(57)【要約】【課題】  半導体チップをピックアップ装置などの支持体から圧着ヘッドに確実に且つスムーズに受け渡すシステムの提供。【解決手段】  【請求項１】  本発明の半導体チップの受け渡しシステムは、半導体チップＡを支持する支持体３と、半導体チップＡを吸着するための吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を移動させる駆動部９と、駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えている。  そして支持体３または圧着ヘッド４には圧力検出部１４が設けられ、制御部５は、駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５は更に駆動部９への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されている。 【選択図】  図１
2009200296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着するための吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を移動させる第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムにおいて、
圧着ヘッド４に圧力検出部１４が設けられ、制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５はその接触圧の検出信号を受けてさらに第２駆動部９への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【請求項２】
半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着するための吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を移動させる第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムにおいて、
圧着ヘッド４に圧力検出部１４が設けられ、制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【請求項３】
半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着可能な吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を駆動する第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムにおいて、
制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動させる位置制御を行い、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧着ヘッド４に加わる圧力が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３において、前記支持体３は半導体ウエハから半導体チップＡをピックアップするピックアップ装置３ａであることを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記第１駆動部７または第２駆動部９はリニアモータ駆動方式であることを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【請求項６】
請求項１において、前記支持体３がチップトレーであり、そのチップトレー内の半導体チップＡを圧着ヘッド４に受け渡すことを特徴とする半導体チップの受け渡しシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体チップを支持する支持体と、半導体チップを吸着するための吸着部を有する圧着ヘッドと、圧着ヘッドを移動させる駆動部と、駆動部に駆動信号を出力する制御部とを備えた半導体チップの受け渡しシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣチップ等の半導体チップをプリント基板等に装着する方法として熱圧着方法が採用されている。半導体ウエハ上で互いに切り離された多数の半導体チップは、通常、粘着性のシートの片面に貼着した状態とされ、二次元的に駆動制御されるリング状の架台に装着される。架台に装着された半導体チップはピックアップ装置で１チップずつピックアップされて圧着装置（ボンディング装置）に受け渡される。
【０００３】
一般的なピックアップ装置は、半導体チップを装着した架台の下方に配置される突き上げユニットと、それに対向するように架台の上方に配置される真空吸着式の吸着コレットを備えており、そのようなピックアップ装置は例えば特許文献１に記載されている。また一般的な圧着装置は、半導体チップを真空吸着するための吸着部を有する圧着ヘッドと、圧着ヘッドを移動させる駆動部を備えており、そのような圧着装置は例えば特許文献２に記載されている。
【０００４】
特許文献２には圧着ヘッドの吸着部に吸着した半導体チップをプリント板に熱圧着する圧着装置が記載されている。この圧着装置を構成する圧着ヘッドは、リニアモータ方式の駆動部で昇降駆動され、圧着工程では圧着ヘッドが下降してプリント板に接近し、圧着ヘッドの吸着部に吸着された半導体チップがプリント板に接触したことを可動電極と固定電極を有する接触センサで検出すると、駆動部は下降モードから加圧モードに切り換えられ、ロードセルで検出される加圧力が予め設定された圧力（所定の熱圧着力）になるように、駆動装置の駆動電流値が調整される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１―１９６４４２号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように、特許文献２には圧着ヘッドの吸着部に吸着した半導体チップをプリント板に圧着する際に、圧着ヘッドを駆動する駆動部が下降モードから加圧モードに切り換えられることが記載されている。そしてこの切換え操作のために可動電極と固定電極を有する接触センサが用いられ、次の操作である加圧モードの操作に際して圧力検出用のロードセルが用いられている。
【０００７】
しかし特許文献２には圧着装置でプリント板に半導体チップを圧着する技術は開示されているが、その前工程となる支持体から圧着装置への半導体チップの受渡技術についての具体的な記載はない。仮に特許文献２に記載された技術を支持体から圧着装置への半導体チップの受渡技術に転用しようとしても、特許文献２の技術ではモード切換用の接触センサと加圧モード用のロードセルを必要とするので、それらの取り付けのためのスペースが大きくなり、装置も複雑化してコスト高になるという問題がある。
【０００８】
圧着工程においては、圧着ヘッドの吸着部に吸着した半導体チップをプリント板に圧着する際に、半導体チップがプリント板に接触した後、半導体チップを所定の圧力でプリント板にそのまま押し付ければ足りる。一方、半導体チップをピックアップ装置から圧着ヘッドに受け渡す技術においては、先ずピックアップ装置が所定の受渡場所まで移動し、その受渡場所に他の場所から移動してくる圧着ヘッドに受け渡す必要がある。そのためピックアップ装置には移動中の半導体チップを確実に把持するための真空吸着式の吸着コレットが設けられ、その吸着コレットに吸着されている半導体チップが受渡場所において同じく真空吸着式の圧着ヘッドの吸着部に吸着切り換えによって受け渡される。
【０００９】
上記受渡工程において、例えば位置制御により圧着ヘッドを受渡場所まで移動（下降）し接触させてから、ピックアップ装置の吸着コレットによる吸着を解除すると同時に圧着ヘッドの吸着部の吸着を作動させると、吸着コレットから吸着部への半導体チップの「飛び」現象が発生する。このような「飛び」現象が発生すると半導体チップの裏面に損傷を与えることがあり、或いは内部の薄いＬｏｗｋ層などを破壊することがある。
【００１０】
そこで本発明は、受渡に際して発生する上記問題を解決し、且つ、構造が簡単でコストも抑制できる新しい半導体チップの受け渡しシステムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決する本発明の第１の発明は、半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着するための吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を移動させる第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムである。そして、圧着ヘッド４に圧力検出部１４が設けられ、制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５はその接触圧の検出信号を受けてさらに第２駆動部９への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
前記課題を解決する本発明の第２の発明は、半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着するための吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を移動させる第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムである。そして、圧着ヘッド４に圧力検出部１４が設けられ、制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする（請求項２）。
【００１３】
前記課題を解決する本発明の第３の発明は、半導体チップＡを支持する支持体３と、支持体３を移動させる第１駆動部７と、半導体チップＡを吸着可能な吸着部１３を有する圧着ヘッド４と、圧着ヘッド４を駆動する第２駆動部９と、第１駆動部７および第２駆動部９に駆動信号を出力する制御部５とを備えた半導体チップの受け渡しシステムである。そして、制御部５は、第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力して圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動させる位置制御を行い、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧着ヘッド４に加わる圧力が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする（請求項３）。
【００１４】
上記第１ないし第３の発明において、前記支持体３は半導体ウエハから半導体チップＡをピックアップするピックアップ装置３ａとすることができる（請求項４）。
上記第１ないし第３の発明において、前記第１駆動部７または第２駆動部９はリニアモータ駆動方式とすることができる（請求項５）。
上記第１の発明において、前記支持体３がチップトレーであり、そのチップトレー内の半導体チップＡを圧着ヘッド４に受け渡すように構成することができる（請求項６）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる第１の発明は、請求項１に記載のように、制御部５が圧着ヘッド４の第２駆動部９に駆動信号を出力し、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５はさらに第２駆動部９への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成すると、半導体チップＡが圧着ヘッド４の吸着部１３に接触した後に、圧力制御により予め設定された圧力で圧着ヘッド４の吸着部１３に押し付けられて密着するので、半導体チップＡは確実に且つ、スムーズに前記吸着部１３に受け渡すことができる。圧着ヘッド４に設けられた圧力検出部１４は、圧着ヘッド４の吸着部１３への半導体チップＡの接触検出と、半導体チップＡへ加わる圧力の検出の２つの機能を兼ねているので、従来（特許文献２）のモード切り換え方法のように接触検出手段と圧力検出手段の２つの検出手段を設ける必要がない。そのためシステム構成が簡単になり、コストも抑制できる。
【００１７】
本発明にかかる第２の発明は、請求項２に記載のように、制御部５が圧着ヘッド４の第２駆動部９に駆動信号を出力し、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡに接触するまで移動させる位置制御を行い、圧力検出部１４がその接触を接触圧として検出したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成すると、半導体チップＡが圧着ヘッド４の吸着部１３に接触した後に、圧力制御により予め設定された圧力で圧着ヘッド４の吸着部１３に押し付けられて密着するので、半導体チップＡは確実に且つ、スムーズに前記吸着部１３に受け渡すことができる。圧着ヘッド４に設けられた圧力検出部１４は、圧着ヘッド４の吸着部１３への半導体チップＡの接触検出と、半導体チップＡへ加わる圧力の検出の２つの機能を兼ねているので、従来（特許文献２）のモード切り換え方法のように、接触検出手段と圧力検出手段の２つの検出手段を設ける必要がない。そのためシステム構成が簡単になり、コストも抑制できる。
【００１９】
本発明の第３の発明は請求項３に記載のように、制御部５が第１駆動部７に駆動信号を出力して支持体３を受渡位置まで移動させる位置制御を行うと共に、第２駆動部９に駆動信号を出力し、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動させる位置制御を行い、圧着ヘッド４の吸着部１３が支持体３に支持された半導体チップＡの位置まで移動したとき、制御部５は第１駆動部７への駆動信号を出力して圧着ヘッド４に加わる圧力が予め設定された圧力になるように圧力制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
このように構成すると、半導体チップＡが圧着ヘッド４の吸着部１３に接触した後に圧力制御により予め設定された圧力で圧着ヘッド４の吸着部１３に押し付けられて密着するので、半導体チップＡは確実に且つ、スムーズに前記吸着部１３に受け渡すことができる。また、接触検出手段や圧力検出手段を用いないので、システム構成がより簡単化し、コストも大幅に抑制できる。
【００２１】
上記いずれかの半導体チップの受け渡しシステムにおいて、請求項４に記載のように、前記支持体３は半導体ウエハから半導体チップＡをピックアップするピックアップ装置３ａとすることができる。このように構成すると、半導体チップＡをピックアップ装置３ａの吸着コレットから圧着ヘッド４の吸着部１３へ受け渡しが確実に且つスムーズに行われるので、従来のような半導体チップの「飛び」現象発生の問題を解決できる。
【００２２】
上記いずれかの半導体チップの受け渡しシステムにおいて、請求項５に記載のように、前記第１駆動部７または第２駆動部９はリニアモータ駆動方式とすることができる。第１駆動部７または第２駆動部９をリニアモータ駆動方式とすることにより、制御部５による位置制御および圧力制御（トルク制御または定電流制御）を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に図面に基づいて本発明の最良の実施形態を説明する。図１は第１の発明にかかる半導体チップの受け渡しシステムの１例を示す構成図である。受け渡しシステム１は圧着装置２と支持体３を構成するピックアップ装置３ａで構成される。圧着装置２は圧着ヘッド４、制御部５を備えており、ピックアップ装置３ａは吸着コレット６と、それを移動するリニアモータ（ＶＣＭ）方式の第１駆動部７を備えている。
【００２４】
圧着ヘッド４は、図において、移動可能な架台８と、架台８に取付られたリニアモータ（ＶＣＭ）方式の第２駆動部９、第２駆動部９の出力軸に取付られた昇降部１０、昇降部１０から下方に向かう延長部の先端部に固定された吸着部１３を有する。なお延長部の中間に水晶圧電式やロードセル方式などの圧力検出部１４が設けられ、吸着部１３には図示しない真空装置との接続部１５が設けられる。さらに架台８は図示しない駆動装置に連結され、その駆動装置を駆動することにより圧着ヘッド４を移動して圧着操作等を行うようになっている。
【００２５】
ピックアップ装置３ａは吸着コレット６を有し、吸着コレット６にはそれぞれ図示しない真空装置との接続部１７が設けられる。ピックアップ装置３ａはフレーム１８に取付られた第１駆動部７に連結されており、後述するように、第１駆動部７は制御部５からの駆動信号によりピックアップ装置３ａを受渡位置に駆動するようになっている。ここで「受渡位置」とは、圧着ヘッド４における吸着部１３の下降位置（もしくは下降軸の位置）に一致する位置を意味する。
【００２６】
〔作用〕
次に、図１に示す受け渡しシステム１により半導体チップＡをピックアップ装置３ａから圧着ヘッド４に受け渡す方法を説明する。制御部５は予め定められた制御プログラムに従って図示しない回転駆動部に駆動信号を出力し、ピックアップ装置３ａの吸着コレット６を１８０度ずつ回転駆動する。この回転駆動により下側に回転した吸着コレット６は半導体ウエハに対向し、図示しない突き上げピンで下方から半導体チップＡが突き上げられると、その半導体チップＡは吸着コレット６に吸着し支持される。
【００２７】
下側の吸着コレット６が半導体チップＡを吸着したら、制御部５は図示しない回転駆動部に駆動信号を出力し、吸着コレット６を１８０度回転する。次に制御部５は第１駆動部７に駆動信号を出力し、ピックアップ装置３ａで上側に位置した吸着コレット６が受渡位置に一致するように、ピックアップ装置３ａを移動する。それと共に制御部５は圧着ヘッド４の第２駆動部９に駆動信号を出力し、圧着ヘッド４の昇降部１０を下降させてその吸着部１３を受渡位置に待機する半導体チップＡに接触させる。
【００２８】
具体的には、第２駆動部９に固定された昇降部１０が下降する。それによって昇降部１０に取付られた吸着部１３も下降し、その先端が半導体チップＡに接触する。その接触は接触圧として圧力検出部１４で検出され、制御部５に伝送されると共に、検出圧力が圧力計１４ａに表示される。
【００２９】
圧力検出部１４から接触検出信号を受けた制御部５は、さらに第２駆動部９に駆動信号を出力し、圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるような圧力制御（もしくはトルク制御）を行う。すなわち、リニアモータ方式の第２駆動部９から出力するトルク（駆動力）はリニアモータに加わる電流に比例するので、制御部５が第２駆動部９に予め設定された電流を供給する制御、すなわち定電流制御を行うことにより、予め設定された圧力制御（定圧力制御）を行うことができる。なお設定圧力は半導体チップＡを確実に吸着部１３に密着させ且つ半導体チップＡに損傷を与えない範囲に予め設定される。
【００３０】
次に制御部５は、真空装置との接続配管に設けられた図示しない開閉弁を開け、圧着装置２の吸着部１３を真空吸引状態にして吸着操作を行わせると共に、ピックアップ装置３ａの吸着操作を停止する制御を行う。この制御により半導体チップＡの支持はピックアップ装置３ａ側から圧着ヘッド４側に移る。次いで制御部５は図示しない駆動装置を駆動して半導体チップＡを支持した圧着ヘッド４を例えばプリント板に向けて移動する制御に移る。そしてこれらの一連の操作が高速で繰り返され、半導体チップＡが次々とピックアップ装置３ａから圧着ヘッド４に受け渡され、プリント板などに圧着される。
【００３１】
次に、第２の発明にかかる半導体チップの受け渡しシステムの最良の形態（実施態様）を説明する。第１の発明では、制御部５が接触圧の検出信号を受けたとき、さらに圧着ヘッド４の第２駆動部９へ駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行っているが、第２の発明では、制御部５が接触圧の検出信号を受けたとき、支持体３を構成するピックアップ装置３ａの第１駆動部７へ駆動信号を出力して圧力検出部１４による検出圧が予め設定された圧力になるように圧力制御を行っている点が異なり、そのほかの構成は第１の発明と同様である。
【００３２】
このように、ピックアップ装置３ａの第１駆動部７を駆動することによっても、第１の発明と同様に圧力制御を行うことができる。なお第２の発明におけるその他の作用は第１の発明と同様であるので、説明は省略する。
【００３３】
次に、第３の発明にかかる半導体チップの受け渡しシステムの最良の形態（実施態様）を説明する。第３の発明では圧力検出部１４を設けることなく、第２の発明と実質的に同様な作用を行わせる点に特徴がある。すなわち第３の発明の実施形態では、圧力検出部１４を省略する以外は図１と同様に構成され、制御部５の制御プログラムだけが第２の発明と異なる。先ず、制御部５からの駆動信号により圧着ヘッド４が位置制御により下降し、その吸着部１３がピックアップ装置３ａに支持された半導体チップＡに接触する位置に到達したとき、制御部５は第２駆動部９に対する位置制御を圧力制御に切り換える。この圧力制御は予め設定された一定圧力制御である。その後の操作は第２の発明と同様である。
【００３４】
これまで説明した実施形態は、受渡元の支持体がピックアップ装置であるが、支持体は例えば半導体チップを収容したトレー等であってもよい。その場合はトレー等から半導体チップが圧着ヘッド４に受け渡される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の半導体チップの受け渡しシステムは、半導体チップを支持体から圧着ヘッドに受け渡すシステムとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる半導体チップの受け渡しシステムの１例を示す構成図。
【符号の説明】
【００３７】
１  受け渡しシステム
２  圧着装置
３  支持体
３ａ  ピックアップ装置
４  圧着ヘッド
５  制御部
６  吸着コレット
７  第１駆動部
８  架台
９  第２駆動部
１０  昇降部
【００３８】
１３  吸着部
１４  圧力検出部
１４ａ  圧力計
１５  接続部
１７  接続部
１８  フレーム
【図１】
2009200296.tif 000003