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CN106663635A - 安装装置 - Google Patents

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CN106663635A
CN106663635A CN201480081486.4A CN201480081486A CN106663635A CN 106663635 A CN106663635 A CN 106663635A CN 201480081486 A CN201480081486 A CN 201480081486A CN 106663635 A CN106663635 A CN 106663635A
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Arakawa Co Ltd
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Abstract

一种安装装置，包括：Y轴移动基座36，能够沿Y轴方向移动；Z轴移动基座40，安装于Y轴移动基座36，能够沿Z轴方向移动；安装头12，安装于Z轴移动基座40，包括对半导体芯片进行吸附保持的安装工具16；加压机构20，安装于Y轴移动基座，对安装头12附加Z轴方向的力；以及受压构件22，与Y轴移动基座36及Z轴移动基座40独立地设置，与加压机构20接近设置以自加压机构20受到Z轴方向的反作用力，且能够供加压机构20滑动。由此，提供可维持高的安装精度且可防止装置整体的大型化的安装装置。

Description

安装装置
技术领域
本发明是涉及一种将半导体芯片等电子零件安装于基板的安装装置。
背景技术
在现有技术中，如下的安装装置已广为人知，即，利用安装工具来对半导体芯片等电子零件进行吸引保持并移送至基板上，然后使该电子零件安装于基板上。
此种安装装置中，有如下者：为了使安装工具位于基板的安装位置正上方，并非使基板侧移动，而使具备安装工具的安装头侧移动。例如，专利文献1中，在沿水平方向延伸的水平导轨上安装水平移动体，且在该水平移动体上安装将安装头沿垂直方向导引的导轨、以及对安装头附加垂直方向的力的加压机构(例如马达等)。
一般而言，对基板进行保持的基板平台也具有对基板整体进行加热的加热机构等，与安装头相比，多为大型的。通过设为不使该基板平台移动而使安装头侧移动的构成，实现装置整体的小型化或成本降低等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4644481号公报
专利文献2：日本专利第4592637号公报
专利文献3：日本专利特开2001-332586号公报
专利文献4：日本专利特开2009-27105号公报
专利文献5：日本专利第5252516号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，如专利文献1般，在为将加压机构安装于水平移动体的构成的情况下，会出现如下情形：水平移动体、进而安装于该水平移动体的安装头相对于水平轴而倾斜，从而导致安装的精度不良。
亦即，在利用安装工具推压基板时，安装工具必然受到垂直方向的反作用力。专利文献1的构成中，安装于水平移动体的加压机构会受到该反作用力。然而，加压机构因其配置的限制，相对于水平导轨偏移地配置，且以悬臂状受到保持。该加压机构若受到垂直方向的反作用力，则有如下的担忧：产生力矩(moment)，加压机构、进而安装着该加压机构的垂直移动体或安装头相对于垂直轴倾斜。
专利文献2～专利文献5中揭示了如下的分离加压机构，即，将对安装头向垂直方向加压的加压机构安装于与安装有安装头的构造体不同的构造体上。根据分离加压机构，安装头与加压机构分离，因而加压机构虽受到安装头的反作用力，但因加压机构的倾斜等并未传递至安装头，故可将安装头的姿势维持为正常，进而可维持高的安装精度。
然而，专利文献2～专利文献5的技术中均将加压机构安装于固定构件，而加压机构的位置大致固定。因此，在利用安装工具将电子零件安装于基板时，必须使基板侧向加压机构的正下方移动。使比安装头大的基板平台移动会导致安装装置整体的大型化或成本增加的新问题。
因此，本发明的目的在于提供维持高的安装精度且可防止装置整体的大型化的安装装置。
解决问题的技术手段
本发明的安装装置将电子零件安装于基板上，其特征在于包括：第一移动基座，能够沿规定的第一方向移动；第二移动基座，安装于所述第一移动基座，能够沿与第一方向正交的第二方向移动；安装头，安装于第二移动基座，包括对电子零件进行吸附保持的安装工具；加压机构，安装于第一移动基座，对安装头附加第二方向的力；以及受压构件，与第一移动基座及第二移动基座独立设置，与加压机构接近设置以自加压机构受到第二方向的反作用力，且能够供加压机构滑动。
优选的方式中，加压机构在一边抵抗重力而受到保持一边容许向第二方向的移动的状态下，安装于第一移动基座。该情况下，理想的是加压机构经由一边抵抗重力而保持加压机构一边受到反作用力并向第二方向挠曲的弹性体，安装于第一移动基座。
另一优选的方式中，受压构件为覆盖第二移动基座的整个可动范围的尺寸。另一优选的方式中，第一移动基座沿着沿第一方向延伸的第一轨道移动，第一轨道及受压构件安装于第三移动基座，该第三移动基座能够沿与第一方向及第二方向正交的第三方向移动。
发明的效果
根据本发明，由与第一移动基座及第二移动基座独立设置的受压构件受到反作用力，因而可防止由反作用力引起的安装头的倾斜，进而可防止安装精度的劣化。而且，根据本发明，因可使加压机构随安装头一并沿水平方向移动，故无需在基板侧设置移动机构，从而可防止装置整体的大型化。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的安装装置的主要部分立体图。
图2是安装头周边的概略侧面图。
图3是另一安装头周边的概略侧面图。
图4是另一安装头周边的概略侧面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是作为本发明的实施方式的安装装置10的主要部分立体图。而且，图2是安装头12周边的概略侧面图。另外，图1中，为了使发明易懂，而省略了设置着芯片的材料供给部、或将电子零件自材料供给部搬送至中转平台14为止的材料供给部的图示。
安装装置10是将作为电子零件的半导体芯片以面朝下的状态安装于基板100上的装置，例如为倒装芯片(flip-chip)安装装置。安装装置10包括：具备安装工具16的安装头12，将半导体芯片供给至安装工具16的芯片供给部件(未图示)，载置着基板100的基板平台18，使安装头12沿XY方向(水平方向)移动的头移动机构，对安装头12向垂直方向加压的加压机构20，以及受到来自安装头12的反作用力的受压构件22。
半导体芯片利用设置于芯片供给部件的中转臂(未图示)而从芯片移送至中转平台14。载置于该中转平台14的半导体芯片在被安装工具16拾取后，被移送至基板100上，且安装于该基板100上。安装头12上除设置着对半导体芯片进行吸附保持的安装工具16之外，也设置着安装工具16的旋转机构(未图示)或照相机24等。旋转机构根据来自安装装置10的控制部(未图示)的指示，使安装工具16绕垂直轴旋转。照相机24视需要对作为拾取对象的半导体芯片或基板100表面进行拍摄。安装装置10的控制部根据由该照相机24拍摄到的图像，来适当地调整安装工具16的位置或姿势。
在安装工具16的相向位置设置着保持基板100的基板平台18。该基板平台18上设置着：为了将基板100搬入·排出而将该基板100沿X方向传送的传送机构28，或对基板100进行加热的加热装置等。
安装头12利用头移动机构而能够沿XY方向移动。作为头移动机构，考虑各种构成，本实施方式中，采用XY门架(gantry)方式的移动机构。具体而言，本实施方式的头移动机构设置于位于固定构件的基台表面，即水平面，且包括沿X方向延伸的一对X轴导轨30。该X轴导轨30上安装着X轴移动基座32，该X轴移动基座32根据X轴马达(未图示)的驱动而沿着该X轴导轨30移动。X轴移动基座32上设置着：架设在该一对X轴导轨30间的Y轴导轨34，以及受压构件22。在Y轴导轨34的前表面进而安装着Y轴移动基座36，该Y轴移动基座36根据Y轴马达(未图示)的驱动而沿该Y轴导轨34移动。Y轴移动基座36为大致矩形的平板，在其前表面安装着Z轴导轨38。Z轴导轨38为安装于Y轴移动基座36的前表面且沿Z轴方向延伸的轨道。该Z轴导轨38上安装着Z轴移动基座40，该Z轴移动基座40沿着该Z轴导轨38升降且在其前表面固接有安装头12。
在Y轴移动基座36的前表面也进而安装着加压机构20。加压机构20为对安装头12附加垂直方向的力的机构，且包含Z轴马达42、或连结于该Z轴马达42的导螺杆(1eadscrew)44、以及保持Z轴马达42的马达保持器46等。导螺杆44螺合于设置在安装头12的移动区块26，而移动区块26根据Z轴马达42的驱动，进而该导螺杆44的旋转而升降。此外，该升降的力也被用作用以将由安装工具16保持的半导体芯片按压至基板100上的加压力。即，加压机构20作为使安装头12升降的Z轴移动机构而发挥功能，并且也作为对安装工具16附加垂直方向的力的加压部件而发挥功能。
此处，在将该加压机构20经由包含金属等的托架(bracket)等而仅固接于Y轴移动基座36的情况下，受到来自安装头12的反作用力而对加压机构20作用力矩，从而存在如下问题：加压机构20或连结于该加压机构20的Y轴移动基座36倾斜、安装的精度劣化。
亦即，在使加压机构20为仅固接于Y轴移动基座36的前表面的构成的情况下，通常，加压机构20以悬臂状态而受到保持。另一方面，倒装芯片安装中，以相对较大的负载，例如200N～300N(约20kgf～30kgf)的高负载将半导体芯片按压至基板100。该情况下，当然，对安装工具16作用与该负载相应大小的反作用力，该反作用力传递至推压该安装工具16的加压机构20。在将加压机构20仅以悬臂状态而加以保持的情况下，因该反作用力而在加压机构20中产生力矩，加压机构20、进而安装着该加压机构20的Y轴移动基座36，或安装于该Y轴基座的安装头12相对于垂直轴倾斜。所述安装头12的倾斜成为安装精度劣化的原因。
为了避免所述问题，而也考虑将加压机构20不安装于Y轴移动基座36上，而是固接于其他固定构件上。然而，该情况下，加压机构20的位置为固定，从而安装工具16的升降位置为固定。该情况下，为了变更安装工具16与基板100的相对位置关系，需要并非在安装头侧而是在基板侧设置XY移动机构。然而，在使大多比安装头12大型的基板100移动的情况下，会产生移动机构的大型化或成本上升等新的问题。
因此，本实施方式中，为了避免所述问题，而将加压机构20安装于Y轴移动基座36上且使加压机构20可移动，并且设置受到来自安装头12的反作用的受压构件22。
受压构件22为门型构件，且包含：在X轴移动基座32上立足的一对柱(column)50，以及架设在该一对柱50间的受压板52。该受压构件22安装于X轴移动基座32，因而可随安装头12或加压构件一并沿X轴方向移动，从而受压构件22的受压板52可经常位于加压机构20的正上方。
在马达保持器46的上表面设置着抵接构件48，抵接构件48抵接于该受压板52的底面且可相对于受压板52滑动。抵接构件48只要可相对于受压板52(受压构件22)滑动，则其构成等不作特别限定，本实施方式中，设置两个具有圆弧状的前端的板材来作为抵接构件48。该抵接构件48因仅利用圆弧的一点来抵接于受压板52，故可保持滑动阻力小。
利用安装工具16将半导体芯片抵压至基板100表面时所产生的反作用力经由安装工具16、加压机构20、抵接构件48而传递至受压板52。受压板52是与加压机构20或Y轴移动基座36、安装头12独立设置的构件，因而即便该受压板52受到反作用力而倾斜，加压机构20或安装头12也不会受到影响。因此，通过设置该受压板52，而可防止加压机构20或安装头12受到反作用力而倾斜，进而可防止安装精度劣化。
而且，本实施方式中，将加压机构20安装于Y轴移动基座36，从而使加压机构20可随安装头12一并沿水平方向移动。因此，只要在安装头12的水平方向的可动范围内，任一位置皆可使安装工具16进行升降。结果，无须为了变更安装工具16与基板100的相对位置，而在基板100侧设置高精度的移动机构，从而可实现装置整体的小型化、成本削减。另外，为了无论在何处将安装工具16按压至基板100的表面均可确实地受到反作用力，而受压构件22设为可覆盖加压机构20的整个水平方向的移动范围的尺寸、构成。
不过，若加压机构20牢固地固接于Y轴移动基座36，即便设置受压构件22，反作用力也不会传递至受压构件22，从而有在加压机构20中产生力矩而加压机构20或安装头12倾斜的担忧。因此，本实施方式中，将加压机构20以容许向垂直方向的移动的状态而安装于Y轴移动基座36。具体而言，本实施方式中，将加压机构20经由弹性体54而安装于Y轴移动基座36。弹性体54使加压机构20抵抗重力而得以保持，另一方面，在受到一定程度的大小(例如重力以上)的力的情况下，具有可向垂直方向位移的程度的弹簧硬度。作为该弹性体54，考虑有各种构成，本实施方式中，使用左右侧板被挖空成大致矩形而成的中空箱型的弹性体54。所述弹性体54因挖空成大致矩形的关系，而容易向垂直方向挠曲，另一方面，在并无挖空的(或即便有挖空而该挖空也小的)底板及顶板的影响下，水平方向上几乎不发生变形。经由所述弹性体54而将Z轴马达42安装于Y轴移动基座36，由此加压机构20抵抗重力而得以保持，另一方面，在自安装工具16受到反作用力的情况下，以释放该反作用力的方式在Z轴方向上移动。而且，利用该垂直方向的移动，抵接构件48被按压至受压板52，从而反作用力传递至受压板52。
通过设为以上构成，而可防止安装工具16的倾斜，并且可防止安装精度的劣化。亦即，本实施方式中，当在基板100上安装半导体芯片时，利用安装工具16来拾取安置于中转平台14上的半导体芯片，并使该半导体芯片在基板100上移动。该移动通过如下方式而进行，即，使X轴移动基座32沿X轴导轨30移动，并且使Y轴移动基座36沿Y轴导轨34移动。而且，若安装工具16位于基板100的安装位置的正上方，则驱动加压机构20，使安装工具16向基板100侧下降，并将半导体芯片按压至基板100表面。此时，安装工具16受到与按压负载相应大小的反作用力。接合工具所受到的反作用力传递至加压机构20。其中，加压机构20如上述般，在能够沿垂直方向位移的状态下安装，因而加压机构20受到反作用力而向垂直上方位移。位移的结果为，抵接构件48抵接于受压板52，受压板52受到反作用力。受压板52是与安装工具16或加压机构20独立设置的构件，即便该受压板52受到反作用力，加压机构20或安装工具16中也不会产生力矩，从而可防止这些构件的倾斜。而且，结果可防止安装精度的劣化。
而且，本实施方式中，加压机构20随安装工具16一并水平移动，受压构件22位于加压机构20的整个移动范围内。因此，若为安装工具16的水平移动范围，则无论在何处将安装工具16按压至基板100上，均可防止由反作用力引起的安装工具16的倾斜。结果，无需在基板100侧设置水平移动机构，从而实现装置整体的小型化、低成本化。
另外，至此说明的构成为一例，只要使加压机构20可随安装头12一并水平移动，并且设置与加压机构20接近设置以自加压机构20受到反作用力的受压构件22，则其他构成可适当变更。例如，本实施方式中，经由左右侧板被挖空成大致矩形而成的箱型的弹性体54而将加压机构20安装于Y轴移动基座36，但只要加压机构20抵抗重力而得以保持，并且受到反作用力而可垂直移动，则加压机构20可由其他构成来保持。例如，如图3所示，也可在固接于Y轴移动基座36的突出部分(angle)56与马达保持器46的底部之间，配置在垂直方向上伸缩的线圈弹簧58，利用该线圈弹簧58对加压机构20进行支持。
而且，本实施方式中，设为使前端为圆弧状的抵接构件48与受压板52的底面接触并滑动的构成，但只要加压机构20可相对于受压构件22滑动，则也可为其他构成。例如，如图3所示，作为受压构件22，也可在底面设置沿Y轴方向延伸的轨道60，并且在马达保持器46的顶面设置与该轨道60卡合而滑动的滑动区块(slide block)62，从而使加压机构20可相对于受压构件22滑动。而且，作为另一方式，如图4所示，也可在马达保持器46的顶面配置球状辊(ball roller)64。
进而，本实施方式中，将受压构件22与Y轴导轨34一并设置于X轴移动基座32，且能够沿X轴方向移动，但只要受压构件22可覆盖加压机构20的可动范围，则在水平方向上不移动也无妨。例如，如图4所示，受压构件22也可为位置固定的平板66，该平板66具有覆盖加压机构的X轴方向可动范围及Y轴方向可动范围的尺寸。
而且，至此为止的说明已列举倒装芯片安装装置10为例进行了说明，但本实施方式的技术只要为将电子零件按压并安装于基板100表面的装置，也可应用于其他装置，例如粘晶装置等。
本发明并不限定于以上说明的实施方式，且包含不脱离由权利要求书所规定的本发明的技术范围及本质的所有变更及修正。
符号的说明
10：安装装置
12：安装头
14：中转平台
16：安装工具
18：基板平台
20：加压机构
22：受压构件
24：照相机
26：移动区块
28：传送机构
30：X轴导轨
32：X轴移动基座
34：Y轴导轨
36：Y轴移动基座
38：Z轴导轨
40：Z轴移动基座
42：Z轴马达
44：导螺杆
46：马达保持器
48：抵接构件
50：柱
52：受压板
54：弹性体
56：突出部分
58：线圈弹簧
60：轨道
62：滑动区块
64：球状辊
66：平板
100：基板

Claims (5)

1.一种安装装置，将电子零件安装于基板上，其特征在于包括：
第一移动基座，能够沿规定的第一方向移动；
第二移动基座，安装于所述第一移动基座，能够沿与所述第一方向正交的第二方向移动；
安装头，安装于所述第二移动基座，且包括对所述电子零件进行吸附保持的安装工具；
加压机构，安装于所述第一移动基座，对所述安装头附加所述第二方向的力；以及
受压构件，与所述第一移动基座及所述第二移动基座独立设置，与所述加压机构接近设置以自所述加压机构受到所述第二方向的反作用力，且能够供所述加压机构滑动。
2.根据权利要求1所述的安装装置，其中
所述加压机构在一边抵抗重力而受到保持一边容许向所述第二方向的移动的状态下，安装于所述第一移动基座。
3.根据权利要求2所述的安装装置，其中
所述加压机构经由一边抵抗重力而保持所述加压机构一边受到反作用力并向所述第二方向挠曲的弹性体，安装于所述第一移动基座。
4.根据权利要求1所述的安装装置，其中
所述受压构件为覆盖所述第二移动基座的整个可动范围的尺寸。
5.根据权利要求1所述的安装装置，其中
所述第一移动基座沿着沿第一方向延伸的第一轨道移动，
所述第一轨道及所述受压构件安装于第三移动基座，所述第三移动基座能够沿与所述第一方向及所述第二方向正交的第三方向移动。
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