JP2017005222A - ピックアップ装置 - Google Patents

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寿治 清水
Toshiharu Shimizu
寿治 清水
望月 学
Manabu Mochizuki
望月  学
昭一 藤森
Shoichi Fujimori
昭一 藤森
環 小西
Tamaki Konishi
環 小西
美穂 市川
Miho Ichikawa
美穂 市川
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Abstract

【課題】電子部品の裏面に粘着剤などが残らないように、シートから電子部品をピックアップする。【解決手段】ピックアップ装置において、開口上に素子が位置するようにシートが第1ステージ上に配置され、素子はシートの下側から第2ステージにより支持される。第2ステージの載置面は素子よりも小さいので、素子はその一部が第2ステージにより支持され、それ以外の領域では支持されていない状態となる。そして、シートに対して圧力を加えることにより、シートが素子から部分的に引き剥がされる。この状態で、吸着ノズルが素子を吸引してピックアップする。【選択図】図1

Description

本発明は、電子部品をシートからピックアップする手法に関する。
電子部品を使用する製品の製造工程においては、一般的に電子部品はシートに貼り付けられた状態で供給され、電子部品をピックアップする装置によりシートから剥がして使用される。一般的な装置は、電子部品を吸着ノズルにより吸着しつつ、シートの裏側から突上げピンで電子部品を突上げてシートから剥がし、吸着ノズルにより吸着した状態で電子部品を作業位置に搬送する。
特許文献1には、ウェハシートから電子部品をピックアップする突上げ装置の一例が記載されている。
特開2014−197697号公報
上記のような装置により、シートに貼り付けられた電子部品を突上げピンで下から上へ突上げ、シートを破って素子をピックアップすると、シートを破ったピン先に残る粘着剤やシートの一部などが電子部品の裏面に付着し、残ってしまうという問題がある。
本発明の解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、電子部品の裏面に粘着剤などが残らないように、シートから電子部品をピックアップすることを目的とする。
請求項1に記載の発明は、ピックアップ装置であって、素子が貼り付けられたシートが載置され、開口を有する第1ステージと、前記開口の内部に設けられ、前記素子よりも小さい載置面を有し、前記シートの下側から前記素子を支持する第2ステージと、前記シートに対して圧力を与える圧力付与手段と、前記シートに対して圧力が与えられた状態で、前記素子を吸着してピックアップする吸着ノズルと、を備えることを特徴とする。
第1実施例に係るピックアップ装置の概略構成を示す。 吸着テーブルを上方から見た状態を模式的に示す。 吸着テーブルのピックアップ部の構造を示す。 第1実施例に係るピックアップ装置の動作を示す。 ピックアップ部に素子を配置した状態の一例を示す。 第2実施例に係るピックアップ装置の構成を示す。 第2実施例に係るピックアップ装置の動作を示す。 変形例1に係る吸着テーブルの構造を示す。 変形例2に係る吸着テーブルの構造を示す。 変形例3に係るピックアップ装置の例を示す。
本発明の好適な実施形態では、ピックアップ装置は、素子が貼り付けられたシートが載置され、開口を有する第1ステージと、前記開口の内部に設けられ、前記素子よりも小さい載置面を有し、前記シートの下側から前記素子を支持する第2ステージと、前記シートに対して圧力を与える圧力付与手段と、前記シートに対して圧力が与えられた状態で、前記素子を吸着してピックアップする吸着ノズルと、を備える。
上記のピックアップ装置においては、開口上に素子が位置するようにシートが第1ステージ上に配置され、素子はシートの下側から第2ステージにより支持される。第2ステージの載置面は素子よりも小さいので、素子はその一部が第2ステージにより支持され、それ以外の領域では支持されていない状態となる。そして、シートに対して圧力を加え、吸着ノズルにより素子をピックアップする。
上記のピックアップ装置の一態様では、前記圧力付与手段は、前記シートに対して圧力を与えることにより、当該シートを前記開口側へ引き剥がし、前記吸着ノズルは、前記素子が前記シートから部分的に剥がされた状態で、前記素子を吸着してピックアップする。この態様では、シートに対して与えられた圧力によりシートが素子から部分的に引き剥がされる。素子から剥がされたシートは、第1ステージと第2ステージの開口方向に伸び、再度、素子に貼り付くことが無い。この状態で、吸着ノズルが素子を吸引してピックアップする。シートに強い圧力を加え、第2ステージにより支持された領域以外の領域でシートを素子から剥がしてから吸着するので、素子が剥がしやすくなり、さらにシートから剥がされた素子に粘着剤などが残ることを防止することができる。なお、仮にシートの一部が剥がれないような条件下でも、シートを強い力で吸着するので、素子が剥がしやすくなる。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記開口は、前記素子よりも大きい。これにより、素子の外周側からシートを剥がしていくことができる。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記第1ステージの開口内には貫通孔が設けられており、前記圧力付与手段は、前記貫通孔を通じて前記開口の内部の空気を吸引する排気装置である。この態様では、シートの開口内に位置する部分に吸引力を与えることにより、シートを素子から剥がしていく。
好適な例では、前記貫通孔は前記開口の外周付近に設けられており、前記圧力付与手段は、前記素子の端部側から前記シートを引き剥がす。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記圧力付与手段は、前記シートの上方から当該シートに対して空気圧を与える装置である。この態様では、シートの上方からエアブローなどにより空気圧を与えて、シートを素子から剥がしていく。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記圧力付与手段は、前記シートの上方から、当該シートを部分的に前記開口側へ押し出す押圧力を与える機構である。この態様では、シートに当接する物体により押圧力を与えてシートを素子から剥がしていく。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記開口の外周縁は鈍角の断面形状を有する。この態様では、開口の外周縁に当接するシートの部分が変形することを防止できる。
好適な例では、ピックアップ装置には複数の第2ステージが設けられている。第2ステージを複数個設けることにより、個々の第2ステージの面積が小さくても、素子を安定的に支持することができる。
上記のピックアップ装置の他の一態様では、前記第2ステージには突上げピンが通過する穴が設けられており、前記穴を通じて、前記素子を押し上げるように前記突上げピンを上下移動させる突上げ機構を備える。この態様では、突上げ機構により、素子からのシートの剥離を促進することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
[第1実施例]
図1は、第1実施例に係るピックアップ装置の概略構成を示す断面図である。ピックアップ装置1は、ダイシングシート(以下、単に「シート」と呼ぶ。)20上に多数配列された電子部品又は電子素子(以下、単に「素子」と呼ぶ。)25を1つずつピックアップし、所定の場所へ移動する。なお、図1において、シート20の外周部にはウエハリング21が設けられている。
ピックアップ装置1は、筐体(本体)2と、排気装置4と、吸着ノズル5と、吸着テーブル10とを備える。筐体2は、円筒形状であり、シート20を載置するための土台となる。筐体2の上部には円板状の吸着テーブル10が設けられており、シート20は吸着テーブル10の上に配置される。
筐体2の内部には、筐体2の内壁と吸着テーブル10によりチャンバー(空間)3が形成されている。また、筐体2の側壁には、排気装置4が取り付けられている。排気装置4は、チャンバー3内の空気を外部へ排出することにより、チャンバー3の内部を減圧する。詳細は後述するが、吸着テーブル10には、チャンバー3に通じた複数の貫通孔が設けられており、排気装置4を駆動してチャンバー3内部の空気を外部へ排気することにより吸引力を発生させてシート20を吸着テーブル10へ吸着する。
吸着ノズル5は、上下に移動し、シート20上の素子25をピックアップする。具体的には、対象となる素子25が直下に位置する状態で吸着ノズル5が下降し、素子25を吸着する。その後、吸着ノズル5は上昇し、水平移動して素子25を所定の場所まで搬送した後、吸引を停止することにより素子25を開放し、所定の場所に配置する。
シート20は、図示しない水平移動機構により水平方向に移動する。これにより、シート20に貼り付けられた素子25が1つずつ順に吸着テーブル10の中央のピックアップ位置へ移動する。即ち、吸着ノズル5が1つの素子25をピックアップすると、シート20が水平移動して次の素子25がピックアップ位置へ移動し、吸着ノズル5は次の素子25をピックアップする。これを繰り返すことにより、シート20上の複数の素子25が順に所定の場所へ移動される。
図2(A)は、吸着テーブル10の周辺を図1における上方から見た状態を模式的に示す。なお、図2(A)では図示の便宜上、シート20を省略している。図2(A)に示すように、吸着テーブル10上には複数の素子25が配置されている。
図2(B)は、図2(A)においてシート20が載置されていない状態、即ち、素子25が存在しない状態の吸着テーブル10の平面図である。破線40に示すように、吸着テーブル10の中央のピックアップ位置には、吸着ノズル5により素子25をピックアップするための部分(構造)11が設けられている。この部分11を、以下「ピックアップ部」と呼ぶ。吸着ノズル5は、ピックアップ部11において上方から下降し、シート20上の素子25を吸着する。吸着テーブル10において、ピックアップ部11よりも外側の部分を「周辺部15」と呼ぶ。
次に、吸着テーブル10のピックアップ部11の構造を説明する。図3(A)は、ピックアップ部11の斜視図である。なお、図3(A)は、図2(B)における破線40の内部を拡大したものである。
図示のように、ピックアップ部11には矩形の開口(凹部)12が形成されている。開口12の底面は、開口12より外側の部分である周辺部15よりも下方に窪んだ状態となっている。一方、吸着テーブル10において、開口12より外側の領域である周辺部15は、均一な高さの平面となっている。
開口12の中央付近には、島状の支持部13が設けられている。支持部13は、シート20及びその上に貼り付けられた素子25を下方から支持する役割を有する。支持部13の上面の高さは、周辺部15の高さと一致している。また、開口12の底面には、複数の貫通孔14が形成されている。
図3(B)は、ピックアップ部11における素子25の位置を破線で示している。図示のように、支持部13の上面は、素子25の面積よりも小さい。また、開口12は、素子25の面積よりも大きい。これにより、素子25は、支持部13上により支持された状態で、開口12の内側に収まる。なお、支持部13は素子25よりも小さいため、素子25の中央付近は支持部13により支持されているが、素子25の外周付近は支持部13により支持されていない状態となる。
図3(C)は、図3(B)におけるA−A’断面図であり、吸着テーブル10上にシート20が配置された状態を示している。シート20を吸着テーブル10に載置した状態で、シート20の下面は、周辺部15及び支持部13に当接して支持される。より詳しくは、開口12の内側においてはシート20の下面は支持部13の上面のみと当接し、それ以外の領域ではシート20の下方に開口12の深さだけ空間ができる。
開口12の底面には、複数の貫通孔14が形成されている。貫通孔14は、吸着テーブル10を貫通し、図1に示すチャンバー3と通じている。よって、排気装置4を駆動すると、シート20と開口12との間の空間内にある空気が貫通孔14を通じてチャンバー3へ排出される。これにより、開口12内では、シート20を下方へ引っ張る吸引力が生じる。詳細は後述するが、この吸引力によりシート20が素子25の下面から部分的に引き剥がされる。
なお、上記の構成において、吸着テーブル10の周辺部15は本発明の第1ステージに相当し、支持部13は本発明の第2ステージに相当する。また、排気装置4、チャンバー3、貫通孔14は本発明の圧力付与手段に相当する。
次に、ピックアップ装置1の動作について説明する。図4は、ピックアップ装置1により1つの素子25をピックアップする工程を示す。なお、前提として、吸着テーブル10上にシート20が配置され、ピックアップの対象となる素子25が吸着テーブル10のピックアップ部11上に配置されているものとする。
まず、工程1において、矢印51に示すように吸着ノズル5が下降し、対象となる素子25の上面を吸着する。
次に、工程2において、排気装置4が動作して吸着テーブル10の下方のチャンバー3が減圧され、矢印52に示すように開口12内の空気が貫通孔14を通じてチャンバー3へ排出される。これにより、素子25の周辺部分においてシート20には矢印53に示す吸引力が与えられる。
こうして、工程3に示すように、シート20は開口12内で矢印54に示すように下方へ引っ張られ、素子25の下面から引き剥がされていく。ここで、図3(B)を参照して説明したように、支持部13は素子25より小さいので、シート20は素子25の外周側から徐々に引き剥がされていく。そして、工程Nに示すように、シート20は支持部13により支持されている領域のみを残して、素子25の下面から剥がされる。なお、この状態では、矢印54で示す引っ張り力は、シート20の支持部13により支持された領域においてほぼ水平方向となる。
こうして、支持部13に当接する領域を除いてシート20が素子25の下面から剥がされると、工程X〜工程Yにおいて、矢印51に示すように吸着ノズル5が上昇し、素子25をシート20から剥がしてピックアップする。この際、工程Nに示すように、素子25は支持部13に当接する領域以外においては既にシート20から剥がれているため、吸着ノズル5の吸着力がそれほど大きくなくても、容易に素子25をピックアップすることができる。なお、工程Yにおいては、吸着ノズル5が素子25をピックアップした後、排気装置4が停止される。
このように、第1実施例のピックアップ装置1では、排気装置4により生じる吸引力により、支持部13に当接する領域以外の領域でシート20を素子25の下面から引き剥がすことができるので、吸着ノズル5の吸着力が小さくても、容易に素子25をシート20からピックアップすることができる。また、吸着ノズル5の上昇により、支持部13の領域において素子25の下面をシート20から剥がすことができるので、粘着剤などが素子25の下面に付着したまま素子25をピックアップすることを防止することができる。
次に、支持部13の大きさ(上面の面積)について検討する。上述のように、排気装置4により生じる吸引力により、支持部13に当接する領域以外の領域でシート20は素子25の下面から剥がされるので、支持部13の上面の面積を小さくした方が、吸着ノズル5によるピックアップ前に、シート20のより多くの領域を素子25から剥がしておくことができる。その一方で、支持部13はシート20及びその上の素子25を支持する役割を有するので、その面積を小さくしすぎると、支持部13による素子25の支持が不安定となり、吸着ノズル5による吸着動作に支障が生じる可能性がある。従って、支持部13の面積は、吸着ノズル5による吸着動作時に必要となる安定性が確保できる範囲内で、できるだけ小さくすることが好ましい。
次に、貫通孔14について検討する。貫通孔14は、基本的に開口12内に均等な間隔で複数個設けることが好ましい。シート20を素子25の下面から引き剥がすのに必要な吸引力が得られるように、貫通孔14の個数及び位置、各貫通孔14の大きさなどが調整される。また、上述のようにシート20を素子25の外周側から徐々に剥がしていくためには、貫通孔14を素子25の外周に対応する位置、即ち、開口12における外周付近に形成することが好ましい。
なお、上記の実施例においては、開口12の大きさを素子25よりも大きくしている。具体的には、図3(B)に示すように、開口12の縦横の長さが矩形の素子25の縦横の長さより長く、素子25の外周が開口12の内側に収まるような大きさとなっている。その代わりに、縦横のいずれか一方のみにおいて開口12の大きさが素子25よりも大きくなるようにしてもよい。図5はこの場合の例を示す。矩形の素子25aは、図中の縦方向の長さは開口12より短いが、横方向の長さは開口12よりも長く、横方向では開口12の外部にはみ出している。この場合、排気装置4による吸引力を与えても、素子25の左右の端部においてシート20を素子25から剥がすことはできないが、上下の端部においてはシート20を素子25から剥がすことができる。また、素子25の横方向においても、周辺部15上の領域ではシート20を素子25から剥がすことはできないが、それより内側の領域、即ち開口12内の領域では、吸引力によりシート20の粘着力を低下させることはできる。従って、必ずしも素子25全体が開口12の内側に収まるような大小関係でなくても、排気装置4の吸引力によりシート20を素子25から引き剥がす効果を得ることができる。
[第2実施例]
次に、本発明の第2実施例について説明する。第2実施例は、第1実施例に加えて、突上げピン7を利用する点に特徴を有する。
図6(A)は、第2実施例に係るピックアップ装置1aの構成を示す断面図である。第2実施例のピックアップ装置1aは、第1実施例のピックアップ装置1に加えて、筐体2内部に突上げピン7が配置されている。突上げピン7は、図示しない機構により、矢印57に示すように上下移動する。
図6(A)は、ピックアップ装置1aの吸着テーブル10aのピックアップ部11aの斜視図である。図3(A)と比較するとわかるように、第2実施例のピックアップ部11aにおいては、支持部13の略中央に貫通孔13aが形成されている。貫通孔13aは、吸着テーブル11aを貫通し、筐体2の内部のチャンバー3に通じている。突上げピン7は、この貫通孔13aの下方に位置している。素子25をシート20からピックアップするときには、突上げピン7が上昇し、貫通孔13aを通過してシート25の下面を上方に押し上げる。これにより、素子25が持ち上げられ、シート20から剥がれやすくなる。即ち、突上げピン7の上昇は、素子25からのシート20の剥離を促進する。なお、これ以外の点は、第2実施例のピックアップ装置1aは第1実施例のピックアップ装置1と同様である。
図7は、ピックアップ装置1aにより1つの素子25をピックアップする工程を示す。なお、前提として、吸着テーブル10a上にシート20が配置され、ピックアップの対象となる素子25が吸着テーブル10aのピックアップ部11aに配置されているものとする。
まず、工程1において、矢印51に示すように吸着ノズル5が下降し、対象となる素子25の上面を吸着する。
次に、工程2において、排気装置4が動作し、矢印52に示すように開口12内の空気が貫通孔14を通じてチャンバー3へ排出され、素子25の周辺部分においてシート20には吸引力が与えられる。また、突上げピン7が上昇し、シート20の下面に当接する。
工程3において、シート20は開口12内で下方へ引っ張られ、素子25の下面から引き剥がされていく。これに加えて、突上げピン7が上昇してシート20の下面を持ち上げることにより、シート20の剥離が促進される。
こうして、支持部13の領域を除いてシート20が素子25の下面から剥がされると、工程X〜工程Yにおいて、矢印51に示すように吸着ノズル5が上昇し、吸着ノズル5が素子25をシート20から剥がしてピックアップする。工程Yにおいて、吸着ノズル5が素子25をピックアップした後、排気装置4は停止される。
以上のように、第2実施例では、突上げピン7でシート20を上方に持ち上げることにより、素子25からのシート20の剥離を促進する。よって、ピックアップされた素子25に粘着剤などが残ることを防止することができる。
[変形例]
(変形例1)
第1及び第2実施例では、ピックアップ部11の開口12内に1つの支持部13を設けていたが、その代わりに複数の支持部を設けてもよい。図8は、変形例1に係る吸着テーブル10bのピックアップ部11bを示す。図8の例では、開口12内に4つの支持部13bを設けている。第1及び第2実施例の支持部13と同様に、4つの支持部13bはシート20及び素子25を下方から支持する。また、4つの支持部13bの間に複数の貫通孔14が設けられている。この構造により、排気装置4が生成する吸着力によって、4つの支持部13b以外の領域でシート20を素子25の下面から引き剥がすことができる。
なお、図8の例では、4個の支持部13を設けているが、支持部13の数はいくつであってもよい。支持部13を複数個設けることにより、個々の支持部13の面積が小さくても、素子を安定的に支持することができる。また、複数個設けた支持部13の回りに貫通孔14を設けることにより、シート20の剥離を促進することができる。
(変形例2)
図9(A)は、図3(B)に示すピックアップ部11のA−A’断面を示している。図示のように、第1、第2実施例及び変形例1では、ピックアップ部11の開口12の外周縁部12eは断面がほぼ直角となっている。この場合、排気装置4を駆動してシート20をチャンバー3側へ吸引すると、吸引力が外周縁部12eの角に集中し、シート20が部分的に伸びて変形することがある。シート20が部分的に変形してしまうと、次の素子25をピックアップ部11に移動するためにシート20を水平移動する際に支障が生じる場合がある。
そこで、変形例2では、図9(B)に示すように、ピックアップ部11cの外周縁部12exの断面形状を鈍角とし、なだらかな傾斜とする。これにより、シート20が吸引されたときに局部的に吸引力が集中してシート20が部分的に変形することを防止することができる。
(変形例3)
上記の第1、第2実施例及び変形例1、2では、ピックアップ装置1に排気装置4を設け、ピックアップ部11の開口12内においてシート20を下方へ吸引することにより、シート20を素子25から引き剥がしている。その代わりに、シート20の上方から圧力を与えることにより、シート20を素子25から引き剥がすようにしてもよい。
例えば、図10(A)の例では、吸着ノズル5の外周にブロア8を設け、矢印58に示すように下方へエアー(空気)を吹き付ける、即ち、エアブローを行うことにより、シート20を素子25から引き剥がす。ブロア8の断面形状は、素子の平面形状に合わせるのが好ましい。即ち、素子25の平面形状が矩形であれば、ブロア8の断面形状は素子25の平面形状よりも少し大きい矩形とするのが好ましい。なお、ブロア8によるエアブローは、ピックアップの対象となる素子25の外周付近であって、周囲の素子25には及ばない領域に対して行われることが好ましい。
図10(B)の例では、吸着ノズル5の外周に樹脂などの筒状体9を設ける。筒状体9を矢印59に示すように下降させてシート20に押し付ける、即ち、押圧力を与えることにより、シート20を素子25から引き剥がす。この場合も、筒状体9の断面形状は、素子の平面形状に合わせ、素子25の平面形状が矩形であれば、筒状体9の断面形状は素子25の平面形状よりも少し大きい矩形とするのが好ましい。なお、筒状体9は、ピックアップの対象となる素子25の周囲の素子25に接触しない大きさとする必要がある。
1、1a ピックアップ装置
2 筐体
3 チャンバー
4 排気装置
5 吸着ノズル
7 突上げピン
10、10a、10b、10c 吸着テーブル
11、11a、11b、11c ピックアップ部
12 開口
13、13a、13b 支持部
14 貫通孔
15 周辺部
20 シート
25 電子部品(素子)

Claims (10)

  1. 素子が貼り付けられたシートが載置され、開口を有する第1ステージと、
    前記開口の内部に設けられ、前記素子よりも小さい載置面を有し、前記シートの下側から前記素子を支持する第2ステージと、
    前記シートに対して圧力を与える圧力付与手段と、
    前記シートに対して圧力が与えられた状態で、前記素子を吸着してピックアップする吸着ノズルと、
    を備えることを特徴とするピックアップ装置。
  2. 前記圧力付与手段は、前記シートに対して圧力を与えることにより、当該シートを前記開口側へ引き剥がし、
    前記吸着ノズルは、前記素子が前記シートから部分的に剥がされた状態で、前記素子を吸着してピックアップすることを特徴とする請求項1に記載のピックアップ装置。
  3. 前記開口は、前記素子よりも大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載のピックアップ装置。
  4. 前記第1ステージの開口内には貫通孔が設けられており、
    前記圧力付与手段は、前記貫通孔を通じて前記開口の内部の空気を吸引する排気装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
  5. 前記貫通孔は前記開口の外周付近に設けられており、
    前記圧力付与手段は、前記素子の端部側から前記シートを引き剥がすことを特徴とする請求項4に記載のピックアップ装置。
  6. 前記圧力付与手段は、前記シートの上方から当該シートに対して空気圧を与える装置であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
  7. 前記圧力付与手段は、前記シートの上方から、当該シートを部分的に前記開口側へ押し出す押圧力を与える機構であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
  8. 前記開口の外周縁は鈍角の断面形状を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
  9. 前記第2ステージが複数設けられていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
  10. 前記第2ステージには突上げピンが通過する穴が設けられており、
    前記穴を通じて、前記素子を押し上げるように前記突上げピンを上下移動させる突上げ機構を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のピックアップ装置。
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