの焦点位置からずれると、ピックアップする半導体チップを撮像カメラによって確実に撮像することができなくなる。その結果、撮像カメラの撮像に基いてピックアップツールをピックアップされる半導体チップに対して精密に位置決めできなくなるから、半導体チップのピックアップを確実に行なうことができなくなったり、半導体チップをピックアップツールによってピックアップした後、ピックアップツールから実装ツールへ受け渡す際、その受け渡し精度が低下するということもある。
【００１１】
特許文献１には上述したように半導体チップが貼着されたシートが張設されたウエハリングを引き伸ばし装置に供給することが示されている。しかしながら、半導体チップを供給するために、ウエハリング或いはチップトレイのいずれかの保持手段を選択的に利用するこが示されていないばかりか、保持手段の種類を変更することで半導体チップの上面の高さが変化した場合、その高さが一定になるよう調整するということも示されていない。
【００１２】
したがって、特許文献１に示された装置では、供給テーブルに供給される半導体チップの上面の高さが変化した場合、その半導体チップのピックアップやピックアップ後の受け渡しを精度よく行なうことができない。
【００１３】
この発明は、供給テーブルに供給される半導体チップの上面の高さが変化した場合、その高さが一定になるよう調整することができるようにした半導体チップの供給装置及びその供給装置が用いられた実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、基板に実装される半導体チップを供給する供給装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上面に上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
この保持手段に保持された半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルの高さを設定する制御手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの供給装置にある。
【００１５】
この発明は、基板に実装される半導体チップを供給する供給装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
上記供給テーブルに供給され上記保持手段に保持された半導体チップを撮像する撮像手段と、
この撮像手段によって上記保持手段に保持された半導体チップを撮像するとき、上記保持手段の種類によって異なる高さで上記供給テーブルに供給された上記半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルを上下方向に駆動してその高さを設定する制御手段と、
上記撮像手段による撮像に基いて上記保持手段に保持された半導体チップをピックアップするピックアップ手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの供給装置にある。
【００１６】
上記供給テーブルに供給された半導体チップの高さを検出する検出手段を有し、
この検出手段の検出に基いて上記供給テーブルを上下駆動して上記供給テーブルの高さを制御することが好ましい。
【００１７】
この発明は、半導体チップを基板に実装する実装する実装装置であって、
上下方向及び水平方向のうち、少なくとも上下方向に上下駆動手段によって駆動可能に設けられた供給テーブルと、
上記半導体チップを保持し上記供給テーブルに上記半導体チップを異なる高さで供給する複数種の保持手段と、
上記供給テーブルに供給され上記保持手段に保持された半導体チップを撮像する撮像手段と、
この撮像手段によって上記保持手段に保持された半導体チップを撮像するとき、上記保持手段の種類によって異なる高さで上記供給テーブルに供給された上記半導体チップの高さに応じて上記供給テーブルを上下方向に駆動してその高さを設定する制御手段と、
上記撮像手段による撮像に基いて上記保持手段に保持された半導体チップをピックアップするピックアップ手段と、
このピックアップ手段によって上記供給テーブルからピックアップされた半導体チップを受けて上記基板に実装する実装手段と
を具備したことを特徴とする半導体チップの実装装置にある。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、供給テーブルに供給される半導体チップの上面の高さが変化した場合、その高さを所定の高さに設定することができる。そのため、供給テーブルに供給された半導体チップの撮像及びその撮像に基くピックアップを確実に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。  
図１は実装装置としてのフリップチップボンダの側面図、図２は平面図であって、このフリップチップボンダは横断面形状が前後方向に沿って細長い矩形状をなした箱型状の装置本体１を備えている。この装置本体１の前後方向中途部の所定の高さ位置には、所定間隔で平行に離間した搬送手段としての一対のガイドレール２が幅方向に沿って配置されている。
【００２０】
一対のガイドレール２にはリードフレームや樹脂製テープなどの基板Ｗが移動可能に支持される。ガイドレール２に支持された基板Ｗは、図示しない搬送機構によって上記ガイドレール２に沿ってピッチ送りされるようになっている。
【００２１】
図１に示すように上記装置本体１には、カセット３と供給テーブル４とが上記ガイドレール２の配置方向に対して直交する、装置本体１の前後方向に沿って配置されている。つまり、カセット３は装置本体１の前端側に設置され、供給テーブル４はガイドレール２よりも装置本体１の前端側で、上記カセット３と上記ガイドレール２との間に設置されている。
【００２２】
上記カセット３は第１の上下駆動機構６によって上下駆動されるカセットテーブル７上に載置されていて、内部には図２に示すように複数（１つのみ図示）のウエハリング８又は図３に示すチップトレイ９が上下方向に所定間隔で収納保持されている。上記カセット３に収納されたウエハリング８又はチップトレイ９は、このカセット３の一側面から出し入れ可能となっている。
【００２３】
上記ウエハリング８には図示しない樹脂シートが張設されている。この樹脂シートには半導体ウエハ１１が貼着されている。この半導体ウエハ１１は賽の目状に分断されて多数の半導体チップ１２となっている。
【００２４】
上記チップトレイ９には図３と図４に示すように複数の収容凹部１０が格子状に形成されている。チップトレイ９の各収容凹部１０には半導体ウエハ１１を分断した半導体チップ１２がそれぞれ１つずつ収容されている。  
なお、上記ウエハリング８と上記チップトレイ９は半導体チップ１２を保持する保持手段を構成している。
【００２５】
上記供給テーブル４は図１に示すように第２の上下駆動機構１３と、水平駆動機構１４とによってＺ方向及びＸ、Ｙ方向に駆動されるようになっている。なお、供給テーブル４をθ方向に駆動できるようにしてもよい。
【００２６】
上記供給テーブル４は側面形状がＬ字状であって、その垂直な一辺の一側面の幅方向の両端部（一端部のみ図示）には上下方向に所定間隔で離間したそれぞれ一対の受け部１５が設けられ、他側面の幅方向の中央部にはめねじ体１６が設けられている。このめねじ体１６にはねじ軸１７が軸線を垂直にして螺合されている。このねじ軸１７の下端には従動プーリ１８が嵌着されている。
【００２７】
上記水平駆動機構１４はＸ、Ｙ方向に駆動される設置テーブル２１を有し、この設置テーブル２１には上記第２の上下駆動機構１３を構成するガイド体２２が立設されている。このガイド体２２の垂直部の一側面には上記供給テーブル４に設けられた上記受け部１５がスライド可能に係合する一対のガイドレール２４（一方のみ図示）が上下方向に沿って設けられている。それによって、上記供給テーブル４は上下方向に移動可能になっている。
【００２８】
上記ガイドレール２４の他側面には駆動源２５が設けられている。この駆動源２５の出力軸２５ａには駆動プーリ２５ｂが設けられている。この駆動プーリ２５ｂと上記ねじ軸１７に設けられた従動プーリ１８とにはベルト２６が張設されている。それによって、上記駆動源２５が作動して上記ねじ軸１７が回転されれば、その回転方向に応じて上記供給テーブル４が上昇方向或いは下降方向に駆動されるようになっている。
【００２９】
図２に示すように、上記装置本体１内の幅方向一側には上記カセット３に対してウエハリング８を出し入れするための出し入れ装置３１が設けられている。この出し入れ装置３１は上記装置本体１内の幅方向一側に前後方向に沿って設けられたレール３２を有する。このレール３２には可動体３３が移動可能に設けられている。
【００３０】
上記可動体３３は、上記レール３２に設けられたコイルと、上記可動体３３に設けられた磁石（ともに図示せず）とで構成されたリニアモータによって上記レール３２に沿って駆動されるようになっている。
【００３１】
上記可動体３３には図示しない支柱が立設され、この支柱の上端にはアーム３５が基端を固定して水平に設けられている。このアーム３５の先端は上記装置本体１の幅方向中央に延出されていて、その先端にはチャック３６が設けられている。それによって、上記チャック３６は装置本体１の幅方向中央部を前後方向に沿って駆動されるようになっている。
【００３２】
上記チャック３６は上記ガイドレール２の下面を通過する高さに設けられ、前進方向である、装置本体１の前方に駆動されると、上記カセット３内に入り込んで、チャック３６と同じ高さに位置決めされたウエハリング８又はチップトレイ９を挟持できるようになっている。ウエハリング８又はチップトレイ９を挟持したチャック３６は後退方向に駆動され、そのウエハリング８又はチップトレイ９を上記供給テーブル４の上面に供給する。
【００３３】
このとき、供給テーブル４の上面の高さは、上記ガイドレール２の下面を通過する上記チャック３６の下端よりもわずかに低い位置に設定される。つまり、チャック３６を前後方向に駆動できる高さに位置決めされる。  
なお、図２はカセット３に収容されたウエハリング８と、カセットから引き出された供給テーブル４に供給されたウエハリング８を示している。
【００３４】
上記供給テーブル４には図１に鎖線で示す開口部３７が形成されていて、この開口部３７と対向する上記供給テーブル４の下面側には突き上げピン３８を有する突き上げ装置３９が配置されている。
【００３５】
上記突き上げピン３８は上下方向に駆動される。それによって、供給テーブル４に上記ウエハリング８を供給載置した状態で、上記突き上げピン３８を上昇方向に駆動すれば、上記ウエハリング８に樹脂シートによって保持された多数の半導体チップ１２のうちの１つが上記突き上げピン３８によって樹脂シートを弾性変形させながら突き上げられる。
【００３６】
上記突き上げ装置３９は固定的に設けられ、この突き上げ装置３９に対して上記供給テーブル４、つまりピックアップされた半導体チップ１２がＸ、Ｙ方向に位置決めされる。供給テーブル４のＸ、Ｙ方向の位置決めは、この供給テーブル４の上方に配置された撮像カメラ４１の撮像に基いて行なわれる。
【００３７】
すなわち、撮像カメラ４１は供給テーブル４に供給されたウエハリング８を撮像する。撮像カメラ４１の撮像信号は図４に示すように画像処理部を有する制御装置４２に出力される。制御装置４２が撮像カメラ４１からの撮像信号を処理し、その撮像信号に基いて供給テーブル４をＸ、Ｙ方向に駆動し、上記突き上げピン３８で突き上げられる半導体チップ１２、つまりピックアップされる半導体チップ１２を所定の位置に位置決めする。
【００３８】
それによって、上記突き上げピン３８によって位置決めされた半導体チップ１２が突き上げられることになる。なお、突き上げピン３８によって突き上げられる半導体チップ１２の位置は一定である。
【００３９】
一方、上記供給テーブル４にはウエハリング８に代わって上記チップトレイ９が供給されることがある。供給テーブル４にチップトレイ９が供給された場合、同じくチップトレイ９が上記撮像カメラ４１によって撮像され、その撮像信号によって上記制御装置４２はピックアップする半導体チップ１２が所定の位置になるよう、上記供給テーブル４をＸ、Ｙ方向に駆動する。
【００４０】
突き上げピン３８によって突き上げられた半導体チップ１２又は上記チップトレイ９のピックアップ位置に位置決めされた半導体チップ１２はピックアップツール４３によって吸着保持（ピックアップ）される。このピックアップツール４３は支軸４４を支点とする回転方向及びＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動可能となっている。
【００４１】
そして、上記突き上げピン３８によって突き上げられた半導体チップ１２が上記ピックアップツール４３によって吸着されると、このピックアップツール４３は支軸４４を支点として図１に矢印θで示す方向に１８０度回転する。
【００４２】
それによって、ピックアップツール４３に保持された半導体チップ１２は上下方向の向きが逆になるよう反転させられることになる。つまり、半導体チップ１２はピックアップツール４３によって吸着された面である、回路パターン及びバンプ（ともに図示せず）が形成された面が下向きになる。
【００４３】
ピックアップツール４３によって反転された半導体チップ１２は実装ツール４５に受け渡される。この実装ツール４５はガイド体４６に沿ってＸ、Ｙ方向に駆動可能であるとともに、Ｚテーブル４７によってＺ方向に駆動可能となっている。そして、上記ピックアップツール４３から半導体チップ１２を受けると、この半導体チップ１２を上記ガイドレール２に保持された上記基板Ｗの上方の実装位置に位置決めする。
【００４４】
ついで、ピックアップツール４３は下降方向に駆動されて半導体チップ１２を上記基板Ｗに実装する。このとき、基板Ｗの半導体チップ１２が実装される部位の下面はＺ方向に駆動される実装ステージ４８によって支持される。
【００４５】
上記供給テーブル４に半導体チップ１２を供給する際、ウエハリング８によって供給する場合と、チップトレイ９によって供給する場合とでは、たとえばウエハリング８とチップトレイ９との厚さの差などによって供給テーブル４に供給された半導体チップ１２の上面の高さが異なってくる。
【００４６】
つまり、半導体チップ１２を保持した保持手段としてのウエハリング８によって半導体チップ１２を供給した場合と、チップトレイ９によって供給した場合との高さの差が事前に判明している場合には、カセット３を交換した時点でそのことを制御装置４２に入力する。それによって、制御装置４２は第２の上下駆動機構１３の駆動源２５を駆動し、供給テーブル４に供給される半導体チップ１２の上面の高さが一定になるよう、上記供給テーブル４の高さを制御する。
【００４７】
半導体チップ１２を供給する手段をウエハリング８からチップトレイ９或いはその逆に変えたときの高さの差が分からない場合には、上記供給テーブル４の上方に設けられたレーザ変位計などの高さ検出センサ５１によって供給テーブル４に供給された半導体チップ１２の上面の高さを検出する。
【００４８】
高さ検出センサ５１によって検出された半導体チップ１２の高さは上記制御装置４２に入力される。それによって、制御装置４２は上記第２の上下駆動機構１３の駆動源２５を作動させ、上記供給テーブル４に供給された半導体チップ１２の上面が所定の高さになるよう、上記供給テーブル４を上昇方向或いは下降方向に駆動する。
【００４９】
このように、供給テーブル４に半導体チップ１２を供給する場合、ウエハリング８に保持された樹脂シートに保持された半導体チップ１２を供給する場合と、チップトレイ９に収容保持された半導体チップ１２を供給する場合とでは、図４にｈで示すようにそれぞれの半導体チップ１２の上面の高さに差が生じる。
【００５０】
半導体チップ１２の上面の高さが異なると、その上面が撮像カメラ４１の焦点位置からずれ、鮮明な画像が得られなくなることがある。その場合、撮像カメラ４１からの撮像信号を制御装置４２によって画像処理しても、半導体チップ１２に設けられた図示しないマークの撮像に基くＸ、Ｙ方向の位置認識に誤差が生じることがある。
【００５１】
しかしながら、供給テーブル４に供給される半導体チップ１２の上面の高さが変化した場合、その高さの差が既知である場合にはその差に応じて制御装置４２が供給テーブル４を駆動して高さを設定する。半導体チップ１２の上面の高さが未知の場合には半導体チップ１２の上面の高さを高さ検出センサ５１によって検出し、その検出に基いて制御装置４２が駆動源２５を駆動して供給テーブル４の高さを設定する。
【００５２】
したがって、半導体チップ１２を供給テーブル４の上面に、ウエハリング８或いはチップトレイ９のどちらで供給するかによってその上面の高さが変化しても、供給テーブル４を駆動することによって半導体チップ１２の上面の高さを一定、つまり撮像カメラ４１の焦点位置に合うよう位置決めすることができる。
【００５３】
そのため、ピックアップする半導体チップ１２を撮像カメラ４１によって確実に撮像することができるから、その撮像に基いて上記半導体チップ１２をピックアップ位置に高い精度で位置決めすることができる。
【００５４】
半導体チップ１２をピックアップ位置に高い精度で位置決めすることができれば、ピックアップツール４３による上記の半導体チップ１２のピックアップ及びピックアップツール４３から実装ツール４５への受け渡しも高い精度で確実に行なうことができるから、実装ツール４５による基板Ｗへの実装精度も向上させることができる。
【００５５】
上記実施の形態では実装装置としてフリップチップボンダを例に挙げたが、実装装置はフリップチップボンダに限定されず、ダイボンダやインナリードボンダであってもこの発明を適用することができる。
【００５６】
ダイボンダやインナリードボンダの場合、ピックアップツールによって半導体チップを反転させず実装するため、ウエハステージに供給された半導体チップを実装ツールによって直接ピックアップして実装すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の側面図。
【図２】図１に示す実装装置の概略的構成を示す平面図。
【図３】チップトレイが収容されたカセットを示す図。
【図４】ウエハリングに保持された半導体チップを供給テーブルに供給したときと、チップトレイに保持された半導体チップを供給テーブルに供給したときにそれぞれの半導体チップに高さの差が生じることを説明するための図。
【図５】制御装置による制御系統を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５８】
４…供給テーブル、８…ウエハリング（保持手段）、９…チップトレイ（保持手段）、１１…半導体ウエハ、１２…半導体チップ、１３…第２の上下駆動機構、２５…駆動源、４１…撮像カメラ、４２…制御装置、４５…実装ツール、５１…高さ検出センサ。
【図１】
2008047812.tif 000003
【図２】
2008047812.tif 000004
【図３】
2008047812.tif 000005
【図４】
2008047812.tif 000006
【図５】
2008047812.tif 000007