半导体芯片的拾取装置及其拾取方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用吸附嘴拾取贴附到粘附片上的半导体芯片的拾取装置及其拾取方法。
背景技术
将半导体晶片切断成小四方块状的半导体芯片粘贴到粘附片上，在将该半导体芯片焊接到基板上的情况下，利用吸附嘴从上述粘附片上一个一个地拾取该半导体芯片。
用吸附嘴从粘附片上拾取半导体芯片时，以往如专利文献1(日本特开2002-100644号公报)所示，通过将粘贴有要用吸附嘴拾取的半导体芯片的粘附片的、上述半导体芯片的周边部用支撑体吸附保持，并用前端尖利的上冲销从下面侧上顶该半导体芯片，来使上述半导体芯片与上述粘附片分离，并用吸附嘴拾取。
可是，最近，有些半导体芯片的厚度为100μm以下，非常薄。用上冲销地尖利的前端上冲如上所述薄的半导体芯片时，在该前端接触处集中应力。为此，半导体芯片会因受到上冲销的应力而破损。
为了防止应力集中所致的半导体芯片的破损，考虑到使上冲销的上冲速度变慢，但上冲销的上冲速度变慢的话，拾取速度也变慢，会导致生产能力的下降，并且，即使在上冲速度慢且半导体芯片较薄的情况下，也很难可靠地防止其损伤。
【发明内容】
本发明提供一种不会使半导体芯片破损并且可从粘附片上剥离的拾取装置及其拾取方法。
本发明为一种半导体芯片的拾取装置，利用吸附嘴拾取粘贴在粘附片上的半导体芯片，其特征在于，具有：支撑体，形成有吸引孔，该吸引孔将所述粘附片的、用所述吸附嘴拾取的半导体芯片的周边部分进行吸附保持；剥离机构，与所述粘附片的用所述吸附嘴拾取的所述半导体芯片的下面侧接触，并从所述半导体芯片的端部向中央部水平移动的同时上升。
此外，本发明为一种半导体芯片的拾取装置，利用吸附嘴拾取粘贴在粘附片上的半导体芯片，其特征在于，具有：支撑体，形成有吸引孔，该吸引孔将所述粘附片的、用所述吸附嘴拾取的半导体芯片的周边部分进行吸附保持；剥离机构，具有剥离部件，该剥离部件在所述粘附片的用所述吸附嘴拾取的所述半导体芯片的一端部下面侧上升并与所述粘附片接触，之后从所述半导体芯片的一端部朝另一端部移动，并且该剥离部件在与该移动方向正交的方向上呈细长板状。
另外，本发明为一种半导体芯片的拾取装置，利用吸附嘴拾取粘贴在粘附片上的半导体芯片，其特征在于，具有：支撑体，形成有吸引孔，该吸引孔将所述粘附片的、用所述吸附嘴拾取的半导体芯片的周边部分进行吸附保持；剥离机构，具有杆状的剥离部件，该剥离部件与所述粘附片的下面侧接触，同时从所述粘附片的用所述吸附嘴拾取的所述半导体芯片的周边部向中央螺旋状地旋转，从而从所述粘附片剥离所述半导体芯片。
再有，本发明为一种半导体芯片的拾取方法，利用吸附嘴拾取粘贴在粘附片上的半导体芯片，其特征在于，包括：将所述粘附片的用所述吸附嘴拾取的半导体芯片的周边部分吸附保持的工序，用所述吸附嘴吸附所述半导体芯片的工序，将所述粘附片的粘贴有用所述吸附嘴吸附的半导体芯片的部分从半导体芯片的相对置的两端侧向中央部剥离的工序。
发明效果
根据本发明，利用吸附嘴从粘附片上拾取半导体芯片时，由于能够将半导体芯片不破损地从粘附片上剥离，可从粘附片上容易且可靠地拾取该半导体芯片。
【附图说明】
图1为示出本发明第1实施例的拾取装置的示意结构图；
图2A、B分别为拾取体在周向错开90度位置上的纵剖视图；
图3A、B为示出一对摆动部件的前端打开和关闭状态的拾取体的俯视图；
图4A～C为拾取时的一对摆动部件的动作说明图；
图5为示出通过一对摆动部件进行圆弧运动，粘附片从半导体芯片上剥离的状态的说明图；
图6为示出本发明第2实施例的拾取体的一部分的剖视图；
图7为示出用图6示出的拾取体的摆动部件和支持部件使半导体芯片上升而被支承的状态的放大剖视图；
图8A～C为示出本发明第3实施例的拾取体的动作说明图；
图9为示出图8所示的摆动部件的动作说明图；
图10为示出本发明第4实施例的摆动部件的动作说明图。
【具体实施方式】
下面，参照附图说明本发明的实施例。
图1～图5示出本发明的第1实施例。图1所示的拾取装置具有支撑组件10。该支撑组件10在张紧设置于未图示的晶片环上的粘附片2的下面侧对置设置，通过未图示的Z驱动源，在Z方向上，在如后述的支撑体1的上表面与粘附片2接触的位置和离开粘附片2的位置之间被驱动。
在上述粘附片2的上表面粘贴着将半导体晶片分割成小四方块的多个半导体芯片3。上述晶片环被未图示的X和Y驱动源，在水平方向上被驱动。由此，粘贴到粘附片2上的半导体芯片3可相对支撑组件10在X和Y方向上定位。另外，可代替支撑组件10，在Z方向上驱动晶片环，主要是使晶片环和支撑组件10在X、Y和Z方向上相对驱动。
在上述粘附片2的上面侧，在上述支撑组件10的上方设有吸附嘴4。该吸附嘴4通过未图示的X，Y和Z驱动源，而可在X，Y和Z方向上被驱动。另外，作为Z驱动源，最好使用音圈电机，可将吸附嘴4的推压负载控制为一定。
上述支撑组件10具有支撑体1。该支撑体1如图2A、B所示，为下端面开放而上端面上形成矩形开口部6的圆筒状。在此，开口部6的形状与成为拾取对象的半导体芯片3相似，并且，其面积设定成与半导体芯片3大致相同。
在上述支撑体1的内周面，沿着轴向形成的一对细长的长槽9对置形成，支承轴8的两端部与该长槽9可滑动地结合。因此，支承轴8在长槽9上被导引的同时，可在长槽9的范围内上下运动。
在上述支承轴8的中部，可回转地支承着构成剥离部件的大致ㄑ字形弯曲的一对摆动部件11的中部。一对摆动部件11相对于支撑体1的中心轴线，弯曲方向逆向设置。
由此，一对摆动部件11以支承轴8作为支点，上端侧和下端侧的两方开放，作为下端侧的基端部与后述的圆盘25的上表面接触。另外，一对摆动部件11通过将下端侧如后述进一步开放，使上端侧朝关闭方向驱动。
一对摆动部件11由比上述开口部6的宽度尺寸稍小的宽度尺寸，最好与预定拾取的半导体芯片3的一边大致同长或者比之稍短尺寸的板状部形成，其前端部形成如图3所示的梳齿状，即由多个凹部12a和多个凸部12b沿着宽度方向形成为凹凸状。并且，一对摆动部件11的前端部关闭时，凹部12a和凸部12b相互啮合。
如图3A，B所示，在上述支撑体1的上面，围住上述开口部6的3个环状槽14a～14c同心地形成。3个环状槽14a～14c由沿支撑体1的径向形成的2个连通槽15连通。连通槽15形成为与预定拾取的半导体芯片3的相对置的2边(端部)平行，并且位于该边的外侧。
另外，在支撑体1的上面，连通槽15可进一步形成为与半导体芯片3的另外的相对置的2边平行，并且位于该边的外侧。
位于最内侧的环状槽14a中，以周向90度间隔，在厚度方向贯通形成有4个吸引孔16a。此外，该环状槽14a的直径比拾取的半导体芯片3的对角线长度长。在第2个环状槽14b上，在周向上以180度间隔形成有2个吸引孔16b。在各环状槽14a～14c与连通槽15上，通过上述吸引孔16a、16b作用后述的吸引力。另外，在图3以外，图示中省略了环状槽14a～14c，吸引孔16a、16b。
如图2A、B所示，上述支撑体1的下端开口上设置有圆柱状的封闭部件21，封闭部件21的一端与下端开口气密嵌合。该封闭部件21的中心部穿设有在轴向贯通的穿通孔22。作为驱动部件的驱动轴23，设置成可在该穿通孔22中滑动，并且通过位于穿通孔22下端部的O型环24形成气密。
圆盘25在上述驱动轴23的从上述封闭部件21的上端面突出的上部，可移位地一体设置。此外，在该圆盘25上表面的中央部设有圆柱形状的止动部件26。该止动部件26进入以规定的角度开放的一对摆动部件11的基端部间，通过后述的第2弹簧28，使摆动部件11的基端部相互朝接近方向驱动时限制其移动。由此，一对摆动部件11以支承轴8作为支点，其前端部成为最大开启状态时，也被限制在开口部6内。
如图2B所示，在上述圆盘25与支承轴8之间张紧设置有一对第1弹簧27。该第1弹簧27将上述圆盘25与上述支承轴8弹性连结。此外，一对摆动部件11之间设有将处于支承轴8上侧的前端部朝开启方向推的上述第2弹簧28。在此，第2弹簧28的拉伸力设定成大于第1弹簧27。
图4A示出一对摆动部件11的前端部处于不从支撑体1的上面突出的位置上的状态，该状态为待机状态。在待机状态下，支承轴8的两端部如图2B所示，位于由长槽9的上端的规定尺寸的下方，并且，一对摆动部件11的基端部在第2弹簧28的弹力作用下，与止动部件26接触，前端部处于最大开启的状态。
并且，在该状态下，止动部件26的宽度尺寸被设定成：以一对摆动部件11的各前端部，在预定拾取的半导体芯片3中的一对相对置的两端部或比该两端部稍靠近中央部的部分相对置。
上述驱动轴23从待机状态朝上升方向被驱动时，摆动部件11保持图4A的状态并上升。
随着驱动轴23的上升，支承轴8的两端部沿着长槽9上升，但上升到规定的位置时，与该长槽9的上端接触。上述支承轴8的两端部与长槽9的上端接触时，摆动部件11自身的上升停止。此时，一对摆动部件11的前端部如图4B所示，从支撑体1的上面稍突出。该状态成为上升状态。在上升状态下，一对摆动部件11的前端部设定成从开口部6突出规定尺寸例如0.5mm。
驱动轴23从上升状态进一步朝上升方向被驱动时，一对摆动部件11通过圆盘25使其基端部朝开启方向推压。由此，一对摆动部件11的前端部克服第2弹簧28的弹力以支承轴8为中心朝关闭方向进行圆弧运动。
驱动轴23上升到上升限度时，如图4C所示，一对摆动部件11的前端部相互啮合并关闭。该状态为关闭状态。
从上升状态成为关闭状态时，一对摆动部件11的前端部进行圆弧运动，并朝开口部6的规定方向的中央部移动。通过摆动部件11的前端部进行圆弧运动，一对摆动部件11的前端部从上升状态进一步朝较高的位置进行上升位移。即，在圆弧运动作用下，摆动部件11的前端部水平移动的同时上升。
将处于关闭状态的摆动部件11的前端部高度设定成比上升状态例如高1.0mm。因此，最终，一对摆动部件11的前端部从支撑体1的上面朝上方突出1.5mm。
另外，处于上升状态和关闭状态的一对摆动部件11从支撑体1的上面突出的高度例如根据半导体芯片3的厚度等拾取条件而定。例如，在上述的上升状态下，摆动部件11的前端部可设定成与支撑体1的上面大致同高。
将驱动轴23从关闭状态朝下降方向驱动时，由于解除了圆盘25对一对摆动部件11的基端部的推压状态，一对摆动部件11在第2弹簧28的复原力作用下，前端部朝开启方向回转。当一对摆动部件11的基端部与止动部件26接触时，摆动部件11的前端部停止朝开启方向回转。此外，驱动轴23下降时，借助于第1弹簧27，支承轴8与驱动轴23的下降连动。由此，一对摆动部件11返回到如图4A所示的待机状态。
如图2A所示，连通孔31的一端开口于上述封闭部件21的在上述支撑体1的下端侧突出的部分，而该连通孔31的另一端与上述封闭部件21和由支撑体1形成的内部空间7连通，上述的一端如图1所示，与吸引泵32配管连接。
吸引泵32动作时，其吸引力作用于支撑体1的内部空间7，并由该内部空间7经吸引孔16a、16b，作用于环状槽14a～14c、连通槽15和开口部6。
如图1所示，在上述驱动轴23的从封闭部件21的下端面突出的下部，设有凸轮从动件33。凸轮从动件33与通过未图示的驱动源而朝箭头方向转动的凸轮34的外周面接触。因此，如凸轮34转动驱动，则因上述驱动轴23朝上下方向动作，从而与该上下方向的动作连动的一对摆动部件11的上部以支承轴8为支点，进行开启和关闭动作。
另外，吸附嘴4、支撑组件10等驱动控制是由未图示的控制装置，如后述进行动作控制。
接下来，对上述结构的拾取装置的作用进行说明。
如图1所示，通过未图示的晶片环，将粘附片2朝X，Y方向驱动，将拾取的半导体芯片3定位于支撑体1的开口部6上方。并且，使支撑体1上升到支撑体1的上表面与粘附片2接触的位置。此时，由支撑体1上表面的环状槽14a～14c、连通槽15，吸附保持着拾取的半导体芯片3周边的粘附片2。另外，形成一对摆动部件11的凹凸部12a，12b的前端部如图4所示，处于比支撑体1的上表面低的位置，成为待机状态。
将拾取的半导体芯片3定位的同时，使吸附嘴4下降，在其前端吸附所拾取的半导体芯片3。此时，吸附嘴4用规定的负载推压半导体芯片3。此外，使与支撑体1连接的吸引泵32动作，使该支撑体1的内部空间7减压。由此，吸引力作用于环状槽14a～14c、连通槽15上，拾取粘附片2的半导体芯片3的周边部分吸附保持在上述支撑体1的上面。
接着，转动凸轮34。该凸轮34通过凸轮从动件33，使驱动轴23朝上升方向驱动。摆动部件11与驱动轴23的上升连动并上升。在驱动轴23的上升过程中，一对摆动部件11不回转，直到支承轴8与长槽9的上端接触为止，而上升到图4所示的上升状态。即，摆动部件11的前端部上升到从开口部6突出0.5mm处。
通过一对摆动部件11朝上升位置上升，由吸附嘴4吸附的半导体芯片3的在规定方向的两端部(此时，半导体芯片3中的一对相对置的两端部)通过粘附片2由一对摆动部件11的前端推上。此时，吸附嘴4只上升半导体芯片3上升的程度。并且，半导体芯片3的周边部分的粘附片2随着半导体芯片3的上升而拉伸。在该阶段，半导体芯片3的两端部成为剥离粘附片2的状态。
上述驱动轴23从上升状态进一步朝上升方向驱动时，支承轴8的两端部因与长槽9的上端接触，支承轴8自身不上升，只驱动轴23上升。由此，一对摆动部件11的基端部由设置在上述驱动轴23上端的圆盘25，朝开启方向驱动，从而一对摆动部件11的前端部克服第2弹簧28的弹性力而朝关闭方向转动。
即，一对摆动部件11的各前端部朝向开口部6的上述规定方向的中央部进行圆弧运动，通过该圆弧运动，一对摆动部件11的各前端部，使与半导体芯片3背面的粘附片2相对的接触点从半导体芯片3的上述规定方向的两端部向中央部慢慢地沿水平方向和向上方向变化，以与粘附片2相摩擦并推上。
如此，在驱动轴23上升的状态下，半导体芯片3的两端部剥离粘附片2，接着一对摆动部件11的前端部进行圆弧运动的同时，以与半导体芯片3的背面的粘附片2边摩擦边上推，从而半导体芯片3从其两端部朝向中央部、依次从粘附片2上剥下。
如此，由于通过摆动部件11的前端部，摩擦半导体芯片3的背面的粘附片2，不会有由以往那样的上冲销上冲的应力集中产生于半导体芯片3上的以往的现象。为此，能够将半导体芯片3不会破损地从粘附片2上拾取。
此外，一对摆动部件11的前端部进行圆弧运动时，由于半导体芯片3背面的与粘附片2中各前端部的接触点从半导体芯片3的上述规定方向的两端部朝向中央部慢慢地在水平方向和向上方向变化，从而也可防止从半导体芯片3上暂时剥下的粘附片2再次附着于半导体芯片3下表面的不良现象。
一对摆动部件11形成前端部相互啮合的梳齿状的凹部12a和凸部12b。为此，一对摆动部件11如图5放大视图所示，可转动到其前端部啮合的状态为止，从而可上推半导体芯片3背面的粘附片2的几乎整体。即，与摆动部件11的前端部不啮合的场合相比，能够扩大可上推的面积。也就是说，可扩大粘附片2从半导体芯片3上剥离的区域R。
另外，一对摆动部件11的各前端部从半导体芯片3中相对置的两端侧朝向各中央部的同时，分别沿水平移动并上升，从而起到半导体芯片3从粘附片2剥离的作用。因此，与将半导体芯片3从其相对置的一端侧到另一端侧全部剥下的场合相比，仅仅半分钟就可，可提升拾取效率。
另外，仅通过驱动轴23的上升，就可进行一对摆动部件11进行的半导体芯片3中的两端部的提升动作，和与之相连的一对摆动部件11的圆弧运动所致的朝向半导体芯片3的中央部的提升动作。由此，可使拾取装置的结构非常简化。
另外，摆动部件11从位于上升状态转换到关闭状态时，由于半导体芯片3成为由吸附嘴4吸附保持的状态，在剥离过程中，半导体芯片3不会发生位置错位，可防止粘接精度的下降。
此外，对于吸附嘴4的Z驱动源使用音圈电机时，即使半导体芯片3被摆动部件11上冲，相对半导体芯片3的推升力也可不变。因此，能够更可靠地防止拾取时的半导体芯片3的破损。
因此，通过以上的作用，可由吸附嘴4从粘附片2上可靠地拾取半导体芯片3。
另外，剥离的半导体芯片3由吸附嘴4吸附保持，一直输送到焊接位置。此外，停止吸引泵32的动作，并使驱动轴23下降，以使支撑体1下降。然后，将粘附片2适当地朝X，Y方向移动，接着将要拾取的新的半导体芯片3定位于支撑体1的开口部6的上方后，进行与上述同样的动作。
图6和图7为第1实施例的变形例，示出第2实施例。该第2实施例中，在可回转地设置一对摆动部件11的支承轴8上，固定设置支持部件41的下端。该支持部件41与一对摆动部件11同样，由规定宽度例如具有与摆动部件11相同尺寸的板状部件形成。
上述支持部件41的上端设定成上述支承轴8的两端部在上升方向上驱动到与长槽9的上端接触的位置的上升状态下，比摆动部件11的前端高出规定尺寸例如1.0mm。
由此，在上升状态下，半导体芯片3如图7所示，利用在支撑体1的上表面侧突出0.5mm的一对摆动部件11的前端，支撑规定方向的两端部，并且通过突出1.0mm的支持部件41，支承规定方向的中途部。
然后，从该状态与第1实施例同样地，通过驱动轴23上升，一对摆动部件11的前端部在开口部6的规定方向的中央部，朝向支持部件41进行圆弧运动，摩擦半导体芯片3背面的粘附片2来将半导体芯片3上推。
因此，即使在该第2实施例中，在一对摆动部件11的前端如图7所示，从开启状态向箭头所示的关闭方向圆弧运动，摩擦半导体芯片3的下表面并将其上推时，半导体芯片3的下表面与粘着带2的剥离区域R由于随着摆动部件11的圆弧运动而增大，因此与第1实施例同样，能够不会破损半导体芯片3，而将其从粘附片2上剥下。
并且，半导体芯片3的规定方向中央部分通过用支持部件41支承，即使在开口部6上作用吸引力，也可借助于该吸引力，防止半导体芯片3向开口部6内弯曲，从而作用于半导体芯片3上的弯曲应力可减少，由此，也可防止半导体芯片3破损。另外，可防止半导体芯片3的回路切断和短路，可使制品保持高的品质。
另外，由于支持部件41为板状，通过支承半导体芯片3，可减少弯曲应力，不会使该半导体芯片3破损，在这个方面是有效的。
其他的作用和效果如第1实施例所述。
图8A～C和图9示出本发明的第3实施例。本实施例中，设置在支撑体1内的剥离部件11A如图9所示，沿着开口部6的规定方向(此时，半导体芯片3的一边的方向)成细长板状。该剥离部件11A通过未图示的驱动源而可沿着上下方向和与上述规定方向交叉的方向(图9中箭头所示方向)驱动。另外，剥离部件11A的前端最好为圆弧状。此外，剥离部件11A在上述规定方向的长度最好与半导体芯片3的上述一边大致相同。
半导体芯片3从粘附片2剥离时，吸附嘴4从图8A所示的上升位置下降到图8B所示的状态，并吸附半导体芯片3，并且，使剥离部件11A上升，通过粘附片2以规定的压力与半导体芯片3的一端部下表面接触，使半导体芯片3只上升如约0.5mm。
在该状态下，使剥离部件11A朝图9所示方向驱动，如图8C所示，从垂直于上述开口部7的规定方向的一端向另一端移动。由此，半导体芯片3下面的粘附片2从与半导体芯片3相对置的一端部朝另一端部依次剥离。因此，与第1实施例同样，可将半导体芯片3从粘附片2容易且不破损地拾取。
另外，通过剥离部件11A，半导体芯片3从粘附片2上依次剥离的过程中，由于该半导体芯片3处于由吸附嘴4吸附保持的状态，在剥离过程中，半导体芯片3的位置不会错开，在可防止粘接精度下降方面，以及吸附嘴4的Z驱动源使用音圈电机时，半导体芯片3即使由剥离部件11A上冲，对半导体芯片3的推压力也不变，在具有这样的作用效果方面与第1实施例相同。
图10示出本发明的第4实施例。本实施例的剥离部件11B由前端形成半球状的杆构成，通过未图示的驱动源，在Z方向和水平方向上被驱动为描绘出螺旋状旋转轨迹。
上述剥离部件11B最初在开口部6内位于半导体芯片3的角部下方，通过在该位置朝上升方向动作，前端通过粘附片2而与半导体芯片3的角部下面接触，将上述角部提升1mm左右。接着，上述剥离部件11B如图10箭头所示，被驱动为矩形螺旋状地旋转，提升并摩擦半导体芯片的下面的粘附片2的同时，从其周边部向中心部移动。
因此，此时，通过剥离部件11B的提升，也可从粘附片2上容易拾取半导体芯片3。
在上述第1实施例中，通过使构成剥离部件的摆动部件11上升到上升状态，使其前端从支撑体的上表面突出规定的高度，接着，一对剥离部件11的前端朝关闭方向进行圆弧运动，但在待机状态下，一对摆动部件的前端与支撑体的上面大致同高，也就是成为与粘附片接触的高度，一对摆动部件的前端侧即使从该状态朝关闭方向进行圆弧运动，也不会有任何妨碍。
即使为如此结构，与开始圆弧运动同时，一对摆动部件的前端由开口部向支撑体的上面突出，由于上推半导体芯片背面的粘附片，与第1实施例同样地，可很好地拾取半导体芯片。
另外，在上述第1、第2实施例中，摆动部件11、剥离部件11A一同朝上述规定方向也就是朝垂直于半导体芯片3的一边的方向移动，但也可不在垂直方向上移动。
此外，在上述第1、第2实施例中，构成剥离部件的摆动部件11是从上述规定方向向中央部进行圆弧运动的，但也可如第3实施例所述，使一对剥离部件朝对置方向平行移动。
并且，在第1、第2实施例中，一对摆动部件11的宽度尺寸形成为相同，但也可以形成为一方比另一方小等不同的宽度尺寸。
另外，采用凸轮34来使驱动轴23上下动作，但也可采用汽缸等其他驱动源。
此外，在各实施例中，可在剥离部件上设有加热器等加热机构，在加热粘附片的同时剥离半导体芯片。