(57)【要約】【課題】小型化および寿命向上を図ることができる半導体チップ用吸着ヘッドを提供する。【解決手段】吸着ヘッド１００は、円筒状のハウジング１と、このハウジング１の内部空間１０に同軸的に収容された円筒状のホルダ４およびプローブ５と、これらホルダ４およびプローブ５にそれぞれ同一磁極を対向させて磁気反発力を作用させた状態で収容された環状の永久磁石６，７とを備えて構成されている。ハウジング１は、軸方向に結合された下部ハウジング２および上部ハウジング３からなる。【選択図】図５
2007123834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを吸着し、この半導体チップを移送して、基板に載置固定する半導体チップ用吸着ヘッドにおいて、
吸引手段からの吸引力が作用する吸引路を有するハウジングと、
このハウジングに移動可能に設けられ、且つ前記吸引路に連通する吸引孔を有してこの吸引孔から作用する吸引力で前記半導体チップを吸着するプローブと、
前記ハウジングに対して固定的に配置された第１の磁石と、
この第１の磁石との間で磁気反発力が生じるように前記プローブに配置され前記磁気反発力により前記プローブに対してその移動方向の一方へ向かう力を付与する第２の磁石と、
を具備することを特徴とする半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項２】
半導体チップを吸着し、この半導体チップを移送して、基板に載置固定する半導体チップ用吸着ヘッドにおいて、
下端部にプローブ挿通孔を有し、上端部に吸引手段に連通する吸引管を挿入する挿入口が設けられ、これらの間に内部空間を形成してなるハウジングと、
このハウジングの前記内部空間の上部側に固定されて上下の空間を連通する吸引路が形成されたホルダと、
前記ハウジングの内部空間の下部側に昇降移動可能に設けられるとともに、下端が前記プローブ挿通孔を挿通して前記ハウジングの外部へ突出し、且つ前記吸引路の吸引力を前記ハウジングの内部空間から外部へ作用させる吸引孔を有するプローブと、
前記ホルダの前記プローブに面する側に取り付けられた第１の磁石と、
この第１の磁石に対して同一極が対向するように前記プローブに取り付けられた第２の磁石とを具備し、
前記プローブは、前記吸引孔から作用する吸引力により前記半導体チップを下端で吸着するとともに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に生じる磁気反発力を受けて下降位置へ向けて付勢されていることを特徴とする半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項３】
前記ハウジングは下部ハウジングと上部ハウジングとに分割され、これら下部ハウジングと上部ハウジングとが着脱可能に結合されてなり、
且つ前記ホルダは結合された前記下部ハウジングと前記上部ハウジングとの間で挟持されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項４】
前記ホルダには下部に垂直方向に延びる案内部が形成され、前記プローブの上部には垂直方向に延びるとともに、前記ホルダの案内部と昇降移動可能に係合する案内部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項５】
前記ハウジングは下部ハウジングと上部ハウジングとに分割され、これら下部ハウジングと上部ハウジングとが着脱可能に結合されてなり、
前記下部ハウジングは、前記上部ハウジングとの結合側上端が開放されて内部に前記上部ハウジングを収容する筒形をなし、
前記上部ハウジングは、上端が開放されて内部に前記ホルダ、前記プローブ、前記第１の磁石及び前記第２の磁石を収容するとともに、前記下部ハウジングの内部に前記結合側上端の開放部から下端部まで挿入される筒状部を有し、且つ当該筒状部の内周面にこの内周面を下端側部分とこれより大径をなす上端側部分とに区画する段差部が形成され、
前記ホルダは、前記上部ハウジングの内部において前記段差部でその上側に位置決めされて前記上部ハウジングに支持され、
前記プローブは、前記上部ハウジングの内部において前記ホルダよりも下側位置に昇降移動可能に配置されるとともに抜け止め手段によって前記上部ハウジングからの落下を阻止されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項６】
前記上部ハウジングの筒状部の内周面と前記ホルダの外周面には、それぞれ互いに係合して前記ホルダの前記上部ハウジングに対する周方向の位置を決める位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項７】
前記上部ハウジングの筒状部の下部には内外周を径方向に貫通するガイド孔が形成されるとともに、このガイド孔には内部に突出するガイドピンが取り付けられ、前記プローブには前記ガイドピンと係合するプローブの昇降方向に延びるガイド溝が形成され、
前記ガイドピンが前記ガイド溝の上端と当接することによって前記プローブの落下を阻止する前記抜け止め手段を構成していることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【請求項８】
前記下部ハウジングと前記上部ハウジングは、一方の結合部に雄ねじが形成され、他方の結合部に雌ねじが形成され、これら雄ねじと雌ねじとが互いに螺合して結合されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体チップ用吸着ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハを切断して得た半導体チップを吸着し、この半導体チップを移送して基板上に載置固定するための吸着ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品の製造工程においては、製造したウエハを多数の半導体チップに分断し（ダイシング工程）、次いで分断した半導体チップを回路基板まで移送して、回路基板上に固着すること（ダイボンディング工程）が行われている。そして、これらの工程では、真空吸引力を利用してステージ上の半導体チップを吸着保持（ピックアップ）し、次いで半導体チップを基板上へ移送して、この基板上に載置固定するための吸着ヘッドが用いられている。
【０００３】
この種の吸着ヘッドは、保持手段に装着されて垂直方向および水平方向に移動されるとともに、真空圧力を利用して吸引力を得るために真空吸引手段に接続されている。より、具体的には、この吸着ヘッドは外気を真空吸引する吸引孔を有するプローブを備えている。半導体チップをピックアップする場合には、吸着ヘッドを下降してプローブを半導体チップに当接し、吸引力を作用させて半導体チップを吸着する。プローブで半導体チップを確実に吸着するためには、プローブで半導体チップを上側から若干圧力を加えた状態で吸引することが要求される。また、半導体チップを基板にボンディングする場合にも、プローブで半導体チップを上側から回路基板上に適正な圧力（ボンディング圧力）で押し付けた状態で加熱圧着する必要がある。
【０００４】
以上の点から、従来の吸着ヘッドの中には、プローブによって半導体チップに適正な押圧力を付与するために、ばねによってプローブに下向きの力を付与する構成を採用したものが知られている（例えば特許文献１および２参照）。
【０００５】
このような吸着ヘッドは、ハウジングに、プローブを垂直移動可能に設けるとともにプローブとその支持部材との間に圧縮コイルばねを装着し、半導体チップの吸着またはボンディングに際してプローブヘッドが半導体チップに当接した際に、プローブヘッドがばねによって下向きの力を付与されて適切な押圧力が半導体チップに加えられるようになっている。また、ばねはプローブヘッドが半導体チップに当接した際の衝撃力を緩和する機能も有する。
【特許文献１】特公平７−１０１６９７号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ばねを用いてプローブに対して下向きの力を加える構成には次に述べる問題がある。
【０００７】
すなわち、プローブが下降して半導体チップに当接する際の衝撃力の大きさは、ばねの力に関係する。ばねの力が大きいと、プローブに加わる衝撃力も大きくなり、プローブの摩耗の度合いが大きくなってしまう。これを防止するため、ばねの力を弱めようとすると、ばねの線径を小さくして有効径を大きくする必要がある。しかし、ばねの有効径が大きくなると、吸着ヘッドにおけるばねの配置スペースが大きくなり、吸着ヘッド全体が大型化して、複数並列配置することが困難になる。特に半導体チップは大変小形な部品であるために、吸着ヘッドも小型化が要求されている。
【０００８】
また、ばね自体も常時直接的に衝撃力を受けるため、金属疲労を進行させ、耐久性の面で問題があった。
【０００９】
以上の点から、吸着ヘッドの寿命が短く、交換期間が短いという問題があった。
【００１０】
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、小型化および寿命向上を図ることができる半導体チップ用吸着ヘッド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】
【００１１】
第１の発明は、半導体チップを吸着し、この半導体チップを移送して、基板に載置固定する半導体チップ用吸着ヘッドにおいて、吸引手段からの吸引力が作用する吸引路を有するハウジングと、このハウジングに移動可能に設けられ、且つ前記吸引路に連通する吸引孔を有してこの吸引孔から作用する吸引力で前記半導体チップを吸着するプローブと、前記ハウジングに対して固定的に配置された第１の磁石と、この第１の磁石との間で磁気反発力が生じるように前記プローブに配置され前記磁気反発力により前記プローブに対してその移動方向の一方へ向かう力を付与する第２の磁石とを具備することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は、また、半導体チップを吸着し、この半導体チップを移送して、基板に載置固定する半導体チップ用吸着ヘッドにおいて、下端部にプローブ挿通孔を有し、上端部に吸引手段に連通する吸引管を挿入する挿入口が設けられ、これらの間に内部空間を形成してなるハウジングと、このハウジングの前記内部空間の上部側に固定されて上下の空間を連通する吸引路が形成されたホルダと、前記ハウジングの内部空間の下部側に昇降移動可能に設けられるとともに、下端が前記プローブ挿通孔を挿通して前記ハウジングの外部へ突出し、且つ前記吸引路の吸引力を前記ハウジングの内部空間から外部へ作用させる吸引孔を有するプローブと、前記ホルダの前記プローブに面する側に取り付けられた第１の磁石と、この第１の磁石に対して同一極が対向するように前記プローブに取り付けられた第２の磁石とを具備し、前記プローブは、前記吸引孔から作用する吸引力により前記半導体チップを下端で吸着するとともに、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に生じる磁気反発力を受けて下降位置へ向けて付勢されていることを特徴とする。
【００１３】
なお、前記ハウジングは、例えば下部ハウジングと上部ハウジングとに分割され、これら下部ハウジングと上部ハウジングとが着脱可能に結合されてなり、前記ホルダは、例えば結合された前記下部ハウジングと前記上部ハウジングとの間で挟持されるように構成することができる。
【００１４】
また、前記ホルダには、例えば下部に垂直方向に延びる案内部が形成され、前記プローブの上部には垂直方向に延びるとともに、前記ホルダの案内部と昇降移動可能に係合する案内部が形成されるように構成してもよい。
【００１５】
また、前記ハウジングは、例えば下部ハウジングと上部ハウジングとに分割され、これら下部ハウジングと上部ハウジングとが着脱可能に結合されてなり、前記下部ハウジングは、例えば上部ハウジングの結合側上端が開放されて内部に上部ハウジングを収容する筒形をなし、前記上部ハウジングは、例えば上端が開放されて内部に前記ホルダ、前記プローブ、前記第１の磁石及び前記第２の磁石を収容するとともに、下部ハウジングの内部に前記結合側上端の開放部から下端部まで挿入される筒状部を有し、且つ当該筒状部の内周面にこの内周面を下端側部分とこれより大径をなす上端側部分とに区画する段差部が形成され、前記ホルダは、例えば上部ハウジングの内部において段差部でその上側に位置決めされて上部ハウジングに支持され、前記プローブは、例えば上部ハウジングの内部においてホルダよりも下側位置に昇降移動可能に配置されるとともに抜け止め手段によって上部ハウジングからの落下を阻止されるように構成してもよい。
【００１６】
この場合、前記上部ハウジングの筒状部の内周面と前記ホルダの外周面には、例えばそれぞれ互いに係合してホルダの上部ハウジングに対する周方向の位置を決める位置決め部が形成されるように構成してもよい。
【００１７】
また、前記上部ハウジングの筒状部の下部には、例えば内外周を径方向に貫通するガイド孔が形成されるとともに、このガイド孔には内部に突出するガイドピンが取り付けられ、前記プローブにはガイドピンと係合するプローブの昇降方向に延びるガイド溝が形成され、ガイドピンがガイド溝の上端と当接することによってプローブの落下を阻止する抜け止め手段を構成しているように構成してもよい。
【００１８】
さらに、前記下部ハウジングと前記上部ハウジングは、例えば一方の結合部に雄ねじが形成され、他方の結合部に雌ねじが形成され、これら雄ねじと雌ねじとが互いに螺合して結合された構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、２個の磁石の組み合わせによる磁気反発力を利用してプローブに下向きの力を加えるようにしたものであるため、次のような効果を奏する。すなわち、磁気力の大きさは、２個の磁石間の距離の二乗に反比例する。常時は２個の磁石相互が磁気反発力により離間してプローブが下降位置へ向けて変位している。吸着ヘッドが下降してプローブが基板に衝突すると、初めは反発力が小さく衝撃力も小さい。さらに吸着ヘッドが下降して２個の磁石間の距離が短縮してゆくと、磁気反発力が増大して、最終的にプローブに対して所定の大きさの力を加える。このため、磁石の直径、すなわち配置スペースを大きくすることなく初期の衝撃力を小さくすることができる。
【００２０】
すなわち、ばねが最も圧縮してプローブを下向きに押す力と、２個の磁石が最も接近してプローブを下側へ向けて押す力を同じ大きさに設定した場合に、磁石を用いた構成は、ばねを用いた構成に比較して小さい配置スペースで初期の衝撃力を小さくすることができる。
【００２１】
さらに、磁石はそれ自体で撓んでプローブに力を加えるものではなく、半導体チップの吸着時およびボンディング時における機械的動作により疲労、劣化することがなく耐久性が大である。すなわち、プローブに対して半導体チップを押す向きに力を加える部材の寿命を高めることができる。
【００２２】
第２の発明によれば、ハウジングの内部にホルダを設けるとともにこのホルダで仕切られたハウジングの内部にプローブを移動可能に配置して、これらホルダとプローブの向かい合う面にそれぞれ磁石を設けることにより、各磁石の間で磁気反発力を最大に作用させることができる構成としつつ、吸着ヘッド全体を簡素な構成で小型、軽量にまとめることができる。
【００２３】
特にプローブは磁石をホルダの磁石と向かい合う位置に直接取り付けることにより、別部材を用いて磁石を取り付けるものに比較して、簡素な構成で磁石を設けることができるとともに、各磁石の間で作用する磁気反発力を直接且つ最大に受けることができる。すなわち、プローブは磁気反発力を半導体チップを上側から押さえる力として利用することによる利点を最大に活かして半導体チップを上側から押さえることができる。
【００２４】
また、プローブが設けられるハウジングの下部空間と吸引管の吸引孔とを結ぶ吸引路をホルダに形成することにより、吸引管とプローブとを結ぶ吸引路を簡素な構成で小型、軽量にまとめてハウジングの内部に設けることができる。
【００２５】
したがって、第２の発明によれば、半導体チップを押さえるプローブの力に磁気反発力を有効に利用した吸着ヘッドを簡素な構成で小型、軽量にまとめて提供することができる。
【００２６】
なお、ハウジングを下部と上部とに分割して、ホルダを挟持した状態で結合することにより、吸着ヘッドの組み立ておよび分解が容易であり、特にプローブを交換する場合には、ハウジングの下部を上部から外すだけの簡単な操作で容易に交換を行うことができる。
【００２７】
また、プローブの案内部をホルダの案内部に昇降移動可能に組み合わせることにより、プローブはホルダに直接支持され案内されて昇降移動して、ホルダに対して磁気反発力の作用を効果的に受ける位置を維持しながら安定して移動することができる。
【００２８】
さらに、ハウジングを下部ハウジングと上部ハウジングとに分割し、上部ハウジングの内周面に段差部を形成する。上部ハウジングの内部に、この段差部の下側に昇降移動可能に挿入されて抜け止め手段により上部ハウジングからの脱落を阻止されるプローブと、この段差部によりその上側に位置決めされるホルダと、第１の磁石および第２の磁石とをそれぞれ配置する。そして、上部ハウジングを下部ハウジングの内部に挿入して両者を互いに結合する。このため、上部ハウジングは組立治具の役割をなして、プローブおよびホルダを上部ハウジングの内部に挿入保持して位置決めし、さらにこの上部ハウジングを下部ハウジングの内部に挿入して互いに結合することにより、プローブおよびホルダをハウジングの内部に位置決めして組み込むことができ、また、ホルダの保持に拘束されずにハウジングを組み立てることができる。したがって、吸着ヘッドの組み立ておよび分解をさらに容易に行うことができるとともに、プローブの交換などを容易に行うことができる。
【００２９】
また、上部ハウジングの筒状部の内周面とホルダの外周面に、ホルダの上部ハウジングに対する周方向の位置を決める位置決め部が形成されていることにより、上部ハウジングの内部にホルダを挿入して収容するだけで、容易にホルダの配置位置が決定するため、吸着ヘッドの組み立てを容易に行うことができる。
【００３０】
また、上部ハウジングの筒状部の下部に内外周を貫通するように形成されたガイド孔にガイドピンを取り付け、プローブに昇降方向に延びるように形成されたガイド溝と係合させることにより抜け止め手段が構成され、上部ハウジングの内部にプローブを挿入して収容する際に、ガイドピンとガイド溝の上端とが当接することでプローブの上部ハウジングにおける最下端位置が自動的に決定するとともにプローブの落下が阻止されるため、上部ハウジングへのプローブの取り付けを容易にし、吸着ヘッドの組み立てを容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、ハウジングの下部と上部とをねじで結合固定して、両者のねじの螺合位置を調節することにより、ハウジングの上端からハウジングから突出するプローブの下端までの長さを調節することができる。このため、吸着ヘッドを吸引管に装着して使用する場合に、吸引管の垂直移動長さなどの条件に応じて前記の吸着ヘッド全長を適切な大きさに容易に調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態に係る吸着ヘッド１００を示す外観斜視図、図２ないし図４は、要部の分解斜視図、図５および図６は、図２のＡ−Ａ’断面図、図７は、図２のＢ−Ｂ’断面図である。
【００３４】
この吸着ヘッド１００は、図示しないボンディング装置に装着されて、部品供給部にある電子部品、例えば半導体チップ１３０を吸着保持して回路基板の搭載位置へ移動して配置固定するために用いられる。ボンディング装置には、図示しない水平垂直移動ユニットと、この水平垂直移動ユニットによって水平方向および垂直方向に駆動される吸引管１１０と、この吸引管１１０の先端に装着された保持具１２０とが備えられ、この保持具１２０に本実施形態の吸着ヘッド１００が着脱可能に装着されている。
【００３５】
吸着ヘッド１００は、図１ないし図７に示すように、円筒状のハウジング１と、このハウジング１の内部空間１０に同軸的に収容された円筒状のホルダ４およびプローブ５と、これらホルダ４およびプローブ５にそれぞれ同一磁極を対向させて収容された環状の永久磁石６，７とを備えて構成されている。
【００３６】
ハウジング１は、軸方向に結合された円筒状の下部ハウジング２および上部ハウジング３からなり、下部ハウジング２および上部ハウジング３は、好ましくは耐食性および耐摩耗性に優れた材料、例えばＳＵＳ３０３により形成されている。
【００３７】
下部ハウジング２は、図５に示すように、同軸結合された大径部２１および小径部２２を有する。大径部２１は、上端側が開放され、下端側が円環状の段部２３を介して小径部２２の上端側に連結され、上端側の外周面に締結時の滑り止めのためのローレット面２１ａが形成され、内周面に上部ハウジング３を締結するためのねじ部２１ｂが形成され、側壁にこれを貫通するように止めねじ２５を締結するねじ孔２１ｃが形成されたものである。止めねじ２５は、その先端を上部ハウジング３のねじ部３２ａに押し付けて下部ハウジング２と上部ハウジング３とを固定するために用いられる。段部２３には、後述するホルダ４の一対のつば部４２の厚みに対応した深さの環状の溝部２３ａが形成されている。一方、小径部２２は、プローブ５の外径に応じた内径の空間を有し、底面の中心に、プローブ５の先端が挿通するプローブ挿通孔２２ａが形成されたものである。
【００３８】
上部ハウジング３は、図１ないし図７に示すように、同軸結合された円環状のフランジ部３１および締結部３２を有する。フランジ部３１は、下部ハウジング２の大径部２１とほぼ同一の外径を有し、その外周面に締結時の滑り止めのためのローレット面３１ａが形成され、上面側に保持具１２０と結合するための３つの円柱状の永久磁石３３が周方向均等に配して埋め込まれるとともに、保持具１２０との位置決めのための位置決め孔３１ｂが形成されたものである。締結部３２は、ホルダ４を内部に収容可能な内径を有し、外周面に下部ハウジング２側のねじ部２１ｂと螺合するねじ部３２ａが形成され、先端部の周方向二箇所の対称位置に孔３２ｂが形成されるとともに、これら孔３２ｂに一対の位置決めピン３４を埋め込んでなるものである。この位置決めピン３４は、後述するホルダ４の一対のつば部４２の回転方向の位置を決定する。
【００３９】
下部ハウジング２と上部ハウジング３とは、下部ハウジング２の大径部２１のねじ部２１ｂと上部ハウジング３の締結部３２のねじ部３２ａとが螺合されることにより結合される。結合時に下部ハウジング２の内部空間と上部ハウジング３の内部空間とは、同軸上で連続してハウジング１における円柱形の内部空間１０を形成する。上部ハウジング３の上端開口は、吸引管１１０をカラー１１１を介して挿入する吸引管挿入口１２を形成している。また、下部ハウジング２のねじ部２１ｂと上部ハウジング３のねじ部３２ａとが螺合する部分の軸方向長さによって、ハウジング１の全長（下部ハウジング２の下端面と上部ハウジング３の上端面との垂直方向長さ）、すなわち吸着ヘッド１００の全長を調節することができる。この調節により、プローブ５が軸方向に昇降移動可能な距離を調節することができる。
【００４０】
ホルダ４は、好ましくは耐食性および耐摩耗性などの機械的条件に優れた金属、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０３等で形成され、図４に示すように、円筒状のホルダ本体４１と、このホルダ本体４１の下端部の両側面から互いに反対方向に張り出した一対のつば部４２と、ホルダ本体４１の下端部の一対のつば部４２の形成位置から９０°回転した位置に形成されて下方に向けて突出する一対の案内突起４３とを備えて構成されている。
【００４１】
図８には、このホルダ４の右半分を断面にした正面図（ａ）、平面図（ｂ）、底面図（ｃ）、および右半分を断面にした側面図（ｄ）がそれぞれ示されている。ホルダ本体４１は、ハウジング１の内部空間１０に円滑に挿入配置できるように内部空間１０の直径に適合した外径を有し、つば部４２の上の部分の長さが上部ハウジング３の長さよりも短く設定されている。ホルダ本体４１の上端外周には、環状の溝４１ａが形成され、この溝４１ａにＯリング４４が装着される。ホルダ４は、Ｏリング４４を介して上部ハウジング３に気密装着される。ホルダ本体４１の上端には、吸引管１１０の先端が挿入される円柱状空間からなる吸引管挿入部４１ｂが形成されている。吸引管挿入部４１ｂの底面中心部には、先端が円錐状の円柱状空間からなる吸引口４１ｃが形成されている。ホルダ本体４１には、この吸引口４１ｃと外周部とを互いに逆向きで径方向に連通する一対の吸引孔４１ｄが穿設されている。吸引孔４１ｄは、つば部４２が延びる方向と直交する方向に形成されている。吸引孔４１ｄの外周側の口は、エアーの通路を確保するために一部カットされたホルダ本体４１の中心軸に平行な一対のカット面４１ｅに臨んでいる。平行なカット面４１ｅは、つば部４２の形成位置を避けて形成されている。カット面４１ｅは、ハウジング１の内周面との間にエアー通路１３を形成する。なお、カット面４１ｅは溝でもよい。カット面４１ｅの下端側は、案内突起４３の上端位置まで続き、このカット面４１ｅの下端部に、案内突起４３を径方向に貫通する吸引孔４３ａが形成されている。ホルダ本体４１の下端側には、磁石６を収容保持するための、磁石６の厚みとほぼ同様の深さを有する円柱状空間からなる磁石保持孔４１ｆが形成されている。
【００４２】
一対のつば部４２は、その上面が、ホルダ４の上部ハウジング３への装着時に上部ハウジング３の下端に当接するストッパ機能を有する。つば部４２の先端部には、つば部４２の延出方向に延びる先端側が開放された長孔状の切り欠き４２ａが形成されている。この切り欠き４２ａには、ホルダ４の上部ハウジング３への装着時に、上部ハウジング３の下端面から突出する位置決めピン３４が嵌合ないし圧入される。これにより、つば部４２は、上部ハウジング３に対する周り止めとしても機能する。つば部４２の外径は、下部ハウジング２の段部２３に形成された溝部２３ａの内径と適合し、つば部４２の厚みは溝部２３ａの深さとほぼ等しい。これにより、つば部４２は、上部ハウジング３と下部ハウジング２とが最も深く結合されたときに、溝部２３ａ内に収まるようになっている。
【００４３】
一対の案内突起４３は、外径が下部ハウジング２の小径部２２の内径よりも僅かに小さく、内径が永久磁石７の外径よりも僅かに大きく設定された円筒体の一部をなす形状となっている。案内突起４３の下端部は、大きく面取り（Ｃカット）されている。
【００４４】
プローブ５は、好ましくは、耐衝撃性および耐磨耗性に優れた、例えばＳＵＳ３０３、マンガン−ニッケル−銅−アルミニウム−モリブデン−炭素−けい素−鉄系合金（商品名ＮＡＫ：大同特殊鋼株式会社）などから形成され、図４に示すように、円筒状の磁石保持体５１と、この磁石保持体５１の底面中央部から下方に突出するように形成された吸引ノズル５２とを有している。図９には、プローブ５の一部断面で示した正面図（ａ）、平面図（ｂ）、底面図（ｃ）、および一部断面で示した側面図（ｄ）がそれぞれ示されている。
【００４５】
磁石保持体５１は、下部ハウジング２の小径部２２の内部に軸方向にスライド自在に収容されるように外径が下部ハウジング２の小径部２２の内径よりも僅かに小径に形成されている。磁石保持体５１は、内部にホルダ４の磁石保持孔４１ｆと同様の円柱状空間である磁石保持孔５１ａを有し、この磁石保持孔５１ａを形成する周壁５３に、一対の案内凹部５１ｂを形成したものである。案内凹部５１ｂは、ホルダ４の案内突起４３と同様に軸心に対して互いに対向する位置に形成され、案内突起４３と、軸方向にスライド自在に勘合するように、案内突起４３の外形と同様の形状を有する。これにより、案内突起４３の先端と案内凹部５１ｂの下端とが接触した場合でも、Ｃカットされた傾斜面により、両者が受ける衝撃を緩和するとともに、がたつきも防止してホルダ４でプローブ５を安定して受け止めることができる。
【００４６】
吸引ノズル５２は、磁石保持体５１の底部とテーパ部５２ａを介して一体に形成され、底部の径方向中心から下側へ向けてプローブ５の軸方向（垂直方向）に延びており、内部に上下端を連通する吸引孔５２ｂが形成されている。吸引ノズル５２の吸引孔５２ｂの開口断面形状およびその大きさは、吸着する半導体チップの形状および大きさ、吸引ポンプが吸引ノズル５２に作用する吸引力の大きさなどの条件を考慮して、半導体チップを確実に吸着できるように設定する。吸引ノズル５２の断面は例えば真円形である。また、テーパ部５２ａは、下部ハウジング２の底面に形成されたテーパ部２２ｂと適合する。これらテーパ部２２ｂ，５２ａは、下部ハウジング２に対してプローブ５が突出方向に移動して接触した際の衝撃を緩和する。
【００４７】
なお、吸引ノズル５２は磁石保持体５１と一体に形成することに限定されず、材質、加工などの条件に応じて別体のものとし、この別体の吸引ノズル５２を磁石保持体５１に溶接などの手段で一体に固着するようにしてもよい。
【００４８】
永久磁石６および７は、例えばサマリウム−コバルト磁石、焼結ネオジウム磁石などからなり、金属からなるホルダ４およびプローブ５の磁石保持孔４１ｆ，５１ａに、磁気吸着力によって固定されている。
【００４９】
次に、上述した吸着ヘッド１００の組み立て工程について説明する。
【００５０】
まず、ホルダ４に永久磁石６を嵌め込むとともに、プローブ５に永久磁石７を嵌め込む。このとき、互いに対向する永久磁石６の下端面と永久磁石７の上端面とは同一磁極となるようにホルダ４およびプローブ５に嵌め込む。続いて、上部ハウジング３に、永久磁石６を嵌合したホルダ４を圧入する。このとき、上部ハウジング３の下端面には位置決めピン３４を打ち込んでおき、この位置決めピン３４を、ホルダ４の一対のつば部４２の位置決め孔４２ａに通してホルダ４を位置決めする。
【００５１】
次いで、永久磁石７を嵌合したプローブ５の一対の案内凹部５１ｂをホルダ４の案内突起４３と嵌合させるようにしてプローブ５をホルダ４に対して同軸で重ね合わせる。この状態で、下部ハウジング２を上部ハウジング３に螺合して、締め付け方向に回転すると、上部ハウジング３が軸線方向に沿って下部ハウジング２に接近する向きに移動する。これに伴いホルダ４の下部とプローブ５が下部ハウジング２の内部に入り込むとともに、プローブ５の吸引ノズル５２が下部ハウジング２の挿通孔２２ａに挿通されて外部へ突出する。
【００５２】
上部ハウジング３と下部ハウジング２との締め付け状態によって、永久磁石６，７間のエアギャップを調整することができる。このエアギャップは、プローブ５が半導体チップ１３０を吸着する時にホルダ４側に移動する距離を確保できる大きさに設定しておく必要がある。また、両永久磁石６，７には、同一磁極が対向することにより磁気反発力が作用しているので、プローブ５の磁石保持体５１の下端面は下部ハウジング２の小径部２２の内側底面に磁気力で押し付けられた状態となっており、エアギャップが狭くなるほど、押し付けられる力が大きくなる。この力は、吸着ヘッド１００が半導体チップに接触したときの衝撃力にも関係してくるので、その点も勘案してエアギャップを調整する。適切なエアギャップに調整されたら、下部ハウジング２のねじ孔２１ｃに止めねじ２５を螺挿して締め付けることにより上部ハウジング３を下部ハウジング２に対して固定する。これにより、本実施形態の吸着ヘッド１００が完成する。吸着ヘッド１００は、例えば外径が約２０ｍｍ、ハウジング１の上端からプローブ５の下端までの長さ（全長）が約２５ｍｍである。
【００５３】
このように構成された本実施形態に係る吸着ヘッド１００は、図１および図２に示すように、ボンディング装置の保持具１２０に保持されることによってボンディング装置に装備される。吸着ヘッド１００は、プローブ５の摩耗に伴い、新規なものと交換する必要があるため、保持具１２０は、吸着ヘッド１００が着脱容易な構成が望まれる。このため、本実施形態における保持具１２０は、図２に示すように、永久磁石１２４を用いた磁気吸引力による着脱方式を採用している。すなわち、保持具１２０は、周方向の一部を切り離した環状の固定具１２１と、この固定具１２１を周方向に締め付けるためのボルト１２２およびナット１２３と、固定具１２１の下面に周方向に均等の間隔で埋め込まれた３つの円柱状の永久磁石１２４と、固定具１２１の下面に突設された位置決めピン１２５とを備えて構成されている。永久磁石１２４は、上部ハウジング３に埋め込まれた永久磁石３３の上端に現れた極と異なる極が下端に現れるように固定具１２１に埋め込まれる。
【００５４】
保持具１２０は、固定具１２１を吸引管１１０に外装し、ボルト１２２およびナット１２３を締結することで、吸引管１１０に固定される。このとき、吸引管１１０は、その先端が、図５に示すように、カラー１１１の厚みおよびホルダ４の吸引管挿入部４１ｂの深さを加算した分だけ固定具１２１の下面に対して突出する位置に保持具１２０を装着する。そして、位置決めピン１２５を、上部ハウジング３の位置決め孔３１ｂに嵌合させ、保持具１２０の永久磁石１２４と上部ハウジング３の永久磁石３３とを吸着させることにより、吸着ヘッド１００を保持具１２０に装着することができる。
【００５５】
一方、吸着ヘッド１００を保持具１２０から取り外すときには、永久磁石３３，１２４の磁気吸引力に抗して、吸着ヘッド１００を保持具１２０から引き離すだけでよい。
【００５６】
なお、永久磁石３３，１２４は、その磁気吸引力がボンディング作業に支障のない程度に強固となるような磁気力を発生させるように材質、形状、サイズ等を選定すればよい。また、位置決め孔３１ｂを上部ハウジング３の径方向に延びる長孔とすることにより、上部ハウジング３の周方向への位置決め機能を何ら低下させずに、位置決めピン１２５の位置決め孔３１ｂへの嵌合もスムーズに行うことができる。また、ハウジング１の挿入口１２にはカラー１１１を配置することにより、吸引管１１０とハウジング１との接続を安定にすることができる。
【００５７】
次に、図１０および図１１を参照しながら、上記のように構成された吸着ヘッド１００をボンディング装置に装備して半導体チップをピックアップおよびボンディングする場合について説明する。
【００５８】
図１０（ａ）においてステージ１４０上には、ウエハを切断分割して形成された複数の半導体チップ１３０が並べて配置されている。吸着ヘッド１００は、図示しないプログラム制御された水平垂直移動ユニットによってピックアップすべき対象である半導体チップ１３０の上方に配置される。
【００５９】
この状態で吸着ヘッド１００を吸引管１１０を介して水平垂直移動ユニットによって下降させると、やがて図１０（ｂ）に示すように、プローブ５の吸引ノズル５２の先端がステージ１４０上の半導体チップ１３０に接触する。吸着ヘッド１００がさらに下降すると、プローブ５は、永久磁石６，７の磁気反発力に抗して下部ハウジング２内でホルダ４側に後退する（図６参照）。この後退量に応じた磁気反発力によってプローブ５の吸引ノズル５２の先端は半導体チップ１３０を押圧する。
【００６０】
続いて、図示しない吸引ポンプを駆動して吸引管１１０を介して真空圧力による吸引力を発生させると、エアーが、図５に示すように、プローブ５の吸引ノズル５２の先端から吸引され、吸引ノズル５２→永久磁石７の中心孔→永久磁石６，７の間の空間→吸引孔４３ａ→エアー通路１３→吸引孔４１ｄ→吸引口４１ｃを通って吸引管１１０に吸引されるエアーの流路が形成される。すなわち、このエアーの流路は、ハウジング１の内部空間において吸引手段からの吸引力を外部に作用させる吸引路である。このように、エアーの流路を直線的にダイレクトに形成せずに、ホルダ４の側面に迂回させているのは、吸引力を弱めて半導体チップ１３０に損傷を与えないようにするためである。これにより、吸着ヘッド１００は、半導体チップ１３０をエアーによって吸着する。
【００６１】
吸着ヘッド１００を、図１０（ｃ）に示すように上方に移動させると、吸着ヘッド１００は半導体チップ１３０をピックアップする。このとき、プローブ５は永久磁石６，７の磁気反発力で再び最先端位置まで突出する。
【００６２】
次に、図１１（ａ）に示すように、吸着ヘッド１００を、吸引管１１０を介して水平垂直移動ユニットによって、テーブル１５０上に載置された回路基板１６０の上方位置まで移動させ、図１１（ｂ）に示すように、吸着ヘッド１００を下降させる。半導体チップ１３０が回路基板１６０と接触し、さらに吸着ヘッド１００が下降すると、両永久磁石６，７の間隔が小さくなっていき、プローブ５の先端が半導体チップ１３０を押圧する力も増加する。これにより、半導体チップ１３０を、より確実且つ安定して回路基板１６０の上面に押さえ込む。
【００６３】
この状態で、半導体チップ１３０のボンディングが実行される。すなわち、図示しない吸引ポンプの駆動を停止して吸引管１１０による吸引を停止して半導体チップ１３０の吸着を停止する。そして、半導体チップ１３０および半導体チップ１３０と回路基板１６０との間に介在する半田ろうを加熱して半導体チップ１３０を回路基板１６０に圧着固定する。
【００６４】
そして、図１１（ｃ）に示すように、吸着ヘッド１００を上昇させることにより、半導体チップ１３０の回路基板１６０へのボンディングが終了する。
【００６５】
図１２は、永久磁石６，７間の距離ｌと、両者の間の磁気力Ｆとの関係を、ばねの変位とばね力との関係と対比して示したグラフである。このグラフから明らかなように、点線で示す距離ｌとばね力との関係は線形であるが、実線で示す永久磁石６，７間の磁気力は、両者の距離ｌの二乗に反比例するので、非線形となっている。このため、ホルダ４とプローブ５の間が距離ｌ０だけ離れている場合には、磁気反発力はばねの反発力に比して極めて小さく、逆に、距離ｌがゼロに近づくと、磁気反発力はばねの反発力を大幅に上回る。
【００６６】
したがって、半導体チップ１３０のピックアップ時およびボンディング時に、吸着ヘッド１００が半導体チップ１３０と接触した場合、または半導体チップ１３０を介して回路基板１６０と接触した場合、その際の衝撃力はばねに比べて極めて小さい。このため、接触時の衝撃を十分小さくすることができる。また、ボンディング時には、ばねよりも大きな押圧力が得られる。
【００６７】
次に、図１３を参照して、本発明の他の実施形態における吸着ヘッド２００について説明する。
【００６８】
図１３は他の実施の形態における吸着ヘッドを示す一部切欠正面図である。
【００６９】
この実施の形態は、ハウジング１’における下部ハウジング２’と上部ハウジング３’とが、先の実施形態のようにねじによって締結されるのではなく、周方向に配置された複数のボルト９１を用いて両者を軸方向に結合したものである。なお、図中９２は下方ハウジング２’の上端開放部の周縁部に上下方向に貫通して形成された透孔、９３は上部ハウジング３’の下端開放部の周縁部に上下方向に沿って形成されたねじ孔である。ボルト９１は下部ハウジング２’の透孔９２を通して上部ハウジング３’のねじ孔９３に螺挿することにより、下部ハウジング２’と上部ハウジング３’とを連結している。下部ハウジング２’と上部ハウジング３’とを連結する箇所はハウジング周方向に等間隔を存した例えば３箇所として、この３箇所にそれぞれボルト９１を挿通して連結している。
【００７０】
この実施形態の場合、上部ハウジング３’の上端と、下部ハウジング２’の下端から突出するプローブ５の吸引ノズル５２の下端までの長さを調整するためには、上部ハウジング３’と下部ハウジング２’とを連結する際に互いに接合する箇所である、下部ハウジング２’の上端と上部ハウジング３’の下端との間に、図示しないスペーサを介在させるようにすればよい。
【００７１】
次に、図１４ないし図２０を参照して、本発明のさらに他の実施形態における吸着ヘッド２００Ａについて説明する。
【００７２】
図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る吸着ヘッド２００Ａを示す外観斜視図、図１５は、要部の分解斜視図、図１６および図１７は、図１４のＣ−Ｃ’断面図、図１８は、上部ハウジング２０３の平面図、図１９は、図１８のＤ−Ｄ’断面図、図２０は、プローブの他の構成を示す外観斜視図である。
【００７３】
この吸着ヘッド２００Ａは、図示しないボンディング装置に装着されて、部品供給部にある電子部品、例えば半導体チップ２３０（図１７参照）を吸着保持して回路基板の搭載位置へ移動して配置固定（載置固定）するために用いられる。ボンディング装置には、図示しない水平垂直移動ユニットと、この水平垂直移動ユニットによって水平方向および垂直方向に駆動される吸引管１１０（図１６および図１７参照）と、この吸引管１１０の先端に装着された保持具１２０（図１６および図１７参照）とが備えられ、この保持具１２０に本実施形態の吸着ヘッド２００Ａが着脱可能に装着されている。
【００７４】
吸着ヘッド２００Ａは、図１４ないし図１７に示すように、円筒状のハウジング２０１と、このハウジング２０１の内部空間２１０（図１６および図１７参照）に同軸的に収容された円筒状のホルダ２０４およびプローブ２０５と、これらホルダ２０４およびプローブ２０５にそれぞれ同一磁極を対向させて収容された環状の永久磁石２０６，２０７とを備えて構成されている。
【００７５】
ハウジング２０１は、軸方向に着脱自在に結合された円筒状の下部ハウジング２０２および上部ハウジング２０３からなり、これら下部ハウジング２０２および上部ハウジング２０３は、好ましくは例えば耐食性および耐摩耗性に優れた材料であるＳＵＳ３０３により形成されている。
【００７６】
下部ハウジング２０２は、例えば図１６に示すように、同軸結合された大径部２２１および小径部２２２を有する。大径部２２１は、上端側が開放され、下端側が円環状の段部２１３を介して小径部２２２の上端側に連結され、上端側の外周面に締結時の滑り止めのためのローレット面２２１ａが形成された構造からなる。
【００７７】
また、大径部２２１は、内周面に上部ハウジング２０３を締結するためのねじ部２２１ｂが形成され、側壁にこれを貫通するように止めねじ２２３を締結する止めねじ孔２２１ｃが形成された構造からなる。止めねじ２２３は、その先端部２２３ａを下部ハウジング２０２に締結された上部ハウジング２０３のねじ部２３２ａに押し付けて下部ハウジング２０２と上部ハウジング２０３とを確実に固定するために用いられる。
【００７８】
一方、小径部２２２は、上部ハウジング２０３の筒状部である円筒部２３２の外径に応じた内径の空間を有し、底部の中心に上部ハウジング２０３に収容されたプローブ２０５の先端が挿通するプローブ挿通孔２２２ａが形成され、このプローブ挿通孔２２２ａの空間側開口周縁部が空間側に向かって徐々に広がる形状のテーパ面２２２ｂを有する構造からなる。
【００７９】
上部ハウジング２０３は、例えば図１４ないし図１９に示すように、同軸結合された円環状のフランジ部２３１および円筒部２３２を有する。フランジ部２３１は、下部ハウジング２０２の大径部２２１とほぼ同一の外径を有し、その外周面に締結時の滑り止めのためのローレット面２３１ａが形成され、上面側に保持具１２０と結合するための３つの円柱状の永久磁石２３３が周方向均等に配して埋め込まれるとともに、保持具１２０との位置決めのための位置決め孔２３１ｂが形成されたものである。
【００８０】
また、フランジ部２３１には、ローレット面２３１ａ側から内部の中心軸に向かってこれを貫通するように止めねじ２３８を締結する止めねじ孔２３１ｃが形成されている。この止めねじ２３８は、その先端を後述するホルダ２０４の外周面における位置決めカット面２４１ｄに押し付けて上部ハウジング２０３にホルダ２０４を固定するために用いられる。
【００８１】
円筒部２３２は、ホルダ２０４およびプローブ２０５をそれぞれ内部に収容可能な複数の内径を有し、外周面に下部ハウジング２０２側のねじ部２２１ｂと螺合するねじ部２３２ａが形成され、先端部（すなわち、円筒部２３２の下部）の周方向所定箇所には内外周を径方向に向かって貫通するガイド孔２３２ｂが形成されるとともに、このガイド孔２３２ｂにガイドピン２３７を埋め込んでなるものである。
【００８２】
このガイドピン２３７は、後述するプローブ２０５の円筒部２３２内における周方向位置と最下端位置とを決定するとともに、円筒部２３２内にプローブ２０５を組み付ける際にプローブ２０５が円筒部２３２の先端部側から脱落（落下）してしまうことを阻止する抜け止め手段を構成する。
【００８３】
また、上部ハウジング２０３は、フランジ部２３１および円筒部２３２の内部に、上端側から下端側にかけて内径が順に小さくなるように形成された大内径部２３４ａ、中内径部２３４ｂおよび小内径部２３４ｃを有し、大内径部２３４ａおよび中内径部２３４ｂの境目に上段段差部２３５ａと、中内径部２３４ｂおよび小内径部２３４ｃの境目に下段段差部２３５ｂとが形成された構造からなる。この下段段差部２３５ｂは、円筒部２３２の内部を下端側部分とこれより大径をなす上端側部分とに区画する。
【００８４】
なお、大内径部２３４ａの一部には、フランジ部２３１の止めねじ孔２３１ｃと直交する面で構成された位置決めカット面２３１ｄが形成されている。この位置決めカット面２３１ｄは、ホルダ２０４の位置決めカット面２４１ｄと適合する形状となっており、上部ハウジング２０３へのホルダ２０４の挿入時にこれら位置決めカット面２３１ｄ，２４１ｄ同士が当接することによってホルダ２０４の周方向の位置が決まる。したがって、これら位置決めカット面２３１ｄ，２４１ｄは、ホルダ２０４の上部ハウジング２０３における位置決め部として機能する。
【００８５】
そして、上部ハウジング２０３に昇降移動可能に取り付けられて収容されるプローブ２０５は、円筒部２３２内の下段段差部２３５ｂよりも下端側の小内径部２３４ｃに収容され、ホルダ２０４は、円筒部２３２の下段段差部２３５ｂよりも上端側の中内径部２３４ｂおよび大内径部２３４ａに収容される。また、下段段差部２３５ｂの中心軸線を挟んで対向する位置はそれぞれ下端側に凹んでおり、この凹んだ部分がこれらプローブ２０５およびホルダ２０４を収容した場合に、プローブ２０５からホルダ２０４へのエアー通路２３６となる。
【００８６】
このように構成された下部ハウジング２０２と上部ハウジング２０３とは、下部ハウジング２０２の大径部２２１のねじ部２２１ｂと、上部ハウジング２０３の円筒部２３２のねじ部２３２ａとが螺合されることにより結合される。結合時に上部ハウジング２０３の円筒部２３２が下部ハウジング２０２の内部空間にその上端開放部から下端部端面まで挿入される。そして、円筒部２３２の内部空間が下部ハウジング２０２の内部空間と同軸上に配置されてハウジング２０１における円柱状の内部空間２１０を形成する。
【００８７】
また、このように構成されたハウジング２０１では、下部ハウジング２０２のねじ部２２１ｂと上部ハウジング２０３のねじ部２３２ａとが螺合する部分の軸方向長さによって、ハウジング２０１の全長（すなわち、吸着ヘッド２００Ａの全長）とともに、プローブ２０５の下部ハウジング２０２からの突出量とを調節することができる。
【００８８】
ホルダ２０４は、好ましくは耐食性および耐摩耗性などの機械的条件に優れたステンレス鋼ＳＵＳ３０３などの金属で形成され、例えば図１５に示すように、同軸結合された円環状のフランジ部２４１および円筒状の円形部２４２を有する。フランジ部２４１は、上部ハウジング２０３に円滑に挿入配置できるように大内径部２３４ａに適合した外径を有し、その外周面の一部に上述した位置決めカット面２３１ｄと適合する位置決めカット面２４１ｄが形成されている。
【００８９】
円形部２４２は、上部ハウジング２０３に円滑に挿入配置できるように中内径部２３４ｂとほぼ同一の外径を有し、その外周面の中心軸線を挟んで対向する位置にはそれぞれ円形部２４２の中心軸に平行な一対の対向するカット面２４４が、上述した位置決めカット面２４１ｄと約４５°ずれた配置となるように形成されている。この円形部２４２のフランジ部２４１側の外周には、環状の溝２４２ａが形成され、この溝２４２ａにＯリング２４６が装着される。
【００９０】
ホルダ２０４は、Ｏリング２４６を介して上部ハウジング２０３に気密装着される。ホルダ２０４の上端には、吸引管１１０の先端が挿入される吸引管挿入孔２４３ａが形成されている。吸引管挿入孔２４３ａの底面中心部には、先端が円錐状の円柱状空間からなる吸引口２４３ｂが形成されている。ホルダ２０４には、この吸引口２４３ｂと外周部とを互いに逆向きで径方向に連通する一対の吸引孔２４３ｃが穿設されている。
【００９１】
吸引孔２４３ｃの外周側の開口は、エアーの通路を確保するために一部カットされたホルダ２０４の中心軸に平行な一対のカット面２４４に臨んでいる。平行な一対のカット面２４４は、上部ハウジング２０３の中内径部２３４ｂの内周面との間にエアー通路２１１を形成する。なお、この一対のカット面２４４は、溝によって構成されていてもよい。
【００９２】
ホルダ２０４の下端側には、永久磁石２０６を収容保持するための、永久磁石２０６とほぼ同様の深さを有する円柱状空間からなる磁石保持孔２４５が形成されている。この磁石保持孔２４５が形成されたホルダ２０４の円形部２４２における下端面は、ホルダ２０４の上部ハウジング２０３への装着時に、上部ハウジング２０３の下段段差部２３５ｂの端面と当接するストッパ機能を有する。
【００９３】
また、ホルダ２０４のフランジ部２４１の位置決めカット面２４１ｄは、ホルダ２０４の上部ハウジング２０３への装着時に、上部ハウジング２０３の大内径部２３４ａに形成された位置決めカット面２３１ｄと合わさって、ホルダ２０４の周方向位置を決定する位置決め機能を有する。このような構造でホルダ２０４が上部ハウジング２０３に挿入されるため、ホルダ２０４は上部ハウジング２０３内で下段段差部２３５ｂよりも上側位置に収容される。
【００９４】
一方、プローブ２０５は、好ましくは、耐衝撃性および耐磨耗性に優れた、例えばＳＵＳ３０３−ニッケル−銅−アルミニウム−モリブデン−炭素−けい素−鉄系合金（商品名ＮＡＫ：大同特殊鋼株式会社）などから形成され、例えば図１５に示すように、永久磁石２０７を収容する円筒状の磁石保持部２５１と、この磁石保持部２５１の底面中央部から下方に突出するように形成された吸引ノズル２５２とを有している。
【００９５】
磁石保持部２５１は、上部ハウジング２０３の円筒部２３２の小内径部２３４ｃの内部に、軸方向にスライド自在に収容されるように外径が小内径部２３４ｃの内径よりも僅かに小径に形成されるとともに、吸引ノズル２５２側の端部が下部ハウジング２０２のテーパ面２２２ｂと適合するような傾斜形状で構成されたテーパ部２５３を有する。
【００９６】
このテーパ部２５３が、下部ハウジング２０２の底面に形成されたテーパ面２２２ｂと適合することによって、下部ハウジング２０２に対してプローブ２０５が吸引ノズル２５２の突出方向に移動して下部ハウジング２０２と接触した際の衝撃を緩和する。
【００９７】
また、磁石保持部２５１は、テーパ部２５３を含む外周端部側の一部に、昇降方向（垂直方向）に沿って延びるガイド溝２５４が形成された構造からなる。このガイド溝２５４には、上部ハウジング２０３の円筒部２３２に形成されたガイド孔２３２ｂに埋め込まれたガイドピン２３７が係合するように挿入される。また、このガイド溝２５４の上端側には、ガイドピン２３７の周方向端部と当接する停止面２５４ａが形成されている。
【００９８】
このように、ガイド溝２５４とガイドピン２３７とが係合することで、プローブ２０５の上部ハウジング２０３の円筒部２３２内における周方向位置が決まる。また、プローブ２０５の上部ハウジング２０３への収容時などに、停止面２５４ａとガイドピン２３７とが当接することで、プローブ２０５の上部ハウジング２０３からの抜けを阻止することができるとともに、プローブ２０５の最下端位置が決定する。なお、ガイド溝２５４の停止面２５４ａとガイドピン２３７とが当接することで、プローブ２０５の最下端位置が決定するため、その当接位置を調節すれば、上述したテーパ部２５３とテーパ面２２２ｂとの接触を回避したり、接触時の衝撃をさらに緩和したりすることが可能となる。
【００９９】
さらに、磁石保持部２５１は、内部にホルダ２０４の磁石保持孔２４５と同様の円柱状空間からなる磁石保持孔２５１ａを有し、この磁石保持孔２５１ａ内で永久磁石２０７を保持する。
【０１００】
吸引ノズル２５２は、磁石保持部２５１のテーパ面２５３の下端側と一体に形成され、磁石保持部２５１の径方向中心から下側へ向けてプローブ２０５の軸方向（垂直方向）に延びており、その内部に上下端を連通する吸引孔２５２ａが形成されている。吸引ノズル２５２の吸引孔２５２ａの開口断面形状およびその大きさは、例えば図２０に示すように、真円形状ではなく、それよりも開口面積の小さな偏平直線（もしくは楕円）形状であってもよい。また、吸引口２５２ａの開口断面形状およびその大きさは、吸着する半導体チップの形状および大きさ、あるいは吸引ポンプが吸引ノズル２５２に作用する吸引力の大きさなどを考慮して、半導体チップを確実に吸着できるように設定されていればよい。
【０１０１】
なお、吸引ノズル２５２は、磁石保持部２５１と一体に形成することに限定されず、材質、加工などの条件に応じて別体のものとし、この別体の吸引ノズル２５２を磁石保持部２５１に溶接などの手段で一体に固着するようにしてもよい。
【０１０２】
永久磁石２０６および２０７は、例えばサマリウム−コバルト磁石、焼結ネオジウム磁石などからなり、金属からなるホルダ２０４およびプローブ２０５の磁石保持孔２４５，２５１ａに、磁気吸着力によって固定されている。
【０１０３】
次に、上述した吸着ヘッド２００Ａの組み立て工程について説明する。
【０１０４】
まず、ホルダ２０４の磁石保持孔２４５に永久磁石２０６を嵌め込むとともに、プローブ２０５の磁石保持孔２５１ａに永久磁石２０７を嵌め込む。このとき、互いに対向する永久磁石２０６の下端面と永久磁石２０７の上端面とは同一磁極となるようにホルダ２０４およびプローブ２０５に嵌め込む。
【０１０５】
続いて、上部ハウジング２０３の円筒部２３２のガイド孔２３２ｂにガイドピン２３７を先端部が小内径部２３４ｃの内周面から突出する状態で挿通し、プローブ２０５を上部ハウジング２０３の上端開口側から大内径部２３４ａおよび中内径部２３４ｂを通って小内径部２３４ｃに収容されるように挿入して、プローブ２０５のガイド溝２５４をガイドピン２３７に係合させる。これにより、プローブ２０５は上部ハウジング２０３の内部における下段段差部２３５ｂよりも下側の位置で、上部ハウジング２０３から抜けることなく上下移動（昇降移動）可能に保持される。
【０１０６】
次いで、ホルダ２０４を、上部ハウジング２０３の位置決めカット面２３１ｄとホルダ２０４の位置決めカット面２４１ｄとが適合するとともに、円筒部２３２の下端面が下段段差部２３５ｂ上に載置して位置決めされるように、上部ハウジング２０３の上端開口側から大内径部２３４ａおよび中内径部２３４ｂに挿入して収容する。このとき、ホルダ２０４の一対のカット面２４４は、上部ハウジング２０３の下段段差部２３５ｂに形成された一対のエアー通路２３６上に位置して、中内径部２３４ｂの内周面との間で一対のエアー通路２３６と連通するエアー通路２１１を形成する。
【０１０７】
ホルダ２０４を上部ハウジング２０３に収容したら、上部ハウジング２０３のフランジ部２３１に形成された止めねじ孔２３１ｃに止めねじ２３８を螺挿し、ホルダ２０４を上部ハウジング２０３に固定する。このようにプローブ２０５およびホルダ２０４を上部ハウジングに収容したら、上部ハウジング２０３を下部ハウジング２０２の内部にねじ部２２１ｂ，２３２ａ同士が螺合するように締め付け方向に回転螺挿しながら挿入する。これに伴い、プローブ２０５の吸引ノズル２５２が下部ハウジング２０２のプローブ挿通孔２２２ａに挿通されて外部へ突出する。
【０１０８】
そして、下部ハウジング２０２の大径部２２１に形成された止めねじ孔２２１ｃに止めねじ２２３を螺挿し、上部ハウジング２０３を下部ハウジング２０２に固定する。これにより、本実施形態の吸着ヘッド２００Ａが完成する。この吸着ヘッド２００Ａは、例えば外径が約２０ｍｍ、ハウジング２０１の上端からプローブ２０５の下端までの長さ（全長）が約２５ｍｍである。
【０１０９】
このように構成された本実施形態に係る吸着ヘッド２００Ａは、ボンディング装置の保持具１２０に保持されることによって、ボンディング装置に装備される。吸着ヘッド２００Ａは、プローブ２０５の摩耗に伴い、新規なものと交換する必要があるため、保持具１２０は、吸着ヘッド２００Ａが着脱容易な構成が好適である。
【０１１０】
したがって、本実施形態における保持具１２０は、例えば図１６および図１７に示すように、永久磁石１２４を用いた磁気吸引力による着脱方式を採用している。すなわち、保持具１２０は、上部ハウジング２０３のフランジ部２３１の外径と同様の外径を有する円環状部材の一部を切り離した環状の図示しない固定具と、この固定具を周方向に締め付けるための図示しないボルトおよびナットと、固定具の下面に周方向に均等の間隔で埋め込まれた３つの円柱状の永久磁石１２４と、固定具の下面に突設された位置決めピン１２５とを備えて構成されている。なお、永久磁石１２４は、上部ハウジング２０３に埋め込まれた永久磁石２３３の上端に現れた磁極と異なる磁極が下端に現れるように固定具に埋め込まれる。
【０１１１】
保持具１２０は、固定具を吸引管１１０の下端側に外装し、ボルトおよびナットを締結することで吸引管１１０に固定される。このとき、吸引管１１０に対して保持具１２０は、吸引管１１０の先端（すなわち、下端）がホルダ２０４の吸引管挿入孔２４３ａの深さを加算した分だけ固定具の下面に対して突出する位置に取り付けられる。そして、位置決めピン１２５を、上部ハウジング２０３の位置決め孔２３１ｂに嵌合させ、保持具１２０の永久磁石１２４と上部ハウジング２０３の永久磁石２３３とを吸着させることにより、吸着ヘッド２００Ａを保持具１２０に装着することができる。
【０１１２】
吸着ヘッド２００Ａを保持具１２０から取り外すときには、永久磁石２３３，１２４の磁気吸引力に抗して、吸着ヘッド２００Ａを保持具１２０から引き離すだけでよい。なお、永久磁石２３３，１２４は、その磁気吸引力がボンディング作業に支障のない程度に強固となるような磁気力を発生させるように材質、形状、サイズ等を選定すればよい。また、位置決め孔２３１ｂを上部ハウジング２０３の径方向に延びる長孔とすることにより、上部ハウジング２０３の周方向への位置決め機能を何ら低下させずに、位置決めピン１２５の位置決め孔２３１ｂへの嵌合もスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一実施形態における吸着ヘッドを上側から見た斜視図。
【図２】吸着ヘッドを分解して上下から見た斜視図。
【図３】吸着ヘッドを分解して下側から見た斜視図。
【図４】吸着ヘッドのホルダとプローブと一対の永久磁石とを分解して下側から見た斜視図。
【図５】図２のＡ−Ａ’断面図。
【図６】プローブが後退したときの図２のＡ−Ａ’断面図。
【図７】図２のＢ−Ｂ’断面図。
【図８】ホルダの一部切欠した４面図。
【図９】プローブの一部切欠した４面図。
【図１０】ピックアップ動作を工程順に示す正面図。
【図１１】ボンディング動作を工程順に示す正面図。
【図１２】磁気力の特性を示すグラフ。
【図１３】他の実施形態における吸着ヘッドを示す一部切欠正面図。
【図１４】さらに他の実施形態における吸着ヘッドを上側から見た斜視図。
【図１５】吸着ヘッドの一部を分解して下側から見た斜視図。
【図１６】図１４のＣ−Ｃ’断面図。
【図１７】プローブが後退したときの図１４のＣ−Ｃ’断面図。
【図１８】上部ハウジングの平面図。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ’断面図。
【図２０】プローブの他の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１’，２０１…ハウジング
２，２’，２０２…下部ハウジング
３，３’，２０３…上部ハウジング
４，２０４…ホルダ
５，２０５…プローブ
６，２０６…永久磁石
７，２０７…永久磁石
１０，２１０…内部空間
１２…吸引管挿入口
１３，２１１，２３６…エアー通路
２１，２２１…大径部
２２，２２２…小径部
２３…段部
２５，２２３…止めねじ
３１，２３１…フランジ部
３２…締結部
３３，２３３…永久磁石
３４…位置決めピン
４１…ホルダ本体
４２…つば部
４３…案内突起
４４，２４６…Ｏリング
５１…磁石保持体
５２，２５２…吸引ノズル
５３…周壁
９１…ボルト
１００，２００，２００Ａ…吸着ヘッド
１１０…吸引管
１２０…保持具
１３０…半導体チップ
１４０…ステージ
１５０…テーブル
１６０…回路基板。
２３１ｄ…位置決めカット面
２３２…円筒部
２３２ｂ…ガイド孔
２３４ａ…大内径部
２３４ｂ…中内径部
２３４ｃ…小内径部
２３５ａ…上段段差部
２３５ｂ…下段段差部
２３７…ガイドピン
２４４…一対のカット面
２５４…ガイド溝
【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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