JP5165402B2 - エキスパンド装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップや基板等の電子部品を複数接着した伸縮性のシート材を引き伸ばして、前記電子部品相互間を拡大させるエキスパンド装置に関する。

一般に、伸縮性のシート材から成るウェーハシートに接着された複数の半導体チップを、コレットによってピックアップする際、半導体チップ同士の接触を避けるために、ウェーハシートを引き伸ばすことによって半導体チップ相互間の隙間を拡大させることが行われている。

上記ウェーハシートを引き伸ばすエキスパンド装置として、例えば特許文献１に示すものが挙げられる。図１０に示すように、特許文献１のエキスパンド装置は、環状の固定部材１００と、固定部材１００の外径よりも大きい内径を有する環状の加圧部材２００と、加圧部材２００を昇降させる昇降機構３００と、固定部材１００を固定した回転テーブル４００と、回転テーブル４００を回転させる回転機構５００等を備えている。

前記昇降機構３００は、互いに進退可能に螺合した複数の雄ネジ部（送りネジ）３０１及び複数の雌ネジ部（ナット）３０２を有する。雄ネジ部３０１は、昇降板６００に取り付けられ、昇降板６００には前記加圧部材２００が付設されている。一方、雌ネジ部３０２は装置本体７００に設けた孔に挿嵌されている。各雌ネジ部３０２にはプーリ３０３が一体に設けられ、各プーリ３０３にベルト３０４が架け渡されている。また、ベルト３０４には、昇降用モータＭ１の軸に設けたプーリ３０５が圧接している。この昇降用モータＭ１の回転力を、ベルト３０４を介して各プーリ３０３及び雌ネジ部３０２に伝達することによって、雄ネジ部３０１が昇降するように構成されている。

また、前記回転機構５００は、回転用モータＭ２と、回転用モータＭ２の軸に設けたプーリ５０１と、当該プーリ５０１と回転テーブル４００の外周に架け渡されたベルト５０２とから構成される。回転用モータＭ２の回転力を、ベルト５０２を介して回転テーブル４００に伝達することによって、回転テーブル４００が回転する。

以下、上記エキスパンド装置の動作について説明する。
まず、図１０に示すように、固定部材１００の上に、リングフレーム８００に周縁が固定されたウェーハシート９００を載置する。ウェーハシート９００の上には、ダイサ（ダイヤモンドホイール）などで格子状に切断された複数の半導体チップＡが接着されている。

昇降用モータＭ１を回転させることにより、ベルト３０４を介して各プーリ３０３と雌ネジ部３０２を回転させて、雄ネジ部３０１を降下させる。図１１に示すように、雄ネジ部３０１の降下に伴って、加圧部材２００がリングフレーム８００を押し下げる。これにより、ウェーハシート９００が放射状に引き伸ばされ、半導体チップＡ相互間が拡大される。

また、コレットによってピックアップする半導体チップＡの周方向の向きを変更する場合は、図１０に示す回転用モータＭ２を駆動させて回転テーブル４００を回転させる。この回転テーブル４００と固定部材１００及び加圧部材２００が一体に回転するため、ウェーハシート９００をエキスパンドした（引き伸ばした）状態で回転させることができる。
特開２００６−３１０４３８号公報

しかしながら、上記特許文献１のエキスパンド装置は、昇降機構３００と回転機構５００にそれぞれ別個のモータＭ１，Ｍ２を駆動源として備えているため、部品点数が増え、構造が複雑化し、高コスト・大重量となるといった問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、構造の簡素化を図れるエキスパンド装置を提供する。

請求項１の発明は、回転テーブルに固定された環状の固定部材と、前記固定部材の外径よりも大きい内径を有する環状の加圧部材とを備え、互いに進退可能に螺合した複数組の雄ネジ部及び雌ネジ部によって前記回転テーブルと前記加圧部材を連結して、前記加圧部材を前記固定部材に対して接近離間するように構成し、リングフレームに周縁が固定されると共に複数の電子部品を接着した伸縮性のシート材を、前記加圧部材によって前記固定部材へ押し付けて前記シート材を引き伸ばして前記電子部品相互間を拡大させるエキスパンド装置において、正逆方向に回転可能な駆動用モータと、前記各組の雄ネジ部及び雌ネジ部の自転可能な一方と前記駆動用モータとを連動連結すると共に周方向に回転可能に配設した環状の動力伝達部材と、前記回転テーブルの回転をロックする回転テーブルロック機構と、前記雄ネジ部又は雌ネジ部の自転をロックする自転ロック機構と、前記正逆方向に回転可能な駆動用モータに連結した駆動ギアと、前記各組の雄ネジ部及び雌ネジ部の自転可能な一方に配設した複数の従動ギアを備え、前記環状の動力伝達部材を、前記駆動ギアが噛合する第１歯列と前記複数の従動ギアが噛合する第２歯列をそれぞれ周方向に形成したリングギアで構成したものである。

請求項１に係るエキスパンド装置によってシート材のエキスパンドを行う場合は、回転テーブルロック機構をロック状態にし、自転ロック機構をアンロック状態にする。すなわち、回転テーブルの回転は規制されるが、雄ネジ部又は雌ネジ部に配設した従動ギアは自転可能となっている。そして、駆動用モータを回転させると、その回転力が駆動ギア及びリングギアを介して従動ギアへ伝達され、各従動ギアが同期して回転（自転）する。この各従動ギアの回転によって、雄ネジ部と雌ネジ部が互いに進退し加圧部材を固定部材に対して接近離間させることができる。

また、シート材の周方向の向きを変更する場合は、回転テーブルロック機構をアンロック状態にし、自転ロック機構をロック状態にする。すなわち、回転テーブルは回転可能となっており、一方、従動ギアは雄ネジ部又は雌ネジ部を介して自転が規制される。そして、駆動用モータを回転させると、その回転力が駆動ギア及びリングギアを介して従動ギアへ伝達されるが、各従動ギアは上記ロック状態にあり自転できない。このため、各従動ギアは、リングギアの第２歯列に係合したままリングギアと一緒に回転（公転）する。これにより、回転テーブルを回転させることができ、シート材の周方向の向きを変更することが可能である。

しかも、請求項１の発明は、駆動用モータの動力を伝達する部材として、従来のベルトの代わりに、リングギアを採用しているので、ベルトの発塵によるコンタミネーションの虞がない。これにより、メンテナンス性に優れたものとなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアの外周面及び内周面の一方に前記第１歯列を形成し、他方に前記第２歯列を形成したものである。また、請求項３の発明のように、請求項１に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアの外周面又は内周面に前記第１歯列及び第２歯列を並設してもよい。また、請求項４の発明のように、請求項１に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアの外周面又は内周面に前記第２歯列を形成し、前記リングギアの上面又は下面に前記第１歯列を形成することも可能である。

請求項２〜４に記載のように、第１歯列と第２歯列の形成する位置を選択できるので、構成部品のレイアウトの自由度が広がる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアを、自己潤滑性を有する樹脂で構成している。

これにより、リングギアと従動ギア及び駆動ギアの各噛合部間の摩擦を低減して円滑に回転運動が伝達されるようになる。また、上記各噛合部間に潤滑剤を充填する必要がないので、メンテナンス性に優れ、潤滑剤が飛散することによるコンタミネーションの発生の虞もなくなる。

本発明によれば、１つの駆動用モータで、加圧部材の昇降動作と回転テーブルの回転動作を行うことができる。すなわち、従来別個に設けていた加圧部材の昇降用のモータと回転テーブルの回転用のモータを、１つのモータで共用することができる。これにより、部品点数を減少し、構造の簡素化、軽量化、及びコストの低減を図れる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るエキスパンド装置の第１実施形態示す断面図である。図１に示すように、本発明のエキスパンド装置は、エキスパンド装置本体１の上部に水平状に配設された回転テーブル２と、この回転テーブル２に固定された環状の固定部材３と、昇降可能に設けた環状の加圧部材４と、前記回転テーブル２をその周方向に回転させると共に加圧部材４を昇降させるための駆動機構５等を備える。

固定部材３は、上部の小外径部３ａと下部の大外径部３ｂを有する断面Ｌ型の円筒状の部材から成る。また、加圧部材４は、一対の半円弧状の部材を環状に組み合わせて構成されている。加圧部材４と固定部材３は同軸状に配設され、加圧部材４の内径は固定部材３の小外径部３ａの外径よりも大きい。

前記駆動機構５は、加圧部材４を昇降させる昇降手段６を有している。具体的には、昇降手段６は、互いに螺合した複数組の雄ネジ部６ａ及び雌ネジ部６ｂから構成される。例えば、雌ネジ部６ｂは中心にネジ孔を形成したナット、雄ネジ部６ａはそのナットのネジ孔に螺合するネジ棒（送りネジ）である。各雌ネジ部６ｂは、回転テーブル２に設けた貫通孔に回転可能に挿嵌されている。一方、各雄ネジ部６ａは、その上端が加圧部材４の下面に固着されている。雌ネジ部６ｂを正方向又は逆方向に回転させることにより、雄ネジ部６ａは雌ネジ部６ｂに対して進退（昇降）する。すなわち、この雄ネジ部６ａの進退運動によって、加圧部材４は昇降するように構成されている。

また、駆動機構５は、正逆方向に回転可能な駆動用モータＭと、駆動用モータＭの軸に連結した駆動ギア７と、複数の従動ギア８と、リングギア９とを有している。

図２は、前記駆動ギア７、従動ギア８、リングギア９の平面図である。図２に示すように、リングギア９の外周面と内周面には、それぞれ周方向に歯列９ａ，９ｂが形成されている。そして、リングギア９の外周側の歯列９ａには駆動ギア７が噛合し、内周側の歯列９ｂには複数の従動ギア８が噛合している。以下、駆動ギア７と噛合した歯列９ａを第１歯列９ａと呼び、従動ギア８と噛合した歯列９ｂを第２歯列９ｂと呼ぶことにする。

この実施形態では、従動ギア８は４個あり、各従動ギア８はリングギア９の周方向に等間隔、すなわち９０°間隔で、配設されている。ただし、従動ギア８の個数は、これに限定されない。リングギア９の素材としては、従動ギア７との噛合部間、及び駆動ギア８との噛合部間の摩擦を低減して円滑に動力伝達するために、自己潤滑性を有する樹脂を採用することが好ましい。

また、第１歯列９ａ及び第２歯列９ｂを、リングギア９に対して図２と内外逆に配設して、リングギア９の外周面に第２歯列９ｂを形成し、内周面に第１歯列９ａを形成してもよい（図示省略）。

図１に示すように、リングギア９は、複数のころ等の回転支持部材１０によって、周方向に回転可能に支持されている。各従動ギア８は、雌ネジ部６ｂの下部に一体的に付設されており、従動ギア８が回転すると雌ネジ部６ｂも回転するように構成されている。なお、雌ネジ部６ｂの外周面に従動ギア８を直接形成してもよい（図示省略）。また、各従動ギア８は、雌ネジ部６ｂを介して回転テーブル２に支持されていて、回転テーブル２と同じ方向に一体的に移動するように構成されている。

本発明のエキスパンド装置は、回転テーブル２の回転をロックする回転テーブルロック機構１１を備えている。回転テーブルロック機構１１は、例えば、回転テーブル２の外周面２ａに圧接可能な押さえ部材１２を有する。押さえ部材１２の回転テーブル２に圧接する押圧面１２ａは、回転テーブル２の外周面２ａに対応した凹円弧状に形成されている（図２参照）。押さえ部材１２は単数であってもよいが、押さえ部材１２による押圧力によって回転テーブル２の軸心がずれないようにするために、２個又は３個などの複数の押さえ部材１２を回転テーブル２の周方向に等間隔に配設することが好ましい。

また、本発明のエキスパンド装置は、各従動ギア８の自転をロックする自転ロック機構１３を備えている。自転ロック機構１３は、揺動可能に配設された係止部材１４を有する（図２参照）。係止部材１４の揺動する先端には、従動ギア８のギア部に係合可能な爪部１４ａが形成されている。図２において、自転ロック機構１３（係止部材１４）は、全部の従動ギア８に対応して設けているが、１つの従動ギア８のみ、又は一部の従動ギア８に対して設けてもよい。

なお、図１及び図２に示す上記回転テーブルロック機構１１と自転ロック機構１３は、一実施例であるので、図示以外の構造も採用可能である。例えば、自転ロック機構１３は、雌ネジ部６ｂの外周面に圧接して、雌ネジ部６ｂの自転をロックするものであってもよい。

図３及び図４に、本発明のエキスパンド装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態のエキスパンド装置も、上記第１実施形態と同様に、駆動ギア７、従動ギア８、リングギア９を備える。ただし、図３に示すように、駆動ギア７及び従動ギア８は、リングギア９の内周側に配設されている。詳しくは、図４に示すように、リングギア９の内周面の上部と下部に、駆動ギア７が噛合する第１歯列９ａと、従動ギア８が噛合する第２歯列９ｂを、並設している。なお、リングギア９の外周面に、第１歯列９ａと第２歯列９ｂを並設することも可能である（図示省略）。

また、図５に示す本発明の第３実施形態のように、リングギア９の上面又は下面に、駆動ギア７が噛合する第１歯列９ａを形成してもよい。図５において、従動ギア８が噛合する第２歯列９ｂは、リングギア９の内周面に形成しているが、第２歯列９ｂをリングギア９の外周面に形成することも可能である（図示省略）。

上記第２実施形態及び第３実施形態において、上記説明した以外の構成は、第１実施形態と同様であり、また、図３〜図５において、自転ロック機構等は省略している。

以下、上記エキスパンド装置の動作を第１実施形態を例に説明する。
図６に示すように、リングフレーム１５に周縁が固定されたウェーハシート１６を、図示しない搬送装置で搬送して固定部材３の上に載置する。ウェーハシート１６は伸縮性のシート材から成り、その上面には複数（又は多数）の半導体チップＡが接着してある。

このとき、加圧部材４は固定部材３の上方の所定位置に配置されている。また、回転テーブルロック機構１１の押さえ部材１２を、図の矢印の向きに移動させて回転テーブル２の外周に圧接する。この押さえ部材１２の圧接によって、回転テーブル２は周方向の回転がロック（規制）されたロック状態となる。一方、各従動ギア８は、自転ロック機構１３によってロックされていない。つまり、従動ギア８は自転可能な状態となっている。

図示しない制御装置の信号に基づき、駆動用モータＭ及び駆動ギア７を所定の方向（正方向）に回転させる。図７に示すように、例えば、駆動ギア７を時計回りに回転させると、この回転に伴ってリングギア９が反時計回りに回転する。各従動ギア８は自転可能であるため、リングギア９の回転によって、それぞれ反時計回りに（同期して）回転する。

図８に示すように、各従動ギア８及びこれに付設した雌ネジ部６ｂが回転すると、雌ネジ部６ｂ内に雄ネジ部６ａが螺入して降下する。雄ネジ部６ａの降下に伴って、加圧部材４が降下しリングフレーム１５を押し下げる。これにより、ウェーハシート１６が放射状に引き伸ばされ、半導体チップＡ相互間を拡大させることができる。

また、ウェーハシート１６を引き伸ばした（エキスパンドした）状態で、周方向に回転させる場合は、回転テーブル２から押さえ部材１２を離間させてロック状態を解除する。一方、各従動ギア８を、自転ロック機構１３によってロックする。具体的には、図９に示すように、係止部材１４を揺動させて、その先端の爪部１４ａを従動ギア８に係合させる。この爪部１４ａの係合によって、従動ギア８の自転がロック（規制）される。

そして、図９において、駆動ギア７を時計回りに回転させると、この回転に伴ってリングギア９が反時計回りに回転する。リングギア９の回転力は各従動ギア８に伝達されるが、従動ギア８は上記ロック状態にあり自転できない。このため、各従動ギア８は、リングギア９の第２歯列９ｂに係合したままリングギア９と一緒に反時計回りに回転する。つまり、従動ギア８は回転テーブル２の中心Ｏを中心として公転し、この公転に伴い回転テーブル２が反時計回りに回転する。これにより、ウェーハシート１６を周方向に回転させることができ、ウェーハシート１６上の半導体チップＡの向きを変更することができる。

また、ウェーハシート１６のエキスパンドを弛めるか解除する場合は、従動ギア８のロック状態を解除すると共に、再度回転テーブル２をロック状態にする（図７参照）。そして、駆動用モータＭを上記所定の方向（正方向）と逆方向に回転させて、従動ギア８を逆方向に回転（自転）させる。これにより、雌ネジ部６ｂから雄ネジ部６ａを上方に螺出して加圧部材４を上昇させる。

以上、本発明のエキスパンド装置の動作を第１実施形態を例に説明したが、上記第２実施形態及び第３実施形態の場合も、同様の動作であるので説明を省略する。

本発明のエキスパンド装置は、１つの駆動用モータで、加圧部材の昇降動作と回転テーブルの回転動作を行うことができる。すなわち、従来別個に設けていた加圧部材の昇降用のモータと回転テーブルの回転用のモータを、１つのモータで共用することができる。これにより、部品点数を減少し、構造の簡素化、軽量化、及びコストの低減を図れる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、雄ネジ部６ａ及び雌ネジ部６ｂを上下方向に逆転させて配設し、雌ネジ部６ｂの上部を加圧部材４に付設し、雄ネジ部６ａの下部に従動ギア８を付設してもよい。また、必要に応じて、ウェーハシート１６をエキスパンドした状態で水平方向に移動させる機構を備えてもよい。また、ウェーハシート１６に接着された部材として、上記半導体チップ以外に、基板又は他の電子部品を採用することも可能である。

本発明に係るエキスパンド装置の第１実施形態を示す断面図である。 前記第１実施形態の要部を示す平面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の第２実施形態の要部を示す平面図である。 前記第２実施形態の要部を示す断面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の第３実施形態の要部を示す平面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の動作を説明するための断面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の動作を説明するための平面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の動作を説明するための断面図である。 本発明に係るエキスパンド装置の動作を説明するための平面図である。 従来のエキスパンド装置の断面図である。 従来のエキスパンド装置の動作を説明するための断面図である。

符号の説明

２ 回転テーブル
３ 固定部材
４ 加圧部材
６ａ 雄ネジ部
６ｂ 雌ネジ部
７ 駆動ギア
８ 従動ギア
９ リングギア
９ａ 第１歯列
９ｂ 第２歯列
１１ 回転テーブルロック機構
１３ 自転ロック機構
１５ リングフレーム
１６ ウェーハシート
Ａ 半導体チップ
Ｍ 駆動用モータ

Claims (5)

1. 回転テーブルに固定された環状の固定部材と、前記固定部材の外径よりも大きい内径を有する環状の加圧部材とを備え、
   互いに進退可能に螺合した複数組の雄ネジ部及び雌ネジ部によって前記回転テーブルと前記加圧部材を連結して、前記加圧部材を前記固定部材に対して接近離間するように構成し、
   リングフレームに周縁が固定されると共に複数の電子部品を接着した伸縮性のシート材を、前記加圧部材によって前記固定部材へ押し付けて前記シート材を引き伸ばして前記電子部品相互間を拡大させるエキスパンド装置において、
   正逆方向に回転可能な駆動用モータと、前記各組の雄ネジ部及び雌ネジ部の自転可能な一方と前記駆動用モータとを連動連結すると共に周方向に回転可能に配設した環状の動力伝達部材と、前記回転テーブルの回転をロックする回転テーブルロック機構と、前記雄ネジ部又は雌ネジ部の自転をロックする自転ロック機構と、前記正逆方向に回転可能な駆動用モータに連結した駆動ギアと、前記各組の雄ネジ部及び雌ネジ部の自転可能な一方に配設した複数の従動ギアを備え、
   前記環状の動力伝達部材を、前記駆動ギアが噛合する第１歯列と前記複数の従動ギアが噛合する第２歯列をそれぞれ周方向に形成したリングギアで構成したことを特徴とするエキスパンド装置。
2. 前記リングギアの外周面及び内周面の一方に前記第１歯列を形成し、他方に前記第２歯列を形成した請求項１に記載のエキスパンド装置。
3. 前記リングギアの外周面又は内周面に前記第１歯列及び第２歯列を並設した請求項１に記載のエキスパンド装置。
4. 前記リングギアの外周面又は内周面に前記第２歯列を形成し、前記リングギアの上面又は下面に前記第１歯列を形成した請求項１に記載のエキスパンド装置。
5. 前記リングギアを、自己潤滑性を有する樹脂で構成した請求項１から４のいずれか１項に記載のエキスパンド装置。

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