CN101740418A - 元件安装设备和元件安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了元件安装设备和元件安装方法。用于将从元件供给台(3)拾取的半导体芯片(6a)安装到基板(7)的元件安装设备(1)构造成，除了具有装备有用于将半导体芯片(6a)装载在基板(7)上的装载单元(19)以外，还具有用于对基板(7)或由第一头(11)装载在基板(7)上的半导体芯片(6a)执行预定操作的第二头(12)。该第二头(12)构造成，除了从涂覆喷嘴喷出元件连结用膏剂的涂覆单元(20)以外，第二头(12)还可以选择性地装备有作业单元，该作业单元具有用于通过转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能和用于在对装载在基板上的元件进行加热的同时将该元件压在基板上的加热加压功能中至少之一。

Description

元件安装设备和元件安装方法

技术领域

本发明涉及一种元件安装设备和元件安装方法，通过该元件安装设备和元件安装方法，诸如半导体芯片的元件从元件供给台被拾取并随后安装在基板上。

背景技术

诸如半导体芯片的元件从元件供给台被拾取并安装在基板上，基板例如是引线框架和树脂基板。根据装载元件的姿态、将元件连结至基板的方法以及元件特性所要求的安装精度，这种安装元件的模式存在许多变型。因此，根据安装模式，要求执行用于将元件从元件供给台中取出并将元件安装在基板上的安装操作的元件安装设备具有不同的功能。

例如，对于装载元件的姿态，处于晶片(wafer)状态的半导体芯片以芯片的工作面向上取向的面朝上姿态被保持在晶片板(wafer sheet)上。为了在面朝下状态将半导体芯片安装在基板上，必须使从半导体晶片拾取的半导体芯片倒转。用于这种面朝下半导体芯片的元件安装设备具有使从晶片拾取的半导体芯片倒转的元件翻转机构。当使用粘合剂作为连结元件的方法时，元件安装设备必须具有用于将粘合剂供给到基板上的安装位置的功能。因此，当该设备旨在用于需要不同安装模式的多种类型的元件时，要采用一种具有与各安装模式相一致的功能的元件安装设备(参见例如专利文献1)。示出了一种示例性元件安装设备，该示例性元件安装设备具有使从晶片台拾取的片状器件倒转的旋转机构和为引线框架施加粘合剂的涂覆机构。

专利文献1：JP-A-2001-15533

顺便提及，在目前的电子器件制造领域中，已经需要改进生产设备的通用性，使得宽范围的元件类型，包括需要高元件安装精度的高性能元件，可以成为作业的对象，同时减小设备的占地面积和数量，以进一步提高生产率和质量。然而，在前述专利文献中公开的现有技术中，在充分应对这些需求方面遇到了困难。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种能够提高生产率和通用性的元件安装设备和元件安装方法。

本发明的元件安装设备具有：元件供给台，供应元件；基板保持台，保持基板；第一头，接收从元件供给台供给的元件并将该元件装载在由基板保持台保持的基板上；第二头，对基板或由第一头装载在基板上的元件执行预定操作；和公共头移动机构，使第一头和第二头移动，从而使它们交替地接近(make access)基板上的作业位置。第二头可以选择性地装备有作业单元，该作业单元具有用于从涂覆喷嘴喷出用于元件连结的膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂涂覆功能、用于通过转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能、以及用于将装载在基板上的元件压在基板上同时对该元件进行加热的加热加压功能中至少之一。

本发明的元件安装方法是用于通过元件安装设备将多种类型的元件安装在基板上的元件安装方法，该元件安装设备包括：供应元件的元件供给台；保持基板的基板保持台；第一头，接收从元件供给台供给的元件并将该元件装载在由基板保持台保持的基板上；第二头，对基板或由第一头装载在基板上的元件执行预定操作；和公共头移动机构，使第一头和第二头移动，从而使它们交替地接近基板上的作业位置，其中，根据元件的类型，使第二头选择性地装备有作业单元，该作业单元具有用于从涂覆喷嘴喷出用于元件连结的膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂涂覆功能、用于借助转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能、以及用于将装载在基板上的元件压在基板上同时对该元件进行加热的加热加压功能中至少之一，由此执行预定操作。

根据本发明，除了包括具有将元件装载在由基板保持台保持的基板上的功能的第一头以外，元件安装设备构造成具有对基板或由第一头装载在基板上的元件进行预定操作的第二头。此外，该元件安装设备构造成能够选择性地使第二头具有作业单元，该作业单元具有从涂覆喷嘴喷出用于元件连结的膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂涂覆功能、借助转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能和将装载在基板上的元件压在基板上同时对该元件进行加热的加热加压功能中至少之一。因此，该单一设备可以应对各种安装模式，从而提高通用性和生产率。

附图说明

图1是本发明实施例的元件安装设备的总体透视图；

图2是本发明实施例的元件安装设备的局部透视图；

图3是本发明实施例的元件安装设备的前视图；

图4是本发明实施例的元件安装设备的单元收集台的透视图；

图5A和5B是附接到本发明实施例的元件安装设备的第二头的作业单元的解释图；

图6是示出本发明实施例的元件安装设备的控制系统的构造的框图；

图7是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；

图8是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；

图9是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；

图10是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；

图11是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；

图12是本发明实施例的元件安装方法的工具更换操作的操作解释图；

图13是本发明实施例的元件安装方法的工具更换操作的操作解释图；和

图14是本发明实施例的元件安装方法的工具更换操作的操作解释图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的实施例。图1是本发明实施例的元件安装设备的总体透视图；图2是本发明实施例的元件安装设备的局部透视图；图3是本发明实施例的元件安装设备的前视图；图4是本发明实施例的元件安装设备的单元收集台的透视图；图5A和5B是附接到本发明实施例的元件安装设备的第二头的作业单元的解释图；图6是示出本发明实施例的元件安装设备的控制系统的构造的框图；图7、8、9、10和11是示出本发明实施例的元件安装方法的过程解释图；以及图12、13和14是本发明实施例的元件安装方法的工具更换操作的操作解释图。

首先，参照图1描述元件安装设备1的总体构造。元件安装设备1具有通过连结将诸如半导体芯片的元件安装在基板上的功能。在图1中，元件供应台3、单元收集台4和基板保持台5沿Y方向布置在基台2上。设置在元件供给台3中的晶片保持工作台3a保持半导体晶片6，在半导体晶片6上设置有多个半导体芯片6a，这些半导体芯片6a是将要安装的元件。单元收集台4具有如下结构，诸如工具储料器15、元件回收部16、校准参考标记17、中间台18和元件识别照相机24(将在后面进行描述)的功能单元集体地(collectively)布置在可移动工作台4a上，该可移动工作台4a借助可直线移动机构(图4中所示的X-轴移动机构40)在X方向上前后移动。基板保持台5构造成借助XY工作台机构53(参见图3)使保持基板7的基板保持工作台5a水平移动，半导体芯片6a安装在基板7上。

Y-轴框架8位于元件供给台3、单元收集台4和基板保持台5的上方，在基台2的X方向上沿着基台2的边缘，且沿着方向Y延伸，同时Y-轴框架8的两端由支撑立柱8a支撑。借助直线电机的驱动操作在Y方向上引导并驱动第一头11和第二头12(将在下面描述)的头移动机构9构建成Y-轴框架8的前表面。第一头11装备有装载单元19，该装载单元19具有保持半导体芯片6a并将芯片装载在基板7上的功能，第二头12装备有涂覆单元20，该涂覆单元20具有向基板7施加用于连结电子元件的粘合剂的功能。

用于探知(ascertain)位置的第一照相机21、第二照相机22和第三照相机23设置在元件供给台3、中间台18和基板保持台5的上方的位置。第一照相机21捕获将要在元件供给台3上拾取的半导体芯片6a的图像。第二照相机22捕获从元件供给台3拾取并暂时放置在中间台18上以进行位置修正的半导体芯片6a的图像。第三照相机23捕获被保持在基板保持台5上的基板7的图像，从而探知元件安装点的位置。设置在单元收集台4上的元件识别照相机24从下方捕获从元件供给台3拾取的半导体芯片6a的图像。

现在参照图2和3描述各个部分的结构。元件供给台3具有XY工作台机构31，多个支撑构件33直立设置在安装到XY工作台机构31的上表面的水平移动板32上。支撑构件33对保持工作台3a进行支撑，该保持工作台3a保持放置在该保持工作台的上表面上的半导体晶片6。半导体晶片6具有如下结构，即，所述多个半导体芯片6a以预定的图案贴附到晶片板6b。在工作表面(active surface)向上取向的晶片板6b的面朝上姿态中，分隔成片的多个半导体芯片6a被保持在晶片板上并贴附到晶片板。

用于从半导体晶片6拾取半导体芯片6a的拾取操作位置[P1]设定在元件供给台3上。第一照相机21的位置对应于拾取操作位置[P1]。对成像的结果，即，由第一照相机21执行的对半导体晶片6的图像的捕获，进行识别处理，从而检测将要拾取的半导体芯片6a的位置。弹出机构34位于保持工作台3a中的对应于拾取操作位置[P1]的位置。弹出机构34具有如下功能：通过用销使半导体芯片6a从晶片板6b的下表面侧突出而加速半导体芯片6a从晶片板6b的移出。弹出机构34在半导体芯片6a被拾取时垂直移动以与晶片板6b的下表面接触。由此，拾取头14(将在后面进行描述)可以容易地从晶片板6b拾取半导体芯片6a。

在元件拾取操作期间，XY工作台机构31被驱动，以使晶片板6b在XY方向上水平移动(如箭头“a”所示)。在贴附到晶片板6b的多个半导体芯片6a中，将要被拾取的期望半导体芯片6a由此被放置在拾取操作位置[P1]。在这里所示的示例中，供给贴附到晶片板6b的晶片状态的元件的晶片工作台被用作元件供给台3。然而，用于供给预定的二维布置形式的多个元件的元件托盘也可以放置在元件供给台3上，从而可以代替晶片工作台。

具有拾取喷嘴14a的拾取头14位于元件供给台3上方的位置，拾取喷嘴14a以吸入的方式保持半导体芯片6a。拾取头14由拾取臂13a保持，并且拾取臂13a设置成从拾取头移动机构13延伸到元件供给台3上方的位置，该拾取头移动机构13从Y-轴框架8的下表面悬垂。拾取头驱动机构13被驱动，使得拾取臂13a在X、Y和Z方向上移动(如箭头“b”所示)并围绕X方向的轴线旋转(如箭头“c”所示)。

从而，拾取头14在元件供给台3上方的位置与单元收集台4上方的位置之间的位置处在Y方向上移动，并在X方向上前后移动。拾取头14由此执行从元件供给台3拾取半导体芯片6a并使该芯片移动到设置在单元收集台4上的中间台18的操作。此外，必要时，可以使拾取头14在X方向上从拾取操作位置[P1]上方的位置后退。而且，通过使拾取臂13a进一步旋转，使拾取头14倒转，从而可以使拾取喷嘴14a所保持的半导体芯片6a的姿态从里向外翻转(参见图10)。

如图3所示，单元收集台4和基板保持台5设置在底板52的上表面上，并且底板52由直立设置在基台2的上表面上的多个支撑支柱51从下面支撑。现在参照图4描述单元收集台4的详细结构。在图4中，X-轴移动机构40具有使移动工作台4a在X方向上移动的功能并通过在基部41上放置机构要素(将在下面进行描述)而制成。导轨42a在X方向上铺设在基部41的上表面上，并且可滑动地安装到导轨42a的滑块42b固定到移动工作台4a的下表面。

进给螺杆45由直立设置在基部41各端的托架43a和43b支撑并由被托架43b保持的电机44旋转地驱动。进给螺杆45与耦接到移动工作台4a的下表面的螺母构件(未示出)螺纹接合。电机44在向前或向后方向上被旋转地驱动，从而移动工作台4a在X方向上前后移动(如箭头“g”所示)。设置在移动工作台4a上的下述功能单元可以在X方向上以一体的方式移动，使得这些功能单元可以位于第一头11和第二头12能够接近的区域。

工具储料器15、元件回收部16、校准参考标记17、中间台18和元件识别照相机24集体地布置在移动工作台4a上。根据元件类型更换使用的多个作业工具，例如附接到装载单元19的元件保持喷嘴19a，根据元件类型容纳在工具储料器15中。单独容纳的作业工具包括附接到拾取头14的拾取喷嘴14a以及分别附接到图5A和5B所示的转印单元54和加热加压单元57的转印工具54a和加热加压工具57a。在工具储料器15移动到第一头11和第二头12能够接近的区域的状态下，第一头11和第二头12移动到单元收集台4，由此可以将分别附接到装载单元19、转印单元54和加热加压单元57的元件保持喷嘴19a、转印工具54a和加热加压工具57a更换为与目标元件的类型相适应的工具。

具体地，该实施例中示出的元件安装设备1构造成使得工具储料器15布置在第一头11和第二头12都能够接近的位置，其中工具储料器15容纳根据目标元件的类型可更换地附接到第一头11的装载单元19的元件保持喷嘴19a和根据目标元件的类型选择性地附接到第二头12的作业单元；即，可更换地附接到转印单元54的转印工具54a和可更换地附接到加热加压单元57的加热加压工具57a。作为采用这种构造的结果，即使在需要多个更换工具以用于多种类型的元件时，也可以通过使要求具有工具更换功能的机构部的占地面积最小化来使设备紧凑。

元件回收部16具有丢弃并收集在已经从元件供给台3拾取之后被确定为不适于安装在基板7上的元件的功能，这样的元件例如是缺陷元件和不同类型的混入元件(mixed-intruded component)。校准参考标记17是设置成通过借助设置在提升位置的第二照相机22对误差的图像进行拍照而校准机械位置误差的参考标记，其中机械位置误差是X-轴移动机构40受到连续地驱动时因热膨胀和收缩而导致的。

中间台18置于元件供给台3与基板保持台5之间，并与工具储料器15一体设置。借助拾取头14从元件供给台3拾取的半导体芯片6a被放置在中间台18上，以进行位置修正。中继位置(relay position)[P2]设定在中间台18上，第二照相机22布置成与该中继位置[P2]相一致。中间台18借助X-轴移动机构40而移动，由此放在中间台18上的半导体芯片6a被放置在中继位置[P2]，使得第二照相机22可以捕获半导体芯片的图像。从而对放在中间台18上的半导体芯片6a的位置进行检测。

元件识别照相机24以成像表面24a邻接中间台18的方式布置。同样地，X-轴移动机构40移动，从而可使成像表面24a位于元件识别位置[P3]。元件识别照相机24用于面朝下安装操作的情况和直接拾取(DAF等)操作的情况，通过该直接拾取操作，借助第一头11直接从元件供给台3拾取半导体芯片6a。在一般的面朝上安装操作中，注重生产率而利用第二照相机22所执行的识别的结果，而不使用元件识别照相机24。

而且，用于清洁中间台18的表面的清洁单元46放置在单元收集台4上。如图4所示，清洁单元46布置成使得水平杆形状的清洁构件46a在移动工作台4a位于设备的近端侧(即，图2中设备的左侧)时位于中间台18上方的位置。向下延伸的刷子46b设置在清洁构件46a的下表面上以与中间台18的上表面可滑动地接触。通过在此状态下移动X-轴移动机构40，使移动工作台4a前后移动，从而以堆积方式附着到中间台18的表面的外来物质被刷子46b去除。抽吸孔设置在清洁构件46a中，并且通过抽吸管46c对清洁构件46a的内部进行真空抽吸(如箭头“h”所示)，从而被刷子46b除去的微小外来物质被抽吸并排出。

基板保持台5在XY工作台机构53上设置有保持基板7的基板保持工作台5a。用于将半导体芯片6a安装在由基板保持工作台5a保持的基板7上的安装作业位置[P4]设定在基板保持台5上，并且第三照相机23布置成与安装作业位置[P4]一致。通过用第三照相机23捕获基板7的图像，第三照相机23检测设定在基板7上的元件安装点7a的位置。驱动XY工作台机构53，从而使基板保持工作台5a与基板7一起在XY方向上水平移动(如箭头“f”所示)，使得设定在基板7上的任意元件安装点7a可以位于安装作业位置[P4]。

现在描述第一头11和第二头12。用于在Y方向上引导第一头11和第二头12的两个导轨9a铺设在设置于Y-轴框架8上的头移动机构9的前表面上，如图2所示。构成用于使第一头11和第二头12在Y方向上移动的直线电机(将在后面描述)的定子9b置于导轨9a之间。未示出的滑块安装到导轨9a，以在Y方向上可滑动，该滑块固定到垂直移动板11a和12a的后表面。

构成直线电机并与定子9b相对的可移动件(附图中省略)设置在移动板11a和12a的后面。通过驱动直线电机，第一头11和第二头12沿着导轨9a被引导，从而分别在Y方向上移动(如箭头“d”所示)。提升机构11b设置在移动板11a的前表面上，并且提升机构12b设置在移动板12a的前表面上。此外，提升板11c设置在提升机构11b的前表面上，从而能够垂直滑动，并且，提升板12c设置在提升机构12b的前表面上，从而能够垂直滑动。提升板11c和12c在提升机构11b和12b的驱动下垂直移动(如箭头“e”所示)。在下部具有元件保持喷嘴19a的装载单元19可移除地附接到提升板11c，并且两个涂覆单元20可移除地附接到提升板12c。

装载单元19具有借助元件保持喷嘴19a而保持作为待安装元件的半导体芯片6a的功能。第一头11在Y方向上水平移动，而使提升板11c垂直移动。装载单元19将从元件供给台3供给的半导体芯片6a装载在由基板保持台5保持的基板7上。作为附接有装载单元19的第一头11的安装模式，可以选择性地执行与下述安装模式中任何一个有关的处理；即，预中心安装模式(pre-center mount mode)(参见图7和8)，在该预中心安装模式中，装载单元19借助拾取头14保持从元件供给台3拾取并被放置在中间台18上的半导体芯片6a，以将该芯片装载在基板7上；直接安装模式(参见图9)，在该直接安装模式中，装载单元19直接保持元件供给台3的半导体芯片6a，从而将该芯片装载在基板7上；以及面朝下安装模式(参见图10)，在该面朝下安装模式中，装载单元19保持半导体芯片6a，该半导体芯片6a在保持从里向外翻转的同时由拾取头14从元件供给台3拾取并由拾取头14保持，从而将该芯片装载在基板7上。

具体地，附接有装载单元19的第一头11用作接收由元件供给台3供给并由拾取头14放置在中间台18上的半导体芯片6a的第一头，或者用作从元件供给台3拾取半导体芯片6a并将芯片装载在由基板保持台5保持的基板7上的第一头。

附接到第二头12的涂覆单元20装备有喷射器20a和涂覆喷嘴20b，喷射器20a容纳相当于元件连结用的树脂粘合剂的膏剂，涂覆喷嘴20b喷出膏剂。第二头12移动至由基板保持台5保持的基板7上方的位置并使涂覆单元20执行涂覆操作，由此从涂覆喷嘴20b喷出的膏剂施加到基板7上的元件安装点7a。除了图2所示的涂覆单元20以外，根据目标元件的类型的安装模式，两种类型的作业单元，即转印单元54和加热加压单元57(将在下面进行描述)，选择性地附接到第二头12。

现在将参照图5A和5B描述选择性地附接到第二头12的作业单元。图5A示出转印单元54附接到第二头12的状态，图5B示出加热加压单元57附接到第二头12的状态。转印单元54具有借助转印操作将膏剂56供给到基板7的功能。当目标元件是小尺寸时且当要供给的膏剂56的量较小时，转印单元54选择性地附接到第二头12。

如图5A所示，转印单元54具有转印工具54a并且与供给转印膜形式的膏剂56的转印工作台55一起使用。转印工作台55是基本上为盘形状的容器，具有平滑的涂覆膜形成表面55a，用于连结元件的膏剂56的涂覆膜以预定的厚度位于涂覆膜形成表面55a上。当转印单元54通过转印操作供给膏剂56时，转印工具54a先相对于转印工作台55下降，从而使膏剂56附着到转印工具54a的下端部。然后，使第二头12移动，从而使转印单元54移动到由基板保持工作台5a保持的基板7的上方的位置。使转印工具54a下降，从而转印工具54a通过转印操作将膏剂56供给到基板7的上表面。

加热加压单元57具有在对已经借助装载单元19装载在基板7上的半导体芯片6a进行加热的同时、以预定的按压强度对该半导体芯片6a进行加压的功能。加热加压单元57用于之前贴附有DAF(Die Attachment Film，粘片膜)的半导体芯片6a作为安装对象的情况。作为加热加压单元57在之前附接到第二头12的结果，在第一头11已经通过使用装载单元19将半导体芯片6a装载在基板7上之后，第二头12立即移动到基板7，如图5B所示，使得半导体芯片6a可以在加热加压工具57a与半导体芯片6a接触的同时被加热且加压。结果，装载单元19可以在已将该半导体芯片6a装载在基板7上之后立即移到用于装载下一个半导体芯片6a的作业位置。与装载单元19执行包括加热加压操作的全部作业操作的情况相比，可以显著地提高作业效率。

具体地，第二头12具有对基板7或借助第一头1装载在基板7上的半导体芯片6a执行预定操作的功能，预定操作例如是膏剂涂覆、膏剂转印、加热加压操作等。第一头11和第二头12交替地接近基板7上方的作业位置。设置在Y-轴框架8上的头移动机构9；即，由设置在第一头11和第二头12上的可移动件和定子9b构成的直线电机，用作用于使第一头11和第二头12移动的公共头移动机构，从而分别使它们接近基板7上的作业位置。

上面的示例性构造提供了使用单一功能涂覆单元20、单一功能转印单元54和单一功能加热加压单元57作为可更换地附接到第二头12的作业单元的示例，其中单一功能涂覆单元20单独具有从涂覆喷嘴20b喷射元件连结用的膏剂56从而将膏剂供应到基板7的膏剂涂覆功能，单一功能转印单元54单独具有使用转印工具54a转印膏剂56从而将膏剂供应到基板7的膏剂转印功能，单一功能加热加压单元57单独具有在对芯片进行加热的同时将装载在基板7上的半导体芯片6a压在基板7上的加热加压功能。然而，也可以使用具有这些功能中的两个功能的多功能作业单元。

具体地，在本发明中，第二头12可以选择性地装备有具有膏剂涂覆功能、膏剂转印功能和加热加压功能中至少一个的作业单元。根据元件的类型可移除地附接到装载单元19、转印单元54和加热加压单元57的元件保持喷嘴19a、转印工具54a和加热加压工具57a容纳在布置于单元收集台4上的工具储料器15中，正如之前提到的(参见图4)。通过使第一头11和第二头12接近工具储料器15，可以根据目标元件的类型更换附接到装载单元19、转印单元54和加热加压单元57的元件保持喷嘴19a、转印工具54a和加热加压工具57a。

现在参照图6描述控制系统的构造。在图6中，控制部60借助机构驱动部61控制机构部(将在下面描述)。由此执行用于从元件供给台3拾取半导体芯片6a、随后将这样拾取来的半导体芯片6a装载在由基板保持台5保持的基板7上的相应操作。首先，控制元件供给台3、单元收集台4和基板保持台5，从而控制在元件供给台3中由XY工作台机构31和弹出机构34执行的元件供给操作；控制单元收集台4上X-轴移动机构40的操作；然后控制基板保持台5上XY工作台机构53的操作。

接下来控制头移动机构9、第一头11、第二头12和拾取头移动机构13，由此执行从元件供给台3拾取半导体芯片6a的拾取操作和将这样拾取来的半导体芯片6a运送、装载并连结到基板7的安装操作。具体地，通过控制拾取头移动机构13来执行拾取操作，并且连同头移动机构9一起控制装备有装载单元19的第一头11，由此执行将半导体芯片6a运送并装载到基板7的装载操作。

连同头移动机构9一起控制选择性地装备有三种类型的作业单元(即，涂覆单元20、转印单元54和加热加压单元57)中任一种的第二头12，由此执行从涂覆喷嘴20b喷射元件连结用膏剂从而将膏剂供应到基板的膏剂涂覆功能、使用转印工具54a转印膏剂从而将膏剂供应到基板7的膏剂转印功能、以及在对芯片进行加热的同时将装载在基板7上的半导体芯片6a压在基板7上的加热加压功能中任一个。顺便提及，当执行与膏剂转印功能有关的处理时，还控制转印工作台55。

在前述各种操作控制的场合，控制部60控制识别处理部62，从而执行对由各照相机执行的拍照操作的探知结果的处理，这将在下面描述。对第一照相机21所执行的拍照的结果进行识别处理，由此检测半导体芯片6a在由元件供给台3保持的半导体晶片6上的位置。控制部60根据检测结果控制XY工作台机构31，由此可以使待拾取的半导体芯片6a正确地定位到拾取操作位置[P1]。对第二照相机22执行的拍照的结果进行识别处理，由此检测放置在中间台18上的半导体芯片6a的位置。控制部60根据检测结果控制第一头11和X-轴移动机构40，由此可以使元件保持喷嘴19a相对于待拾取的半导体芯片6a正确地定位。

对第三照相机23执行的拍照的结果进行识别处理，由此检测元件安装点7a在由基板保持工作台5a保持的基板7上的位置。控制部60根据检测结果控制XY工作台机构53，从而使元件安装点7a定位到安装作业位置[P4]，并且可以将由元件保持喷嘴19a保持的半导体芯片6a正确地装载在元件安装点7a。对元件识别照相机24执行的拍照的结果进行识别处理，从而检测由元件保持喷嘴19a保持的半导体芯片6a的位置。在装载单元19所执行的装载操作期间，考虑检测结果在装载时进行位置修正。

元件安装设备1按照上面所述的构造出，下面描述元件安装设备1执行的元件安装操作。首先，参照图7，描述预中心安装模式的示例性作业操作，在预中心安装模式中，已经从元件供给台3拾取并面朝上保持的半导体芯片6a借助用于位置修正的中间台18被运送到基板保持台5，从而被安装。当作为目标的半导体芯片6a是需要高位置精度的安装操作的类型时，选择该作业模式。为了借助描画涂覆(draw-coating)操作向基板7供应元件安装用膏剂，第二头12装备有涂覆单元20。

具有多个以面朝上位置贴附到晶片板6b的半导体芯片6a的半导体晶片6设置在元件供给台3上。弹出机构34在拾取操作位置[P1]与晶片板6b的下表面接触，使得拾取操作变得可行。此外，作为安装对象的基板7在基板保持台5中被保持在设置于XY工作台机构53上的基板保持工作台5a上。

当元件安装操作开始时，在拾取操作位置[P1]，第一照相机21捕获半导体晶片6的图像，由此识别待拾取的半导体芯片6a。根据识别结果，控制元件供给台3的XY工作台机构31，从而使待拾取的半导体芯片6a正确地定位到拾取操作位置[P1]。接下来，拾取头14拾取半导体芯片6a并将这样拾取来的芯片装载在中间台18上(如箭头“i”所示)。

在拾取头14已经离开的中间台18上，第二照相机22捕获半导体芯片6a的图像，从而识别所装载的半导体芯片6a并检测位置偏移。根据识别结果，控制X-轴移动机构40，使装载在中间台18上的半导体芯片6a正确地定位到中继位置[P2]。X-轴移动机构40仅执行X方向上的位置修正。在Y方向上，当装载单元19保持半导体芯片6a时进行位置修正。

在安装作业位置[P4]，第三照相机23捕获基板7的图像，从而识别作为安装对象的元件安装点7a。根据识别结果，控制基板保持台5的XY工作台机构53，由此使元件安装点7a正确地定位在安装作业位置[P4]。接下来，第二头12移动至基板保持台5上的基板7上方的位置，并且涂覆单元20下降至基板7(如箭头“k”所示)，并从涂覆喷嘴20b喷出膏剂，从而对基板7进行描画涂覆。随后，使涂覆单元20从基板7退回，且第三照相机23在安装作业位置[P4]捕获基板7的图像，从而执行用于确定涂覆有膏剂的基板7的状态有缺陷还是没有缺陷的检查。涂覆状态的检查不是必不可少的，也可以省去。

接下来，第一头11移动至中间台18，在此处，装载单元19下降至装载的半导体芯片6a，并且元件保持喷嘴19a保持半导体芯片6a。保持半导体芯片6a的装载单元19移动至基板保持台5上方的位置，并且装载单元19下降至安装作业位置[P4](如箭头“j”所示)，由此将这样保持的半导体芯片6a装载在基板7上。这些操作交替执行，从而，特别是在使用快干膏剂的情况下可以实现高效生产。或者，也可以在基板7上的全部安装位置都涂覆有膏剂之后再依次安装半导体芯片6a。

图8示出借助前述中间台18来装载需要少量元件连结用膏剂的小尺寸半导体芯片6a的示例性情况。代替涂覆单元20，第二头12装备有转印单元54，如图5A所示，并且转印工具54a通过转印操作将膏剂供应至基板7。在该情况下，转印工作台55(参见图5A)附接到第二头12的下部，并且转印工具54a先相对于转印单元54下降，从而使膏剂56附着到转印工具54a的下端。接下来，第二头12移动至基板7上方的位置，且转印单元54下降(如箭头“1”所示)，由此借助转印操作将附着到转印工具54a的膏剂56供应至基板7。

参照图9，描述直接安装模式的示例性作业操作，在直接安装模式中，已经借助第一头11的装载单元19从元件供给台3拾取并以面朝上姿态保持的半导体芯片6a不经过中间台18而直接运送到基板保持台5，由此进行装载。在图9中，具有多个以面朝上姿态贴附到晶片板6b的半导体芯片6a的半导体晶片6设置在元件供给台3上。弹出机构34在拾取操作位置[P1]与晶片板6b的下表面保持接触，使得拾取操作变得可行。作为安装对象的基板7在基板保持台5上被保持在设置于XY工作台53上的基板保持工作台5a上。

当元件安装操作开始时，在拾取操作位置[P1]，第一照相机21先捕获半导体晶片6的图像，由此识别待拾取的半导体芯片6a。根据识别结果，控制元件供给台3的XY工作台31，从而使待拾取的半导体芯片6a正确地定位在拾取操作位置[P1]。与定位操作一起，第三照相机23在安装作业位置[P4]捕获基板7的图像，从而探知作为安装对象的元件安装点7a。根据探知结果，控制基板保持台5的XY工作台机构53。由此，使元件安装点7a正确地定位到安装作业位置[P4]。

然后，装载单元19移动至元件供给台3上方的位置，从而位于拾取操作位置[P1]。接下来，装载单元19相对于半导体晶片6下降，从而借助元件保持喷嘴19a保持待拾取的半导体芯片6a并将该芯片从晶片板6b上剥落。涂覆单元20移动至基板保持台5上的安装作业位置[P4]，并下降至基板7(如箭头“n”所示)。使涂覆喷嘴20b接近基板7的元件安装点7a，从而执行膏剂的描画涂覆。由此，使基板7上的元件安装点7a涂覆有元件连结用膏剂，随后使涂覆单元20移动至待命位置。

用元件保持喷嘴19a保持半导体芯片6a的装载单元19从拾取操作位置[P1]移动至基板保持台5上方的位置，并且装载单元19下降至安装作业位置[P4]，从而将这样保持的半导体芯片6a装载在基板7上(如箭头“m”所示)。当半导体芯片6a是小尺寸且需要少量的膏剂时，可以将转印单元54附接到第二头12，从而可以代替前面所述的由涂覆单元20执行的描画涂覆操作(如图8所示的示例性作业操作的情况那样)，通过转印操作来供应膏剂。膏剂转印特别适于这样的情况，即，不像DAF安装的情况那样期望半导体芯片6a被放置在中间台18上。

参照图10，现在描述面朝下安装模式的示例性作业操作，在面朝下安装模式中，已经借助拾取头14从元件供给台3拾取并以面朝上姿态被保持的半导体芯片6a倒转以呈现面朝下姿态，然后被运送到基板保持台5，在那里芯片被安装。在图10中，具有多个以面朝上姿态贴附到晶片板6b的半导体芯片6a的半导体晶片6设置在元件供给台3上。弹出机构34在拾取操作位置[P1]与晶片板6b的下表面保持接触。作为安装对象的基板7在基板保持台5上被保持在设置于XY工作台53上的基板保持工作台5a上。

当元件安装操作开始时，在拾取操作位置[P1]，第一照相机21先捕获半导体晶片6的图像，从而识别待拾取的半导体芯片6a。根据识别结果，控制元件供给台3的XY工作台31，从而使待拾取的半导体芯片6a正确地定位在拾取操作位置[P1]。与定位操作一起，第三照相机23在安装作业位置[P4]捕获基板7的图像，从而探知作为安装对象的元件安装点7a。根据探知结果，控制基板保持台5的XY工作台53。由此，使元件安装点7a正确地定位到安装作业位置[P4]。

然后，拾取头14移动至元件供给台3上方的位置，从而位于拾取操作位置[P1]。接下来，拾取头相对于半导体晶片6下降，从而借助拾取喷嘴14a保持待拾取的半导体芯片6a并将该芯片从半导体晶片6上剥落。随后，拾取头6在保持半导体芯片6a的同时移动至单元收集台4上方的位置(如箭头“o”所示)。驱动结合在拾取头移动机构13中的倒置驱动部(未示出)，从而使拾取头14围绕拾取臂13a旋转180°的角度。

由此，保持半导体芯片6a的拾取喷嘴14a翻转，此时半导体芯片6a呈现出芯片的工作表面向下取向的面朝下姿态。涂覆单元20移动至基板保持台5上的安装作业位置[P4]，并相对于基板7下降(如箭头“q”所示)。使涂覆喷嘴20b接近基板7的元件安装点7a，从而执行涂覆操作。基板7的元件安装点7a被涂覆有未填满的膏剂，随后使涂覆单元20移动至待命位置。装载单元19移动至单元收集台4上方的位置，从而位于拾取头14正上方的位置。然后，装载单元19相对于拾取头14下降，由此元件保持喷嘴19a接收由拾取喷嘴14a保持的处于面朝下姿态的半导体芯片6a。

随后，元件识别照相机24在元件识别位置[P3]捕获由元件保持喷嘴19a保持的半导体芯片6a的图像，从而探知由装载单元19保持的半导体芯片6a的位置偏移。接下来，第一头11移动至基板7上方的位置，并且装载单元19下降至安装作业位置[P4]，由此将这样保持的半导体芯片6a装载在基板7上(如箭头“p”所示)。此时对通过由元件识别照相机24执行的元件识别检测到的位置偏移进行修正。

参照图11，描述在待安装的半导体芯片6a是背面在之前被设置有元件连结用的贴附DAF(Die Attachment Film，粘片膜)的芯片时执行的示例性安装操作。在该情况下，第二头12装备有如图5B所示的加热加压单元57，并且第二头12具有在对装载在基板7上的半导体芯片6a进行加热的同时借助第一头11将该芯片压在基板7上的加热加压功能。

具有晶片板6b的半导体晶片6设置在元件供给台3上，多个处于面朝上姿态的半导体芯片6a借助DAF层贴附到晶片板6b。弹出机构34在拾取操作位置[P1]与晶片板6b的下表面保持接触，从而拾取操作是可行的。作为安装对象的基板7在基板保持台5上被保持在设置于XY工作台53上的基板保持工作台5a上。

当元件安装操作开始时，在拾取操作位置[P1]，第一照相机21先捕获半导体晶片6的图像，由此识别待拾取的半导体芯片6a。根据识别结果，控制元件供给台3的XY工作台31，从而使待拾取的半导体芯片6a正确地定位在拾取操作位置[P1]。随后，拾取头14拾取半导体芯片6a，连同DAF层一起(元件拾取过程)，并将从元件供给台3拾取的元件放置在中间台18上(元件放置过程)(如箭头“r”所示)。

第二照相机22捕获位于拾取头14已经离开的中间台18上的半导体芯片6a的图像，从而识别所放置的半导体芯片6a并检测位置偏移。根据识别结果，控制X-轴移动机构40，由此使放置在中间台18上的半导体芯片6a正确地定位在中继位置[P2]。X-轴移动机构40仅执行X方向上的位置修正。在Y方向上，当装载单元19保持半导体芯片6a时进行位置修正。

第三照相机23在安装作业位置[P4]捕获基板7的图像，从而识别作为安装对象的元件安装点7a。根据识别结果，控制基板保持台53的XY工作台53，由此使元件安装点7a正确地定位在安装作业位置[P4]。接下来，第一头11移动至中间台18，装载单元19接收放置在中间台18上的半导体芯片6a。芯片被定位到由基板保持台5保持的基板7并被装载(元件装载过程)。具体地，装载单元19相对于放置在中间台18上的半导体芯片6a下降，并且元件保持喷嘴19a保持半导体芯片6a。保持半导体芯片6a的装载单元19移动至基板保持台5上方的位置，并且装载单元19下降至安装作业位置[P4](如箭头“s”所示)，从而将这样保持的半导体芯片6a装载在基板7上。

随后，当第一头11因装载单元19的上升动作而已经从基板7上方的位置离开时，第二头12在与第一头11共用的公共头移动机构9的作用下移动。附接有具有加热加压功能的加热加压单元57的第二头12将由第一头11装载在基板7上的半导体芯片6a压在基板7上，同时对该芯片进行加热(加热加压过程)。具体地，装备有加热加压单元57的第二头12移动至基板7上方的位置，然后加热加压单元57下降，从而借助加热加压工具57a执行对半导体芯片6a进行加热和加压的压接操作(参见图5B)。该状态持续保持一段预定时间，从而借助DAF层已热固化后的粘合剂层使半导体芯片6a固定到基板7。这样，完成了安装操作。

在安装作业操作期间，装载单元19无需执行对半导体芯片6a进行加热和加压的操作。因此，装载单元19在半导体芯片6a已经装载在基板7上之后立即移动至中间台18，并可以转到用于接收下一个半导体芯片6a的操作。接收了半导体芯片6a的装载单元19在近距离处等待，直到加热加压单元57执行的压接操作完成。在压接操作完成之后，立即将半导体芯片6a装载在基板7上。即使当用于热固化DAF层的压接操作执行起来耗费时间的元件类型被作为对象时，也可以获得高生产效率。

前面的示例提供了示例性的预中心安装模式，其中，装载单元19接收已经由拾取头14从元件供给台3拾取并装载在中间台18上的半导体芯片6a。也可以采用直接安装模式，其中，第一头11移动至元件供给台3上方的位置，且装载单元19直接从元件供给台3拾取半导体芯片6a。在该情况下，该模式的元件拾取过程、元件放置过程和元件装载过程由借助第一头11从元件供给台3拾取半导体芯片6a的元件拾取过程和借助第一头11将这样拾取来的半导体芯片6a定位并装载到由基板保持台5保持的基板7的元件装载过程来代替。

如图7至11所示，在借助单一元件安装设备1将多种类型的元件(例如，半导体芯片6a)安装在基板7上的元件安装方法中，根据元件的类型，第二头12选择性地装备有作业单元，以执行预定的操作，其中该作业单元至少具有从涂覆喷嘴20b喷出元件连结用的膏剂56以将膏剂供应至基板7的膏剂涂覆功能、借助转印工具54a转印膏剂56以将膏剂供应至基板7的膏剂转印功能、以及对装载在基板7上的半导体芯片6a进行加热的同时将该芯片压在基板7上的加热加压功能中任一个。

现在参照图12、13和14描述元件安装操作的连续执行过程中执行的工具更换操作。工具更换操作是用于：每当成为安装操作对象的元件的类型切换时，将附接到第一头11和第二头12的每个作业单元更换为与元件类型相适应的另一作业工具。

首先，图12示出在图7和10所示的示例性安装操作中用于更换拾取头14的拾取喷嘴14a和装载单元19的元件保持喷嘴19a的工具更换操作。具体地，当在安装操作期间元件的类型改变时，使装备有拾取头14和装载单元19的第一头11顺序接近容纳有拾取喷嘴14a和元件保持喷嘴19a的工具储料器15。对拾取头14和装载单元19进行工具更换操作，由此按照需要使拾取头14或装载单元19、或者拾取头14和装载单元19两者都装备有与新元件的类型相适应的拾取喷嘴14a和元件保持喷嘴19a。

图13示出在图8所示的示例性安装操作中，除了更换拾取头14的拾取喷嘴14a和装载单元19的元件保持喷嘴19a以外，更换转印单元54的转印工具54a的工具更换操作。具体地，当安装操作期间元件的类型改变时，使装备有拾取头14和装载单元19的第一头11和装备有转印单元54的第二头12顺序接近容纳有拾取喷嘴14a、元件保持喷嘴19a和转印工具54a的工具储料器15。对拾取头14、装载单元19和转印单元54进行工具更换操作，从而使拾取头14、装载单元19和转印单元54中任一个或全部按照需要装备有与新元件的类型相适应的拾取喷嘴14a、元件保持喷嘴19a和转印工具54a。

图14示出在图8所示的示例性安装操作中，除了更换拾取头14的拾取喷嘴14a和装载单元19的元件保持喷嘴19a以外，更换加热加压单元57的加热加压工具57a的工具更换操作。具体地，当安装操作期间元件的类型改变时，使装备有拾取头14和装载单元19的第一头11和装备有加热加压单元57的第二头12顺序接近容纳有拾取喷嘴14a、元件保持喷嘴19a和加热加压工具57a的工具储料器15。对拾取头14、装载单元19和加热加压单元57进行工具更换操作，从而使拾取头14、装载单元19和加热加压单元57中任一个或全部按照需要装备有与新元件的类型相适应的拾取喷嘴14a、元件保持喷嘴19a和加热加压工具57a。

具体地，在示例性操作中，当半导体芯片6a的元件类型改变时，通过使第一头11和第二头12接近与中间台18一体设置在第一头11和第二头12都能够接近的位置处且容纳着根据作为目标的半导体芯片6a的类型可更换地附接到第一头11的元件保持喷嘴19a和根据作为目标的半导体芯片6a的类型可更换地附接到第二头12的加热加压工具57a的工具储料器15，来更换元件保持喷嘴19a和/或加热加压工具57a。

如上所述，除了包括具有将半导体芯片6a装载在由基板保持台5保持的基板7上的功能的第一头11以外，该实施例中所示的元件安装设备1构造成具有对基板7或由第一头11装载在基板7上的半导体芯片6a进行预定操作的第二头12。此外，该元件安装设备构造成能够选择性地使第二头12具有作业单元，该作业单元具有膏剂涂覆功能、膏剂转印功能和加热加压功能中至少之一。从而，该单一设备可以应对各种安装模式并提高通用性和生产率。

本发明的元件安装设备具有能够提高生产率和通用性的特点，并且可以用在将元件安装在引线框架、树脂基板等上的领域中。

Claims (5)

1.一种元件安装设备，包括：

元件供给台，供应元件；

基板保持台，保持基板；

第一头，接收从元件供给台供给的元件并将该元件装载在由基板保持台保持的基板上；

第二头，对基板或由第一头装载在基板上的元件执行预定操作；和

公共头移动机构，使第一头和第二头移动，从而使它们交替地接近基板上的作业位置；

其中，第二头构造成使得该第二头选择性地装备有作业单元，该作业单元具有用于从涂覆喷嘴喷出用于元件连结的膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂涂覆功能、用于通过转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能、以及用于将装载在基板上的元件压在基板上同时对该元件进行加热的加热加压功能中至少之一。

2.根据权利要求1的元件安装设备，其中，容纳有根据目标元件的类型可更换地附接到第一头的元件保持工具和根据目标元件的类型可更换地附接到作业单元的作业工具的工具储料器设置在第一头和第二头都能够接近的位置。

3.根据权利要求1的元件安装设备，还包括：

中间台，置于基板保持台与元件供给台之间，从元件供给台拾取的元件放置在该中间台上；

拾取头，从元件供给台拾取元件并将该元件运送到中间台；和

拾取头移动机构，使拾取头在元件供给台上方的一位置与中间台上方的另一位置之间移动。

4.根据权利要求3的元件安装设备，其中，工具储料器与中间台一体设置。

5.一种元件安装方法，用于通过元件安装设备将多种类型的元件安装在基板上，该元件安装设备包括：供应元件的元件供给台；保持基板的基板保持台；第一头，接收从元件供给台供给的元件并将该元件装载在由基板保持台保持的基板上；第二头，对基板或由第一头装载在基板上的元件执行预定操作；和公共头移动机构，使第一头和第二头移动，从而使它们交替地接近基板上的作业位置；其中，

根据元件的类型，使第二头选择性地装备有作业单元，该作业单元具有用于从涂覆喷嘴喷出用于元件连结的膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂涂覆功能、用于通过转印工具转印膏剂从而将膏剂供应至基板的膏剂转印功能、以及用于将装载在基板上的元件压在基板上同时对该元件进行加热的加热加压功能中至少之一，由此执行预定操作。

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