(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性フィルムに付着する構成要素（１０５）群を連続してホスト自動ピックアンドプレース装置に移送するための幅狭のフォームファクターのダイフィーダ（１００）であって、
前記可撓性フィルムを垂直状態に支持するサポート（１１０）と；
前記可撓性フィルムに近接するドロップゾーン（１７３）と；
前記ホスト自動ピックアンドプレース装置がアクセス可能な構成要素ピックアップ位置（１７６）と；
前記ドロップゾーン（１７３）と前記構成要素ピックアップ位置（１７６）との間において、水平に伸びるコンポーネントコンベヤベルト（１７０）と；
前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）の進行方向に移動可能かつ当該進行方向の軸回りに回動可能であって、前記可撓性フィルムに近接する前記ドロップゾーン（１７３）において、前記可撓性フィルム上の構成要素（１０５）群から選択した構成要素を取外し、かつ、前記選択した構成要素を前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）上に置くように動作するピックヘッド（１５０）と；
前記コンポーネントコンベヤ（１７０）および前記ピックヘッド（１５０）の動作を独立に制御することで、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の複数の前記構成要素を同時に前記構成要素ピックアップ位置（１７６）に向けて移送しながら、前記可撓性フィルムから取り外した前記構成要素を前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の所望の位置に置くことを可能とする、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）および前記ピックヘッド（１５０）を制御する制御ユニット（１０１）と；
から成ることを特徴とする、前記幅狭のフォームファクターのダイフィーダ。
【請求項２】
前記構成要素（１０５）群は、前記可撓性フィルム上に２次元パターンに配置され、また、前記ダイフィーダは、さらに、前記ピックヘッド（１５０）および前記可撓性フィルムのうちの少なくとも１つを駆動する手段を有し、その結果、前記ピックヘッド（１５０）が、前記構成要素群の何れの構成要素に対してもアクセス可能である、請求項１に記載のダイフィーダ。
【請求項３】
前記構成要素群に近接する空間領域は、前記可撓性フィルムによって第１サイドと第２サイドに区画され、その第１サイドは、前記構成要素群を含んでいて前記構成要素群が付着する面の側に広がる領域であり、その第２サイドは、前記可撓性フィルムの反対側において前記第１サイドの反対側に広がる領域であって、前記ピックヘッド（１５０）が、前記構成要素群の存する前記第１サイド側に配置されるダイフィーダ（１００）であって、
前記構成要素群の存在する側とは反対側の前記第２サイドに位置決めされたストリップヘッド（１３０）をさらに具備し；
前記ストリップヘッドは、前記ピックヘッド（１５０）に対応する位置を維持し、その結果、前記ストリップヘッドから前記ピックヘッドに伸びる想像線は、前記可撓性フィルムの面に直交し；
前記ストリップヘッドは、前記可撓性フィルムから選択した構成要素を取外すために、前記選択した構成要素に向って、前記ストリップヘッドから伸びるように動作する少なくとも１本のピン（１３４）から成るピン構造を有していて、前記選択した構成要素を前記ピックヘッドへ渡し；
前記ピックヘッドはサクションポート（１５２）を有していて、それを真空状態にすることにより、前記選択した構成要素を前記サクションポートにおいて保持させるように動作する、請求項２に記載のダイフィーダ。
【請求項４】
さらにフリップヘッド（１４０）を含み、
前記ピックヘッド（１５０）は、前記選択した構成要素を前記可撓性フィルムから取外し可能であって、前記選択して取外した構成要素を、従来のノンフリップ方式で前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）上に置くように動作すると共に、前記選択して取外した構成要素を前記フリップヘッド（１４０）へ渡すように動作可能であり、
前記フリップヘッド（１４０）は、前記ピックヘッドから前記選択した構成要素を回収し、前記回収した構成要素をフリップ方式で前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）上に連続的に載置可能である、請求項３に記載のダイフィーダ。
【請求項５】
前記ストリップヘッド（１３０）は、前記選択した構成要素を取り囲む前記可撓性フィルムの領域を安定的に保持し、次いで、前記ストリップヘッド（１３０）は、前記選択した構成要素を取出すよう動作する、請求項３又は４に記載のダイフィーダ。
【請求項６】
前記構成要素群のある前記第１サイドに位置するピックヘッド（１５０）を支持するための第１アームと、前記第２サイドに位置する前記ストリップヘッド（１３０）を支持するための第２アームとを有していて、前記ピックヘッドと前記ストリップヘッドとの間のアラインメントを維持するフォーク型サポート構造（１２５）を含む、請求項３乃至５の何れかに記載のダイフィーダ。
【請求項７】
前記フォーク型サポート（１２５）が、前記第１サイドおよび第２サイドに平行で、かつ、水平な水平軸線に沿ってのみ移動するように取り付けられ、また、前記構成要素サポートが、前記第１サイドおよび第２サイドに平行であって前記水平軸線に直交する垂直軸線に沿ってのみ移動するように取付けられたダイフィーダであって、
前記フォーク型サポート（１２５）を前記水平軸線に沿って位置決めする第１自動位置決めアクチュエータ（１２２）と；
前記可撓性フィルムを前記垂直軸線に沿って位置決めする第２自動位置決めアクチュエータ（１１２）と；
前記コンベヤベルト（１７０）を前進および後退方向に動作させるコンベヤベルトモータ（１７７）と；
前記選択した構成要素を精密に位置決めし、かつ、検査するために、前記フォーク型サポートの第１アームに取り付けられたカメラ（１６０）を有する機械的視覚システムと、
をさらに具備して成る、請求項６に記載のダイフィーダ。
【請求項８】
前記可撓性フィルムを支持するための前記サポート（１１０）の周囲を保持することによって前記可撓性フィルムの大きさを画定するフレーム（１１１）をさらに具備したダイフィーダであって、
前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）は、その伸張状態を保持する２つのプーリ間に配置され、前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）が摺動するデッキ（２８３）をさらに備え、
前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）は、前記フレーム（１１１）の第１の側面に対して平行に、かつ、その側面に沿って前記フレーム（１１１）の横幅方向に伸びる前記ドロップゾーン（１７３）を含み、前記ドロップゾーンを越えて、その先のピックアップ位置（１７６）まで、一方向に伸長する、請求項１乃至７の何れかに記載のダイフィーダ。
【請求項９】
前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）の戻り部に隣接して配置された少なくとも１本のブラシ（１９１）からなるクリーニング装置（１９０）を備え、
前記クリーニング装置は、前記少なくとも１本のブラシに対して前記コンポーネントコンベヤベルトを押さえる磁石（１９３）をさらに含み、前記コンポーネントコンベヤベルト表面のメタル系、および、磁力系粒子の除去を助ける、請求項１乃至８の何れかに記載のダイフィーダ。
【請求項１０】
ダイフィーダ（１００）を使用して、可撓性フィルムから構成要素を取外し、該構成要素をピックアップ位置（１７６）に送る方法であって、
前記ダイフィーダ（１００）の、コンポーネントコンベヤベルト（１７０）の進行方向に移動可能かつ当該進行方向の軸回りに回動可能なピックヘッド（１５０）を用いて、垂直状態に支持された前記可撓性フィルムから前記構成要素を抜き出す工程と、
前記構成要素を、前記ピックヘッド（１５０）により、前記可撓性フィルムに近接する前記ダイフィーダ（１００）のドロップゾーン（１７３）において前記ダイフィーダ（１００）の前記コンポーネントコンベヤベルト（１７０）上に直接載置する工程と、
後続の、前記構成要素の組立システムによる回路板上への取り付けの検査のために、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）および前記ピックヘッド（１５０）の動作を独立に制御して、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の複数の前記構成要素を同時に前記構成要素ピックアップ位置（１７６）に向けて移送しながら、前記可撓性フィルムから取り外した前記構成要素を前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の所望の位置に置くことを可能にするために、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）と前記ピックヘッド（１５０）とを独立に制御する工程と
から成る方法。
【請求項１１】
前記構成要素を抜き出す工程が、
機械的視覚（１６０）を用いて前記構成要素の精密な位置を位置決めし；
前記構成要素に対して前記ピックヘッド（１５０）を位置決めし；
前記構成要素を前記可撓性フィルムから取外す工程から成る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コンベヤベルト（１７０）を動作させる工程は、前記構成要素が前記コンベヤ上に置かれる時、あるいは、前記ダイが前記ピックアップ位置（１７６）にある時のいずれかにおいて、前記コンベヤを停止させることを含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コンベヤ（１７０）は、前記ピックアップ位置（１７６）にストッパ（１９７）を含み、前記コンベアを動作させる工程は、前記構成要素が前記ストッパに到達した時に、前記構成要素が前記ストッパに対して直交状態になり、かつ、前記コンベアの表面に対してルーズになるように、前記コンベヤを多めに送るよう動作することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項４に記載の装置を用いて、可撓性フィルムから構成要素を回収し、かつ、従来のノンフリップ方式およびフリップ方式のうちの何れかによって前記構成要素を供給する方法であって、
前記ピックヘッド（１５０）を用いて前記可撓性フィルムから前記構成要素を抜き出す工程、
前記構成要素が前記従来のノンフリップ方式によって供給されている場合は、前記構成要素を前記ピックヘッド（１５０）によって直接、コンベヤ（１７０）上に置く工程、
前記構成要素がフリップ方式によって供給されている場合は、前記構成要素をフリップヘッド（１４０）へ運んで、その後、前記フリップヘッド（１４０）によって直接コンベヤ上に置く工程、および、
前記構成要素をピックアップ位置（１７６）まで運搬するように前記コンベヤを動作させる工程から成る方法。
【請求項１５】
前記構成要素が前記フリップ方式によって供給される場合において、
前記可撓性フィルムから前記構成要素を抜き出す工程と、前記フリップヘッド（１４０）を用いて前記コンベヤ（１７０）上に前記構成要素を置く工程とが、同時に実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ダイフィーダを使用して、構成要素を組立機に供給するための方法であって、
可撓性フィルムを垂直方向に支持する工程と、
前記ダイフィーダ（１００）の、コンポーネントコンベヤベルト（１７０）の進行方向に移動可能かつ当該進行方向の軸回りに回動可能なピックヘッド（１５０）を供給する工程と、
前記可撓性フィルムから前記構成要素を連続的に取外すために前記ピックヘッドを用いる工程と、
前記ピックヘッド（１５０）により、前記可撓性フィルムに近接する前記ダイフィーダ（１００）のドロップゾーン（１７３）と前記組立機がアクセスできる前記ダイフィーダ（１００）の第２の位置との間を走行する前記ダイフィーダ（１００）の前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上に、前記ダイフィーダ（１００）のドロップゾーン（１７３）において取外された前記構成要素を載置する工程と、
後続の、前記構成要素の組立機による回路板上への取り付けの検査のために、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）および前記ピックヘッド（１５０）の動作を独立に制御して、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の複数の前記構成要素を同時に前記第２の位置に向けて移送しながら、前記可撓性フィルムから取り外した前記構成要素を前記コンポーネントコンベヤ（１７０）上の所望の位置に置くことを可能にするために、前記コンポーネントコンベヤ（１７０）と前記ピックヘッド（１５０）とを独立に制御する工程
とをこの順で行うことから成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般的には、回路板の製造に関し、より具体的には、構成要素が取付けられ、かつ、接続されるプリント回路板とその他のプラットフォームを含む基板上の集積回路（ＩＣｓ）の表面取付けに関する。より詳細には、本発明は、既知の良好な回路素子であるダイ（die）を各々、可撓性粘着フィルム上に配置したソードウェーハ（sawed wafer）から取り外し、このダイをコンベヤに置き、ダイをピックアップ位置まで送る機能を実行するダイフィーダ装置に関する。
【０００２】
複数のＩＣの表面取付けを有するプリント回路板の大量生産においては、自動機械装置がダイをフィーダから受け取り、その後、回路板の所定の位置へそれらのダイを取付ける。ダイフィーダは、従来、プラスチックテープからダイを取り外し、それらをホストの自動組立機に提供するテープ・リール式フィーダの形態をとっていた。リール式テープフィーダの例は、１９８４年３月２０日登録の米国特許第４,４３７,２３２号（発明者Araki他）に示されている。テープフィーダの利点は、回路板の組立ての際に、小さな空間しか必要としない点であり、したがって、多数のテープフィーダを互いに隣接して配置することが可能であり、かつ、単一の組立機によって使用できる。さらに、テープフィーダは、比較的、操作が簡単で、かつ、極めて迅速かつ確実にダイを送ることができる。本発明は、これらのテープフィーダに取って代わり、ダイをプラスチックテープ上に配置し、その後、プラスチックテープからダイを取り外す段階を不要にする。本発明によれば、テープフィーダと比べて、著しく多くの空間を必要とすることなく、ウェーハから連続して直接、ダイを提供する機能を実行することができる。そのため、これはダイレクトダイフィーダ、あるいは、ＤＤＦと称されている。ウェーハから組立機までの輸送におけるベアダイの取り扱いを減らすことにより、大幅な費用の削減を実現し、個々のダイが損傷する機会が減少し、最終製品の信頼性を高める。
【０００３】
本発明は、現存のテープフィーダに取って代わることを意図しているので、産業界の標準である８０ｍｍの狭いフォームファクタ標準幅を維持するよう設計されている。この狭幅は、本発明による沢山のダイレクトダイフィーダを隣り合わせに（または、テープフィーダに沿って）配置することを可能にし、従って、単一のピックアンドプレース装置によるアクセスが可能である。この狭いフォームファクタを維持することにより、必要とする組立てラインにおけるピックアンドプレース装置の数もピックアンドプレースステーションの数も少なくすることができる。これは、各ユニットの製造に要するコストおよび時間全体に著しい影響を及ぼす。この狭い形状を維持するのに求められる設計上の革新をここに記載する。
【０００４】
本発明は、キャリアテープのダイ包装と、回路板製作部へのキャリアテープのダイ輸送と、ピックアンドプレース装置へのテープ送りについて、従来方法からの著しい躍進を示している。本発明を用いた場合、個々のダイは、ウェーハから拾われ、そして、コンベヤを介して、直接ホスト自動ピックアンドプレース装置へ提供される。
【０００５】
このフィーダは、部品をホストピックアンドプレース装置へ提供するマトリクストレイを代用することも可能である。このトレイフィーダは、トレイの購入及びパッキング（stuffing）に掛かる費用に加えて、ホスト装置のインターフェースに大きなセクションを要するにつれて、かなりの出費を要する。
【０００６】
本発明で使用できるウェーハは、産業界の標準のやり方で提供される。その上にマイクロエレクトリック回路を形成するためにエッチングされたウェーハは、ソーイング（sawing）または、ダイシングの動作中にウェーハを所定位置に保持する可撓性粘着フィルム上に配置される。粘着性フィルムは、ダイの取り外しの間、可撓性フィルムを保持するリングに取付けられる。通常、ウェーハは“広がる”が、これは、ダイシング後に柔軟粘着性フィルムが伸長し、その結果、個々のダイが互いから広がることを意味する。フィルムを取付けたリングは、柔軟フィルムを広げた状態に保つために使用される。広げられたリングは、隣接するダイとダイの間の拡大された隙間を含み、ダイ抽出の信頼性を高め、かつ、“チップアウト”（ピックアップの間、ダイエッジをスクラップすることにより生じるピックしたダイ、あるいは、隣接したダイへの損傷）を防止する。
【０００７】
本発明は、ダイエッジを使用してダイの認識を実行する機械的視覚システムを採用しているが、これは、視覚撮像装置による知覚を可能にするダイ間の隙間を必要とする。ダイシング動作によって生じる隙間は、更なる拡大が無くても、本発明によってチップが確実に認知され、取り外されることが可能であるが、ダイを回収する前に、ウェーハを広げておくことが望ましい。
【０００８】
チップをウェーハから回路板に直接送ろうとする従来の試みは、上手く実行できなかったり、もしくは、産業界が容認しなかった。おそらく、例えば、現在ではテープフィーダによって実現可能な高速やフットプリントなど、産業界が求める具体的な特徴を提供するための従来の試みが失敗に終わったことに起因する関心の無さであろう。
【０００９】
例えば、米国特許第４,８７６,７９１号 （発明者Michaud他）は、拡張されたウェーハからダイを取り外し、これを基板上に置く装置を開示している。この特許は、ウェーハの側面を下向きにした状態で、この拡張ウェーハを水平に保つことを教示している。ピックアンドプレースのヘッドはウェーハの下に、かつ、水平に配置された基板の上に置かれる。こうした構成により、ピックアンドプレースヘッドはウェーハからダイを取り外し、それを、最小限の動きで基板上に置くことができる。しかし、既存の組立機と適合せず、かつ、多くの水平空間を必要とするといった不利益が生じる。上記米国特許第４,８７６,７９１号（発明者Michaud他）に記載の装置を使用する場合、基板は、各ウェーハの下で、各々、停止しなければならず、かつ、基板上に各チップを置くために、別個の取付け装置の利用が必要になる。基板上に設置された各ダイ用に別個の装置を使用するための時間及び経費と、操作に必要なスペースを考慮すると、この特許は、大部分の組立て操作において非現実的である。加えて、同特許第４,８７６,７９１号の水平方向づけは、直径が３００ｍｍより大きいウェーハでは、大きなウェーハを水平に扱うことを困難にするウェーハ中心部のサギングにより、実用的でなくなる。
【００１０】
米国特許第５，６７１，５３０号（発明者Combs他）は、本発明が意図する環境で使用する、垂直に方向づけされた拡張ウェーハからダイを取り外す装置を開示している。しかし、同特許は、同特許の図６に示されるように、ピックアンドプレースヘッド１０４を使用して、一度に１個のダイしか扱うことができないという不利益を被る。ピックアンドプレースヘッド１０４は、ピックアップ位置９６から運搬位置１０６まで移動する。ピックアンドプレースヘッド１０４は、回路板組立機が運搬位置１０６でダイを受取るまでピックアップ位置９６へ戻れない。このピック−移動−運搬−移動−ピックサイクルは、極めて時間効率が悪く、大量の回路板を製造する業者にとって、非現実的なものとなっている。米国特許第５，６７１，５３０号（発明者Combs他）に示されるコンベヤは、組立ての間、プリント回路板（基板と称されている）を運ぶよう動作するが、本発明のコンベヤが実行する、裸のダイ（bear die）をピックアップ位置へ運ぶ動作はしないことを理解することが肝要である。
【００１１】
米国特許第５，６７１，５３０号（発明者Combs他）は、“フリップ式”（回路下：circuit-down）方向づけ（a flipped orientation）でしかチップを提供できないという不利益を被る。チップを基板あるいは回路板へ表面取付けするには、２つの主なやり方がある。従来のワイヤボンドまたはテープボンド方法は、従来型の基板上にチップを置くことと、回路上（circuit-up）方向づけと、メタルワイヤまたはテープを使用したチップ上の電気接点から基板上の接点までの電気的接続とを含む。フリップチップ方式は、ダイのアートサイド上にはんだ付バンプを形成することと、その後、ダイを置くことと、基板上の回路下と、ダイのはんだ付バンプと基板上のメタル接点との調心と、はんだ付バンプのリフローにより成される電気的接続と機械的接続の間、ダイを所定の位置に保つこととを含む。米国特許第５，６７１，５３０号（発明者Combs他）の発明は、フリップ式方向付け、または、回路下方向付けにおいてのみチップを提供できるという点で制限される。
【００１２】
【発明の開示】
本発明は、上述した先行技術の不利益を克服する。本発明のダイレクトダイフィーダは、従来型のテープフィーダやトレイフィーダに取って代わり、従って、既存の組立機と適合する。テープフィーダに関しては、ダイレクトダイフィーダは、ダイの送りに限定されるものではなく、可撓性フィルム上に置かれた任意のいかなる構成部品も送ることができる。従って、本発明の目的として、「ダイ」という言葉の使用は、通常、可撓性フィルムに取付けられた、任意のタイプの構成部品に当てはまる。
【００１３】
新規なコンベヤベルトの使用により、ピックヘッドアッセンブリがウェーハからより多くのダイを頻繁に回収する間、ダイがピックアップ位置に運ばれる。さらに、新規なフリップヘッドは、ピックヘッドからダイを受け入れ、その後、コンベヤのフリップ位置にそのダイを配置するよう選択的に動作可能である。あるいは、ピックヘッドは、必要に応じて、従来式の方向づけのコンベヤに直接ダイを置くこともできる。従って、本発明は、従来方式の取付けでも、あるいは、フリップ方式の取付けでも、適当な方向付けでダイを提供することができる。
【００１４】
ダイを運ぶコンベヤは、ウェーハ全体を運ぶフィーダの全長まで実質的に伸びる。ピックヘッドは、ウェーハからダイを取り外し、それをコンベヤ上の任意の好適な位置に置くので、この特質は、ピックヘッドの動きを最小限にする。従って、ダイを取り外して、これを、ピッキングと並行してダイの運搬が行われる運搬システムに記録するために、ピックヘッドは２つの短い１０ｍｍストロークに限定される。従来の試みは、ダイを、最終目的地まで３００ｍｍまたはそれ以上移動させる必要性を生んだピックアンドプレースメカニズムにおける運搬システムに組込まれてきた。この移動を素早く実行するためには、極めて実質的なメカニズムが求められる。そうした装置は産業界が求める狭いフォームファクタに適合させるには、大きすぎ、かつ、嵩張りすぎる。本発明の移動を減らしたピックヘッドは、ダイのウェーハからの取り外しを、狭いフォームファクタにて動作する迅速なものに転換し、エネルギー効率が高い。
【００１５】
本発明によるコンベヤは、また、取出し地点（extraction point）へのダイの衝撃緩和を容易にする。こうした機能を備えると、組立機は、速いスピードで連続して、一群のダイをコンベヤから受取ることができる。例えば回転式ピックアンドプレースヘッドなどを用いて、速い速度で連続して一群のダイを受取ることにより、組立機は、最も効率の良い動作が可能となる。組立機が回路板にチップを取付けする間、チップフィーダは、ダイをウェーハからピックして、これをコンベヤに置く。すなわち、取付けヘッド（mounting head’s）が帰りにフィーダから次ぎの一群のダイを受取るためにコンベヤに載せる。ダイの緩衝は、工程ラインをシャットダウンせずにウェーハを交換できるという実際的な利点も提供する。
【００１６】
本発明のこれら、そして、その他の利点は、以下に詳述する好適な実施例によって、明らかになろう。
【００１７】
【実施態様の詳細な説明】
図１は完全に組立てたダイレクトダイフィーダ１００の擬似斜視（false-perspective）等角投影図である。ダイレクトダイフィーダ１００は、本発明の動作が見えるように、透明なサービスアクセス９４を含む。サービスアクセス９４は、ヒンジ９５で上方に回転し、内部の可動パーツの定期保守や定期サービスを行う。キャビネット９２は、制御ユニット１０１と、例えば、空気圧制御装置１０６などの関連制御システムとを収容する。図１と、図３７に記載のコントロールパネル９６は、装置の機能を制御するために設けられ、かつ、ネットワーク接続を介して遠隔操作も可能である。ダイレクトダイフィーダ１００は、レール９０を用いてホスト組立機に取り付けられ、ダイレクトダイフィーダがその他のフィーダ間から滑り落ちて、サービスにアクセスできるようにしている。
【００１８】
図２は、本発明の主要作動パーツおよび制御システムの略図である。本発明の主要な構成要素は、ウェーハフレーム１１１と、コンベヤ１７０と、ダイストリップヘッド１３０と、ピックヘッド１５０と、フリップヘッド１４０と、機械的視覚カメラ１６０と、制御ユニット１０１とを含む。このシステムの基本動作は、図２に示す本発明の略図を参照すれば、最もよく理解されよう。しかし、カバーと構成要素とを取除いた後の作動パーツを示す図３も参照すべきである。
【００１９】
図２は、さらに、本発明の重要な可動パーツを明確に示すために、下記の在来法を組み入れている。アクチュエータは、各々、そこから伸びるロッドを有する円筒体として示され、円筒体の軸線に沿って移動するか、もしくは、円筒体の軸線上で回転する。各アクチュエータの動き、あるいは、可動部分の動きは、アクチュエータ付近の矢印で表示されている。時折、動作した部分に隣接して矢印が表示される。構造的支持手段は、太い黒線で表示される。この図は、必ずしも縮尺（scale）されているわけではなく、かつ、当然、移動アクチュエータとして示されるアクチュエータは、ラックピニオン機構を備えた回転アクチュエータ、あるいは、移動動作を作り出すその他の手段と置きかえることも可能で、逆も言える。この図に示すパーツは、各部とその動きを明確に表示するための空間を設けるため、拡散してある。ウェーハ１０５はファントムとし、その結果、ウェーハの背後に配置された、ダイストリップヘッド１３０、ダイストリップヘッドアクチュエータ１３２、および、関連の制御ラインを含むパーツ類と支持構造とが明確に表示されている。しかし、ウェーハ自身は、本発明の一部でないことは理解されよう。
【００２０】
ウェーハ１０５は、拡張された８インチのウェーハであるが、フレーム１１１は、その他のサイズのウェーハにも配置でき、かつ、本発明は、より大きいウェーハを受け入れるように、改変することもできる。ソードウェーハが付着した可撓性フィルムを伸ばすことによって、ウェーハが拡張され、その結果、フィルム上の各チップは、周囲のチップから離れるように移動する。一旦、フィルムが伸ばされると、２個の構成リングの間にあるフィルムをクランプするウェーハリング１１０（図３８参照)の中に配置される。フィーダを正しく機能させるために、ウェーハは、直接ダイフィーダ１００に載せる前に拡張させておくことが勧められているものの、しばしば必要としない場合もある。ウェーハが拡張されているか否かに関わらず、ウェーハは、装置のフレーム１１１と適合するリング１１０内に支持されなければならない。
【００２１】
図３および図３７について説明すると、ウェーハ１０５は、ウェーハアクセス１１３を介して矢印１１４の方向に、挿入され、その手法は、以下に詳細に説明する。ウェーハ１０５は、フレーム１１１内に垂直に配置されているが、これは、必須の方向づけではない。垂直の方向づけが、プロフィールの水平リーチを最小限にする一方、フレームは、コンベヤ１７０と平行の軸線上で回転するため、任意の角度で動作できる。ウェーハ１０５がフレーム１１１内に配置された後、クランプ１１５がウェーハ１０５を所定の位置に固定させる。
【００２２】
装置の動作は、図２に示す制御ユニット１０１によって制御される。この制御ユニットは、各種のセンサおよびアクチュエータからの信号を送受信するためのマルチ出入力ポートを備えた多目的コンピュータシステムからなる。信号経路は、一本の細い線で図２にそれぞれ表されているが、各々の経路は、各アクチュエータ、あるいは、センサと接続する２本以上の電線からなり、かつ、アクチュエータの場合、該一本の線は、検証センサ（verification sensors）からのフィードバックラインも示していることは理解されよう。実施態様においては、アクチュエータの多くは、電気−機械式のものであるが、幾つかは好適な空気式となっている。公知技術として知られているように、空気圧制御は、必要に応じて空気制御ライン１３７、１３８および１３９を、個々に、バキュームソース１０７、周囲大気圧ソース１０８、または、圧縮空気ソース１０９の何れかと接続する空気圧制御装置１０６の電磁操作弁（図示省略）を操作する、制御ライン１３５の使用によって実行される。
【００２３】
制御ユニット１０１は、ホスト自動組立機１０によって生成される外部先行信号と、ダイが取出し地点に現れた時に検知するダイ移動センサ（die placement sensor）１７５と、キーパッド９６からのユーザ入力と、ドアサービスセンサ８６と、ビデオカメラ１６０からのビデオ入力信号１６６とを含む各種ソースからの入力を受取る。
【００２４】
選択されたダイを、抽出するべく正しいｙ座標へ配置するために、制御ユニット１０１から制御ライン１１６を経由する回転アクチュエータ１１２への命令に応答して、フレーム１１１がウェーハ１０５を上下動させる。図２，３，４，５および１３に示すフォ−ク型サポート１２５は、図２，３および４に示すダイストリップアーム１２７を含み、これは、図２、３に示すようにウェーハフレーム１１１の裏側に配置されている。フォ−ク型サポート１２５は、図２〜６に示すピックヘッドアーム１２６をさらに含み、これは、図２、３に示すようにウェーハフレーム１１１の正面側に配置されている。このピックヘッドアーム１２６をリバースアングルから示した図６には、アウトリガー式サポート１２０が示されていて、これは、剛性を高めるために、ピックアーム１２６のサポート構造を補強し、それにより、ピック動作中の不要な振動が防止できる。アウトリガー式サポート１２０は、コンベヤの後側に取付けられたレール１２１に乗っている。
【００２５】
図２では、ダイストリップアーム１２７とピックヘッドアーム１２６とを含むフォ−ク型サポート１２５が太線を使用して示されている。ダイストリップアーム１２７とピックヘッドアーム１２６とは機械的に接続し、かつ、ピックヘッド１５０とストリップヘッド１３０の間のアラインメントを維持するために一体となってｘ方向に移動する。
【００２６】
上述したように、本発明の主要目的は、ウェーハからダイ（四角形状の回路素子）を取外して、ピックアップ位置まで移送するコンベヤベルトの上にそれらを配置することにある。既知の良好なダイ（known good die）を配置したり、それらをウェーハから取外す工程は公知であるが、通常、垂直に方向づけられたウェーハによって実行されることはなく、従って、８０ｍｍのフォームファクタという厳格な制限においてそれを実行することは知られていなかった。この偉業達成の過程における障害を克服するために、多くの設計や技術上の改革がピックヘッド、ストリップヘッド、フリップヘッド、および機械的視覚システムの動作に関連して採用された。
【００２７】
もちろん、ダイを取外す工程は、コンベヤベルト上にダイを置く以外の目的にも使用できる。例えば、包装用に、キャリアテープまたはマトリックストレイをダイで詰めたり、または、直接、ホストピックアンドプレース機に運搬するのに実行されたりする。ダイをピックしてキャリアテープ、あるいは、マトリックストレイに詰めるために、ここに開示されている狭いフォームファクタ装置を使用することは、製造スペースの効率的な使用に寄与する。キャリアテープ、あるいは、マトリックストレイが、直接、ホストマシンに送られる場合、構成要素のほぼ無制限な衝撃緩和が認められる。同様に、コンベヤベルトは、ダイその他の小さな搬送対象物を、高精度で、正確に所定の場所に運搬する、著しく改善された手段を提供する。従って、当業者であれば、ここに開示されたダイ取外し装置、および、コンベヤベルトが別個の明確な効用を有することは理解されよう。
【００２８】
選択したダイを回収する前に、その正確な位置だけでなく、その状態の良し悪しを知ることが望ましく、それにより、良好なダイ、あるいは、規格に適合するダイのみが取外されて使用され、不適格なダイは残しておいて、後で扱うか、または使用済みウェーハと一緒に遺棄される。ダウンストリームプロセスのために、ダイの品質を表示するテストプロセスにおいては、通常、２つの方法が採用される。１つ目は、最も一般的な手法であり、インクドットを使って不良なダイをマークするものである。普通、インクドットは、黒であるが、他の色を使用してもよい。２つ目の方法は、各ダイの物的位置とその状態あるいはグレードがウェーハと一緒に提供される、ウェーハのアレイマッピングを行うものである。搭載された、機械的視覚システムを用いて、本発明は、ダイを不適格とするためにインクドットを検知することができる。さらに、本発明は、シェルフの色と光沢の比較を取り入れることから離れて、ダイをスキャンし、既知の基準を参照して、ネット標準分散を調べることにより、インクドットを検知する。生産技術は、マッピング済みウェーハ、すなわち、既知の良好なダイのアレイ位置を示す、ウェーハのテスト中に作成された地図を備えたウエーハの処理をサポートする。ウェーハの拡張ステップの一部として、参照基準ダイ・オフラインのプレマップを除去することにより、適切且つ耐久性を備えた手法が、アレイの起点を参照する端線検出技術を用いて採用可能である。
【００２９】
機械的視覚システムは、フリップチップのためにはんだ付けバンプの存在をチェックしたり、ダイの角の有無を確かめるのにも採用できる。
【００３０】
本発明の薄型形状を維持するために、カメラ１６０は、ウェーハ１０５に対してほぼ水平、かつ、ウェーハの断面の標準視覚を確保するために４５°傾斜とした片側銀付ミラー１６２（図２参照）の位置で、コンベヤ１７０の送り方向に直交するように方向づけされている。光を、カメラにではなく、ウェーハに向って水平方向に方向づけする反射器を有する光源１６４は、片側銀付ミラーの背後に配置され、影を最小限にしながら、ウェーハを照らす。
【００３１】
ひとたび、選択された既知の良好なダイの正確な位置が判明したら、フォーク型サポート１２５および/もしくはフレーム１１１が移動して、図２、３に示すように、また、図７〜１１に詳細に示すように、そのダイとピックヘッド装置１５０とを位置合わせする。図７〜１１について説明すると、ピックヘッド１５０は、上を向き、サクションポート１５２を有する交換ラバーチップ５１を明示し、このサクションポート１５２は、チップ５１の内側に吸い込みがあるとき、チップ５１に対して、ダイを保持するように動作する。チップ５１は、ピックヘッド１５０が異なる大きさのダイを扱えるように、交換可能であり、そのため、ポート１５２のサイズは、取り扱うダイの大きさと形状によって様々である。後に明らかになる理由から、ピックヘッドチップ５１は、図９に示すように伸長したり、図７と８に示すように収縮するピックプレート５３に取り付けられる。ピックプレート５３の伸長および収縮は、２個の空気圧ポート５２へ供給し、かつ、ピストン５９のいずれかのサイドにあるシリンダ５８へ供給する空気圧制御ライン１３７（図２参照）によって実行される。空気圧がピストン５９のいずれかのサイドに適用されると、ガイドロッド５６上のプレート５３が必要に応じて伸長または収縮する。ポート１５２の吸込みは、第三の制御ライン１３７により、かつ、シリンダ５８とピストン５９を介して、共軸に供給される。穴５５（図１１および１２ｄ参照）は、通常、動作中は覆われているが、ピックヘッド１５０とストリップヘッド１３０との位置合わせのためのアラインメント効果を提供する。
【００３２】
図１３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）には、ダイストリップ１２８が示されている。ストリップヘッド１３０は、コンベヤ１７０の送り方向と垂直に、かつ、ウェーハ１０５の平面に平行な軸線で回転している。ストリップヘッド１３０は、図１３（ｂ）では、回転していない位置で、図１３（ｃ）では、回転した位置で示されている。ストリップヘッドは、空圧式または電気−機械式で回転動作し、そのため、ウェーハ１０５より著しく厚みのあるウェーハリング１１０（図３８参照）は、ウェーハの着脱時、および図２および３に示すように、ウェーハ１０５が極端に右に動いた位置でのウェーハ１０５のビジョン撮像の間、回転していない状態のストリップヘッド１３０を通過(pass by)できる。図１３（ｂ）に示すストリップヘッドを回転させることにより、ウェーハは外され、一方で、本発明の幅狭形状は維持される。ガイウェイ（guyway）１２９は、制御ラインがストリップヘッドアッセンブリ１２８上を通ることによって、本発明の幅狭形状内に制御ラインを維持する手段を提供する。
【００３３】
取出しダイにおけるストリップヘッド１３０の作動を概説するが、ダイの取外しは、図１２（ａ）〜１２（ｅ）を参照しながら、より具体的に後述する。ダイは、業界で一般的な手法によって、ウェーハ１０５から取り外す。ダイをウェーハ１０５から抜き取るために、ストリップヘッド１３０によって、真空状態が可撓性フィルムに適用され、これを安定させる。それから、一本、または、複数のピン１３４が可撓性フィルムを通じて背後から、すなわち、ストリップヘッド１３０内から押し、一方、同時に、ピックヘッド１５０がウェーハ正面のダイ自身へ、真空状態を適用する。ピン１３４の数と配置は、ダイの大きさおよび形によって変化する。ストリップヘッド１３０は、取外し可能で、かつ、異なるサイズのものと交換できる。図１４〜１７（ｂ）に、より小さなものを示しているが、抜き取るダイの大きさに応じて異なるピンの構成を有する場合もあるし、そうでない場合もある。
【００３４】
ストリップヘッド１３０には、２つの空気制御ライン１３８が設けられている。空気制御ライン１３８の一方は、可撓性フィルムを安定させるためにこれに適用される真空状態を提供する。空気制御ライン１３８の他方は、１個または複数のピン１３４を順に動作させるストリップヘッド１３０内部のピストンを動作させる。ストリップヘッド１３０の回転は、電気−機械式回転アクチュエータ１３２によって動作する（図２参照）。これは、制御ユニット１０１からの信号１３６に応答して動作するが、その他のアクチュエータで代用することもできる。
【００３５】
好ましい実施態様において、空気圧制御は、ストリップヘッド１３０を回転させる手段を提供している。ピン１３４は、空気圧制御装置１０６から、制御ライン１３８を介して伝達される真空状態または空気圧に応答して動作し、これは、制御ユニット１０１からライン１３５を通じて順に制御される。実施態様において、ピン１３４は、空圧的に動かされるが、この目的に相応しいその他の任意のアクチュエータも使用できる。図１４と１６は、ストリップヘッドを備えたストリップアーム２５の底面図で、それぞれ、回転位置、及び非回転位置にある状態を示している。図１５と１７は、図１４と１６の断面図であり、図１５（ａ）および１７（ａ）にその詳細を示すラックアッセンブリ３２の異なる位置を示そうとしている。これは、所望する動きに応じて、圧縮空気または真空空間を備えたピストンに応答する。ラックアッセンブリ３２は、各々のシリンダに存在する増大した空気圧に応答して伸長し、ストリップヘッド１３０に接続するピニオンギア（図示省略）を回転させる。ストリップヘッド１３０が非回転位置に復帰するのを防止するために、ストリップヘッド１３０上の平面と係合するスパッド３５が伸長し、それにより、上向き回転が妨げられる。これは、ウェーハの自動取付け、または、自動取外しの時に特に必要となり、その動作は、次項で、さらに詳細に説明する。
【００３６】
ウェーハが取付けられた可撓性フィルムからダイを回収するための機能に加えて、ストリップヘッド１３０は、別の大事な機能を実行する。すなわち、ウェーハの挿入と取外しとを部分的に自動化する。図１と図３７に言及すると、ウェーハの入り口兼用制御ドアが開いた状態で示されている。制御ドア８２は、挿入および取外し時に、ウェーハと開口部との適正な位置合わせを確実にする溝８４として形成されたガイドを有し、これは、ウェーハが損傷する可能性を最小限におさえる。上部ドア８２を下部ドア８２より短くすることにより、ウェーハリング１１０と溝８４との位置合わせが容易になる。ひとたび、ウェーハが挿入されると、ドア８２は閉じる。制御ユニット１０１は、ドアセンサ８６を通じて、制御ドア８２の位置を感知する。ドア８２が閉じるのに応答して、フレーム１１１内側のリング１１０の設置が自動的に完了する。図２〜４に示すフォーク型サポート１２５は、ストリップヘッド１３０がリング１１０内に入るまで水平に滑動する。その後、ストリップヘッド１３０は、図１３ｂに示す回転位置まで回転し、かつ、（フォーク型サポート１２５と共に）ピックアップ位置１７６に向って、リング１１０の内側エッジとストリップヘッド１３０の側面が嵌合するまで、正のｘ方向に摺動する。ストリップヘッド１３０は、その後、図２に示すような完全に取付けられた位置に到達するまでリング１１０を引張りながら、正のｘ方向に移動を続ける。ウェーハの取外しの工程では、ストリップヘッド１３０は、外側リング１１０からリング１１０を押し出しながら、ドア８２を介して、手動で引っ張り出せる位置に来るまで、同様な動作を逆に行う。本発明は、短期製造のために、あるいは、単に容積環境を調達できない場合、単一のウェーハを何回もフィーダに挿入することを可能とする。
【００３７】
ピックヘッド１５０は、図７〜１１に示すサクションポート１５２と、ピン構造１３４を含むダイストリップヘッド１３０とを備える。ダイの取出し工程の間、ピックヘッド１５０は、図５および１２（ａ）に示すようにダイと向い合わせになるよう回転し、かつ、ピックヘッドプレート５３は、選択したダイの方に向って伸長し、サクションポート１５２を選択したダイと当接するよう配置する。ひとたび、接着性物質から解かれると、ピックヘッド１５０のサクションポート１５２は、ダイをサクションポート１５２に対して保持するように動作する。一方、図１３（ｂ）に示す回転位置にあるストリップヘッド１３０は、サクションポート１３３を使用して、フィルムを安定させるためにウェーハが取付けられている可撓性粘着フィルムへサクションを適用する。その後、選択されたダイが取付けられている可撓性フィルムを介して、ピン１３４が、１つ、または、複数のサクションポート１３３から伸長し、サクションによってサクションポート１５２に保持されている選択されたダイを接着性物質から押し出す。使用されるピンの数およびその配置は、当該技術で公知であるように、抽出するダイの大きさによって、幾分、変わってくる。ピン１３４は、その後、収縮し、ピックヘッドプレート５３も収縮して、ダイをウェーハから引き離す。フィルム内のピン１３４に起因する穿孔により、新たに取り外されたダイに隣接するダイを回収する場合、フィルムをストリップヘッド１３０に対して保持するためには強い真空状態が必要となる。
【００３８】
アクチュエータ１５８への信号に応答して、ピックヘッド１５０がコンベヤベルト１７０の送り方向と平行な軸で回転し、ピックヘッド１５０はベルトに向かって下向きになり、または、ウェーハ１０５からダイをピックした後、フリップヘッドに向って上向きになる。図７〜１１に示すように、フラグ５４は、単なる拡張部であり、フィードバックセンサ（図示省略）にピックヘッド１５０の回転動作の確認を指示するために設けられている。
【００３９】
ピックヘッド１５０により拾われたダイの配置は、ダイを回路上に方向付ける（circuit up orientation）ことが必要か、フリップ式にするか、あるいは、回路下に方向付ける（circuit down orientation）かで決まる。ダイを回路上に配置することが求められる場合は、図１２（ｂ）に示すように、ピックヘッド１５０は、９０度下に回転する。ピックヘッドプレート５３は、次ぎに、図１２（ｅ）に見られるように伸長して、コンベヤ１７０上にダイを置き、ダイは、ポート１５２からの取外しサクションと、ポート１５２からダイを吹き外す一吹き（a puff）の、または、連続の給気とによって外され、最後にピックヘッドプレート５３が再度収縮して、次ぎにダイをピックする準備のためにウェーハと向かい合うよう回転する。フレーム１１１が、ｙ方向にウェーハを上下動させるので、選択されたダイは、常にコンベヤ１７０に隣接し、また、ピックヘッド１５０は、ダイをウェーハから収集して、それをコンベヤに置くのに最小限の動きのみが必要となる。さらに、ピックヘッドはｘ、あるいは、負のｘ方向に移動するので、コンベヤに予め何も要求せずに、複数のダイをコンベヤに載せることができる。これにより、ピックヘッドとコンベヤとの間の非同期操作が可能となり、コンベヤは、ピックヘッドの動作と、ピックアップ位置１７６でコンベヤからダイを回収する組立機との間のバッファとして動作できる。
【００４０】
ダイがフリップ式で方向付けされること（回路下）が必要な場合、図１２（ｃ）に示すように、ピックヘッド１５０は、９０度上に回転し、ピックヘッドプレート１５３は、上方向に伸びて、空気圧制御装置１０６がサクションを空気制御ライン１３９へ適用する時に、動作を起こすサクションポートを有するフリップヘッド１４０と当接するようにダイを配置する。フリップヘッド１４０のサクションポートが動作すると、ピックヘッド１５０のポート１５２からのサクションが解かれて、従って、ダイは、ピックヘッド１５０からフリップヘッド１４０へと運ばれる。ピックヘッドプレート５３は、その後、収縮し、また、ピックヘッド１５０は、次ぎの選択されたダイに備えて、ウェーハと向かい合うように回転する。
【００４１】
一方で、図２，４および５に示すフリップヘッド１４０と機械的視覚カメラ１６０を含む全体部１４５は、線形アクチュエータ１５９（図２）の作用で左に移動し、そのため、フリップヘッド１４０が降下して、ピックヘッド１５０を通過し、ダイをコンベヤ１７０に置くことができる（図１２（ｄ）参照）。この動作は、図２を参照することにより、もっとも容易に想像できる。電気−機械式、または、空圧式アクチュエータである線形アクチュエータ１５９は、制御ユニット１０１からの信号１５７に応答してサポート１５５を左に移動させるように動作する。カメラ１６０は、協働するミラー１６２と光源１６４と共に、フリップヘッド１４０と一緒にサポート１５５に取付けられ、そのため、これらは一体となって左へ移動する。フリップヘッド１４０は、その後、降りてきて、図１２（ｄ）に示すように、コンベヤ１７０と当接するようにダイを配置する。これが終了すると、フリップヘッド１４０の吸引が解かれて、ダイが外され、フリップヘッド１４０は、上の位置および全体部１４５まで引込み、右へと移動して、ピックヘッド１５０から別のダイを受取る準備をする。フリップとピック動作の平行処理は、サイクル時間の重複を意味し、処理能力が最大限になる。全体部１４５の構成要素へ、また、構成要素から導かれるワイヤラインと空気圧系を含む全ての制御ラインは、図５に示すフレキシブルガイド９８を介して提供される。
【００４２】
図１８〜２０に示す実施態様において、フリップヘッド１４０は、その中央部分に平坦な硬質すり板１４７を有する、軽量チタンで形成された長形チューブ１４１に取付けられている。図２０（ａ）に示すヘッドアンドチューブアッセンブリは、慣性力を軽減するため、超軽量となっている。チューブ１４１は、４個のころ軸受１８３と、プーリ１８６に結合する摩擦駆動ローラ１８２（図１８（ｂ）参照）との間に位置している。制御ユニット１０１からの信号に応答して、シフトサポート１５５に取付けられたステッパモータ１８８がベルト１８７を介して、プーリ１８６を動作させる。プーリ１８６は、すり板１４７に対して、バネで付勢された摩擦駆動ローラ１８２に接続する。バネ付勢は、ピボット１８４上の取付けドライブアーム１８１を介して、この取付けドライブアーム１８１をベアプレート１４７に対して付勢することによって実行される。テンションアーム１８９も、ベルト１８７に対して同様に付勢されて、テンションプーリ１８５を介してベルト１８７へ張力をもたらす。
【００４３】
プーリ１８６が回転する場合、すり板１４７に対して、摩擦駆動ローラが回動し、チューブ１４１全体が上方または下方に移動する。チューブ１４１の頂部には、フリップヘッド１４０へサクションを供給するサクションポート１４４がある。フリップヘッド１４０は、底部にラバーチップ１４２を有し、この底部には、ピックヘッド１５０から移されるときに、コンベヤベルト１７０に置かれてリリースされるまで、ダイを保持するためのサクションポートも備えられている。チューブ１４１は、誤作動の際に制御ユニット１０１へフィードバックをもたらすセンサフラグ１４６も含む。
【００４４】
ダイは、空気の吹きかけ（正の相対応力）を利用してフリップヘッド１４０からリリースされるため、時々、隣接するダイが空気の勢いで動く。これを防ぐために、図２０（ａ）の断面図に示す機械的押し抜きピン構造が設けられている。フリップヘッド１４０は、数個の穴を有するピストン１４３が、これを介してその周縁部に沿って穿孔する円筒形チャンバを含む。ピストン１４３は、その底部から伸長し、チップ１４２を介して突出する押し抜きピン１４９をさらに含む。負圧時、すなわち、ダイを保持するとき、ピストン１４３が持ち上がって、チップ１４２と、穴とを介して、空気をピストン１４３内へ吹き入れる。ダイをリリースする時は、空気を吹き降ろして、ピストンを下ろす。それにより、押し抜きピン１４９によって、チップ１４２からダイを押抜きする。
【００４５】
好適な実施態様によって組立て部１４０を移動させるための移動メカニズムを図２１および２２を参照しながら説明する。図２１は、図３に示したものと実質的に同様の移動メカニズムを示す。図２２は、同一装置を反対側から見た透視図で示したのである。シフトサポート１５５は、ピックアームサポート１２６に対して共軸となるように動く。ステッパモータ２５９は、シフトサポート１５５に取り付けられ、一方、ラックギア２５４は、ピックアームサポート１２６に取り付けられ、かつ、このサポート１２６に対して静止状態を保つ。図から明らかなように、モータ２５９から伸長するピニオンギア２５３は、ラックギア２５４と噛合し、その結果、モータ２５９が制御ユニット１０１からライン１５７を介して信号を受け取ると、ピニオンギア２５３が回動して、シフトサポート１５５をピックアームサポート１２６に対応して動かす。センサ２５７が、制御ユニット１０１へのフィードバックを実行する既知の方法で、センサフラグ２５６の存在を検知する。
【００４６】
ひとたびダイがコンベヤ１７０上に置かれ、かつ、ピックヘッド１５０、あるいは、フリップヘッド１６０によってリリースされると、コンベヤ１７０が起動し、ピックアップ位置１７６へダイを運搬する。このとき、ストッパ１７４は、ダイが遠くへ送られ過ぎるのを防止し、かつ、ダイのピックアップ位置を正確に位置決めするのを助ける。
【００４７】
ダイがコンベヤ１７０上に置かれた後、ウェーハフレーム１１１および／またはフォ−ク型サポート１２５が、選択された次ぎのダイが取り外される位置に移動する。通常、ダイは、右から左に、その後、下部から上部に向ってウェーハからリリースされる。ダイの列を処理する間、ピックアップヘッド１５０はカメラの視点を追跡するので、制御ユニット１０１は、このダイの列を処理する間、次ぎにピック処理と視覚処理の何れを先に行うか、または、両方を同一の位置で行えるかどうかを決定しなければならない。初期的には、これは、ピックアップヘッド１５０もウェーハを超えるまで、視覚処理のみが数個のダイについて実行されることを意味する。列の終わり近くで、カメラ１６０はウェーハの左端を写す（run off）が、この列にはピックヘッド１５０が拾うべきダイがまだある。そのため、ピックヘッド１５０の動きを最小限とすることにより、本発明の効果がさらに高められる。列の中にある既知の良好なダイが全て発見され、かつ、拾われる場合、ピックヘッド１５０は、処理中の列の右端のダイまで戻り、フレーム１１１は、次ぎの列の出発位置まで、１つのダイの間隔を低くする（lowers）。
【００４８】
図２，６および２３〜２６を参照して、コンベヤベルト１７０について説明する。モータ１７７（図２参照）が制御ユニット１０１の命令に応答してコンベヤベルト１７０を駆動させる。図６に示すように、モータ１７７は、ドライブプーリ２８１（図２７参照）に取り付けられた、駆動ギア７２を順番に駆動させる、中間歯車７３を駆動させるピニオンギア７４を駆動させる。コンベヤベルト１７０は、好ましくは、約１千分の４インチ厚さ（１．０μｍ）の高収率３００シリーズのステンレス鋼であるステンレス鋼から成るスチールベルト２７０を含む。ベルトは引張り装置１７９（図３）によってピント張られる。振動を減衰または防止するために、ベルトは、以下に詳述する“ハードデッキ（hard deck）”表面に乗って、かつ、これと磁気的に結合している。超高分子量ポリエチレン材などの低摩擦塗料２７１を塗布あるいは感圧接着材と共にスチールベルト２７０に適用してベルト１７０と敷板２８３との間の摩擦を軽減させる（詳細は、図２７〜３２を参照しながら後述。）ポリエチレンと接着剤とを合わせた厚みは、約０．００６５インチ（１．７μｍ）である。スチールベルト２７０のどちらか片面に塗布された低摩擦塗料２７２および２７３は、低摩擦塗料２７１と同一であり、ベルトが可逆構造１７１（図３参照）とピンチポイント７７（図３および図２９参照）とを通過する時の磨耗と摩擦とを軽減する目的を有する。また、スチールベルト２７０は、ダイのさらなる移動を減少させるために、その上面にエラストマー塗料２７６を塗布してある。エラストマー塗料２７６は、エラストマ化合物を備えたポリウレタンで、ダイとベルトとの間の摩擦を高め、好ましくは、キャスト７０  ショア  Ａ（Cast-70 Shore A）の硬度を有する。低摩擦塗料２７１と共に、エラストマー塗料２７６が、感圧接着剤を用いてスチールベルトに塗布されている。
【００４９】
特定の環境において、特に、回路上の方向付けで配置されたダイについて、エラストマー塗料２７６がダイとコンベヤ間の接着力を高めすぎ、ダイがホストマシンに適正に拾われずに、ベルトに“付着する”という事態が生じることが見出された。塗料によるこの影響を防止あるいは軽減するため、塗料内の溝２７７（図２４参照）を研磨して、粘着力を減少させた。図２４は、約１ｍｍ幅のダイの見本２７８を示す。ダイ見本２７８は、フリップチップで、かつ、ダイの移動を減少させる溝２７７と係合する（interface）はんだ付バンプ２７９を含む。溝２７７は、はんだ付バンプと完全に嵌合しようとしまいと、この方法でフリップチップのダイの移動を阻止する。
【００５０】
ガイドバンプ２７４は、２つの連続する列にスチールベルト２７０の底部に沿って取付けられている。ガイドバンプ２７４は、低摩擦プラスチックを回転させることによって、すなわち、機械加工、あるいは、打ち抜き加工によって形成される。ガイドバンプ２７４は、例えば、デュポン社(DuPont)が商品名デルリン(Delrin)として販売しているアセタール樹脂から形成されることが好ましい。ホワイト(ヴァージン)デルリン(White(virgin)Delrin)の採用がもっとも好ましい。ガイドバンプ２７４は、ほぼ、ドーナツ型で、かつ、中央部分が、頂部または底部のいずれかより幾分小さい内側円周を有している。この形状により、ガイドバンプ２７４は、これらガイドバンプをスチールベルト２７０に保持する接着剤２７５との機械的接続を形成することが可能になる（図２６参照）。接着剤２７５は、良質な弾性特質を有するデュアルモードのＵＶ活性アクリル系接着剤で、かつ、シックソトロピック(thicksotropic)、すなわち、塗布すると厚みがあるタイプのものである。ＣＴのトリントン(Torrington, CT)に所在するダイマックス社(Dymax Corp.)が販売する９１１番の接着剤がこの目的を満たすことが見出された。ガイドバンプ２７４の縦方向の配置は、必須条件ではないが、ガイドバンプ２７４の横方向の細密な位置決めが極めて重要である。以下にさらに詳述するように、ガイドバンプ２７４は、ホストマシンによる検索(retrieval)に備えてダイの安定した位置決めを確保するために重要な役割を演じる。
【００５１】
図２７〜３２について説明すると、ガイドバンプ２７４は、リアドライブプーリ２８１とフロントフリープーリ２８９とに形成されたデッキ２８０および溝２８２に形成されたチャンネル２８５に沿って導かれる。デッキ２８０は、その後端部にガイドホイール２８４を、また、前端部にガイドホイール２８８を含む。ガイドホイール２８４と２８８は、約０．００１インチ(０．０２５ｍｍ)のごく小さな隙間を、フロントドライブプーリ２８９およびリアドライブプーリ２８１のそれぞれに設けられた中央円周溝２９０内部に保持する。これらのガイドホイールは、デッキ２８０を位置決めするように働き、これにより、ベルトをプーリ上の正確な位置に導き、本来のそりから生じるベルトのドリフトを防止する。
【００５２】
デッキ長手方向の数個のキーポイントにおいて、チャンネル２８５の幅を狭くして、図２９に示されるようなチョーク２９１が形成される。これらのチョークポイントは、ダイがコンベヤ１７０に置かれるドロップゾーン１７３のどちらかの先端、および、ピックポイント１７６に有利に配置される。各チョークポイントにおいて、チャンネル２８５は、ｚ−軸線に沿って、精密な位置決めガイドバンプ２７４を狭め、それにより、ベルト１７０を細密に位置決めする。図２９に示すクランプ２８７は、コンベヤベルト１７０をチョーク２９１の１つで保持し、ガイドバンプ２７４がチャンネル２８５から飛び出るのを防ぐ。スチールベルト２７０上に形成された低摩擦塗料２７２と２７３は、クランプ２８７とコンベヤベルト１７０間の摩擦を減少させる。
【００５３】
チャンネル２８５間の敷板(decking)は、好ましくは、アセタール樹脂（デルリン）で、かつ、例えば、ラバー磁石２８６に感圧接着剤を用いてラミネートされる低摩擦デッキング材２８３で覆われたラバー磁石２８６であることを含む。図２８と３１とに最も良く示されるラバー磁石２８６は、磁気的にベルト１７０をデッキ２８０へ結合させる機能を有し、それにより、ベルトの平面に対して直交するように起こるベルト１７０の振動を防止、かつ、減衰させる。
【００５４】
図３および５について説明すると、ベルト１７０のランプセクション１７２は、ダイを、ドロップゾーン１７３の第１高さからピックアップ位置１７６の第２高さへ持ち上げることを目的に動作する。ランプ１７２は、ホストマシンがアクセスしなければならないコンベヤの上方空間領域に伸長せずに、フォーク型サポート１２５がｘ軸の軸線方向に前後に摺動するのを可能にするので、直接ダイフィーダの開発における必須かつ重要な技術革新であると言える。換言すると、このランプが無ければ、ドロップゾーン１７３は、ピック位置１７６と同じ高さとなり、そのため、ホストマシンのフライゾーンへフォーク型サポート１２５を持上げなければならず、ホストマシンのピックアンドプレースヘッドがフォーク型サポート１２５に衝突することが不可避となる。ベルトリバース構造１７１は、コンベヤベルト１７０をデッキ２８０に対して下に押さえ、かつコンベヤベルト１７０がドロップゾーン１７３を含む平坦部から傾斜部１７２へ方向を変える場合、緩い回転を提供する。図２３ａ、２４および２５に示す低摩擦塗料２７２および２７３は、コンベヤベルト１７０がベルトリバース構造１７１を通過するときのコンベヤベルトの摩擦を減少させる。
【００５５】
制御ユニット１０１は、コンベヤベルト１７０上の各ダイの位置を追い続ける。これは、作動モードによって、ピックヘッド１５０またはフリップヘッド１４０による配置動作の時を除いて、ピックアップ位置から各ダイを回収するときに、先行するようプログラムすることもできる。ダイが到達する時間、および／または、ダイをピックアップ位置１７６から取り外す時間を決定するために、センサ１７５(図２参照)が２つのフォトエミッタ光ファイバの束１９８を備える。センサ１７５は、各々が、図３、または、図３６に詳細を示すストッパ１７４へ伸長する光ファイバの束１９８を１つずつ有する、光源とフォトセンサ(図示省略)を含む。光ファイバの束１９８は、ストッパの開口部とファイババンドルサポート１９６とを介して、ストッパ面１９７の表裏いずれかの面上の位置まで伸長する。当該技術分野で光を屈折させる手段として公知なように、ファイバの束を研磨して、屈折面を形成し、光は、ストッパ面１９７を横切って通過する。ダイがストッパ面１９７に対して、ピックアップ位置１７６に存在すると、一方の光ファイバの束から他方の光ファイバの束への光がブロックされる。通常、ピックアップ位置１７６においてダイが検知されると、ダイをストッパ面１９７に対して直交状態にし、万一、ダイが前記面に引っかかった場合には、摩擦増強ポリマー面２７６から外れるようにダイをノックするために、制御ユニット１０１がコンベヤベルト１７０を若干、多めに送り動作する。
【００５６】
ベルトクリーニング装置１９０を図１，３，５および３３〜３５を参照して説明する。ベルト１７０には、必然的にシリコン粒子またはその他の材質の粒子が当接し、これが付着する可能性がある。さらに、特に、フリップ、あるいは、回路下に方向付けされたチップを供給する場合は、埃が気掛かりである。なぜなら、ダイがホストマシンに送られた後に、塵埃やその他の粒子が、ダイと基板との間の機械的および電気的接続に影響を及ぼすからである。塵埃やその他の粒子がベルト１７０からダイへ運ばれるのを軽減するために、ベルトクリーナ１９０が採用される。ベルトクリーナ１９０は、コンベヤベルト１７０の戻り部の近辺および下に取付けられた４本のナイロンブラシ１９１を備える。ブラシ１９１は、より線に取付けられた０．２５インチ（６．４ｍｍ）のナイロンボトルブラシから構成される。ベルトクリーナ１９０は、バネ付勢された玉軸受け１９４によって係止される、内部に戻り止めを有する柱(post)１９５に取付けられ、その結果、クリーナは柱１９５に嵌装される。これは、整備（例えば、清掃）のために、握りハンドル１９３によって、柱１９５からスライドさせて、容易に取外すことができる。加えて、ベルトクリーナ１９０は高強度ネオジム磁石１９２を含み、ブラシ１９１と接触したベルトを引張り、また、磁性粒子などの磁気汚染物質をベルト１７０から取除く。
【００５７】
本発明を、単一の実施態様を用いて具体的に説明したが、保護の範囲は、上記の記載に限定されず、添付の請求の範囲によって保護されることは、理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  全体を組立てた本発明を示す擬似斜視等角投影図。
【図２】  制御システムおよび主要な可動パーツを示す本発明の略図。
【図３】  本発明の実施例による新規な構成要素を障害となるカバーや構成要素を除いて示す斜視図。
【図４】  図１に示す本発明のフォークアッセンブリをリバースアングルで示した斜視図。
【図５】  図４のフォークアッセンブリのピックヘッドアームおよびコンベヤをストリップアームを除いて示した図。
【図６】  図５に示したコンベヤとピックヘッドアームから、アウトリガー式保持構造を示すためにカメラとフリップヘッドとを除いて、リバースアングルで示した斜視図。
【図７】  遠近法で、ピックヘッドの詳細を拡大して示した図。
【図８】  ピックプレートが引込んだ位置にあるピックヘッドの側面図。
【図９】  ピックプレートが伸長した位置にあるピックヘッドの側面図。
【図１０】  図９に示したピックヘッドの正面図。
【図１１】  図１０に示したＡとＡを結んだ線で切断したピックヘッドの断面図。
【図１２】  ピックヘッドの詳細を示したもので、（ａ）は、回転して、ウェーハと向き合った様子、（ｂ）は、コンベヤに向って面を下向きにした様子、（ｃ）は、フリップヘッドに向って面を上向きにした様子をそれぞれ示している、（ｄ）は左へ移動し、かつ、フリップ式方向付けにてダイをベルトに載せるために、ベルトに向って伸びきった状態にあるフリップヘッドを示す詳細図、（ｅ）はベルトと向かい合うために回転し、かつ、従来式の方向付けで、ベルトにダイを載せるために伸びた状態にあるピックヘッドの詳細を図示している。
【図１３】  ウェーハの横からみたストリップアームを示すものである。
【図１３ａ】  ストリップヘッドの動作を示す図１３のストリップアームの詳細を示す図である。
【図１３ｂ】  ストリップヘッドの動作を示す図１３のストリップアームの詳細を示す図である。
【図１４】  図１３に示したストリップヘッドが回転位置にある状態を示した底面図。
【図１５】  （ａ）は図１４に示したストリップアームをＢとＢを結ぶ線で切り取った断面図、（ｂ）はストリップヘッドの詳細を図示したものである。
【図１６】  図１３のストリップヘッドが非回転位置にある状態を示した底面図。
【図１７】  （ａ）は図１６に示したストリップアームをＣとＣを結ぶ線で切り取った断面図で、（ｂ）は示したストリップヘッドの詳細を図示したものである。
【図１８】  （ａ）はフリップヘッドを上下させるためにモータとドライブアッセンブリを備えたフリップヘッドの斜視図で、（ｂ）はモータとドライブアッセンブリをリバースアングルで図示したものである。
【図１９】  モータとドライブアッセンブリの立面図。
【図２０】  （ａ）はフリップヘッドの斜視図で、（ｂ）はフリップヘッドの底部分を示した詳細断面図。
【図２１】  図３に示した装置と一致する角度から、カメラとフリップヘッド装置の移動構造を図示したものである。
【図２２】  図２１に示したカメラとフリップヘッド装置の移動構造をリバースアングルで図示したものである。
【図２３】  （ａ）はコンベヤベルトの斜視図で、（ｂ）は模範ガイドバンプを含むベルト下の構造が明確に示された図２３に記載のコンベヤの詳細を示したものである。
【図２４】  サンプルダイが上に配置されたベルトの断面図。
【図２５】  長さに沿って取除かれる各種の層を備えたベルトの一部を図示したものである。
【図２６】  ガイドバンプの１つを通して切り取ったベルトの一部を示す断面図。
【図２７】  支持部とコンベヤベルト自身のサンプルとを備えたコンベヤベルトのリアドライブプーリの一部を図示したもので、これらの要素間の相互作用を示す。
【図２８】  ベルト支持部の背後部を図示している。
【図２９】  Ｚ軸線上にコンベヤベルトを精密に配置する、ベルト支持部の長さ方向に沿ったコンベヤクランプ、または、ピンチポイントを示している。
【図３０】  ガイドホイールを備えた支持部の前部を示したものである。
【図３１】  図３０に示した支持部の前部がフロントフリープーリと嵌合する様子を示す断面図。
【図３２】  支持部の前部と嵌合するフロントプーリの正面図。
【図３３】  ベルトクリーナの斜視図。
【図３４】  図３３に示したベルトクリーナの側面図。
【図３５】  図３４のＢとＢを結んだ線で切り取ったベルトクリーナの断面図。
【図３６】  ダイストッパとセンサーの斜視図。
【図３７】  ウェーハドアとコントロールパネルを図示するバックパネルの斜視図。
【図３８】  マウンティングリングにおけるウェーハの例を図示したものである。
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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