[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
[0002] Bei sehr vielen Anwendungen werden Halbleiterchips auf ein metallisches Substrat, ein sogenanntes Leadframe, montiert. Die Leadframes werden dabei in Magazinen oder auf einem Stapel bereitgestellt, wo sie von einem Roboter entnommen und der Transportvorrichtung eines Montageautomaten, eines sogenannten Die Bonders, zugeführt werden, die die Leadframes nacheinander zu einer Dispensstation, wo Klebstoff oder Lot aufgetragen wird, und zu einer Bondstation, wo der Halbleiterchip aufgebracht wird, transportiert.
[0003] Die Transportvorrichtung besteht beispielsweise aus einem System aus fest stehenden und beweglichen Klammern, die das Leadframe an einer Längskante halten. Diese Längskante des Leadframes liegt an einer Führungsschiene an.
Eine solche Transportvorrichtung ist bekannt aus der EP 330 831 oder der CH 689 188.
[0004] Der Roboter ist mit Sauggreifern versehen, mit denen ein Leadframe nach dem andern vom Stapel entnommen und auf einer Auflagefläche der Transportvorrichtung abgelegt wird. Von einer Schiebevorrichtung wird das Leadframe mittels eines Schiebers gegen die Führungsschiene der Transportvorrichtung geschoben, so dass eine seiner Längskanten an der Führungsschiene anliegt. Das Leadframe ist nun ausgerichtet, so dass es von den Klammern zur Dispensstation und dann zur Bondstation transportiert werden kann. Die Auflagefläche weist quer zur Transportrichtung verlaufende Nuten auf, um den Schieber mit einem unterhalb der Auflagefläche angeordneten Antrieb verbinden zu können. Diese Lösung hat zwei gewichtige Nachteile.
Zum einen kommt es immer wieder vor, dass Anschlussfinger eines Leadframes in einer dieser Nuten hängenbleiben, wobei das Leadframe beschädigt und unbrauchbar wird. Zum anderen muss der Hub, d.h. die Wegstrecke, den der Schieber zurücklegen muss, bei jedem Wechsel des Leadframetyps entsprechend der Breite der neuen Leadframes von Hand neu eingestellt werden.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiebevorrichtung ohne diese genannten Nachteile zu entwickeln.
[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
[0007] Eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips, mit einer Transportvorrichtung, die die Substrate taktweise zu einer Dispens- oder Lotstation, wo eine Portion Klebstoff bzw.
Lot aufgebracht wird, und zu einer Bondstation, wo ein Halbleiterchip aufgebracht wird, transportiert, umfasst einen Annahmetisch mit einer Auflagefläche, auf der die Substrate nacheinander für den Transport mit der Transportvorrichtung bereitgestellt werden, sowie eine Schiebevorrichtung mit einem elektromechanischen Antriebssystem und mit einem Schieber für die Ausrichtung der Substrate an einem Anschlag. Erfindungsgemäss umfassen das Antriebssystem und der Schieber je mindestens einen Magnet, die sich gegenseitig anziehen, d.h. die also magnetisch gekoppelt sind. Das Antriebssystem ist unterhalb der Auflagefläche angeordnet und bewegt seinen Magneten hin und her, wobei der Magnet des Schiebers mitbewegt wird.
Einer der beiden Magneten kann auch durch einen ferromagnetischen Körper ersetzt werden, da auch eine magnetische Kopplung zwischen einem Magneten und einem Körper aus ferromagnetischem Material besteht. Die Auflagefläche des Annahmetisches für die Substrate ist eine strukturlose Fläche, d.h. eine Fläche, die im Wesentlichen frei ist von Nuten, Schlitzen und dergleichen. Das elektromechanische Antriebssystem ist programmierbar, d.h. die Position des Magneten ist softwaremässig einstellbar. Die vom Schieber anzufahrende Position kann deshalb entsprechend der Breite des Substrats per Software eingestellt werden.
Der Fahrweg des Magneten des Antriebssystems wird so programmiert, dass der Magnet des Antriebssystems im Kraftfeld des Magneten des Schiebers bleibt, auch wenn der Schieber am Substrat zum Anschlag kommt und stehen bleibt, sobald das Substrat am Anschlag anstösst und ausgerichtet ist.
[0008] Bei Anwendungen, bei denen die Substrate bereits mit Klebstoff versehen sind, z.B. in der Form eines Tapes, kann die Dispensstation des Montageautomaten entfallen.
[0009] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
[0010] Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>in Aufsicht eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips,
<tb>Fig. 2<sep>in Aufsicht einen Annahmetisch,
<tb>Fig. 3<sep>den Annahmetisch im Querschnitt, und
<tb>Fig. 4<sep>die Unterseite des Annahmetisches in perspektivischer Ansicht.
[0011] Die Fig. 1 zeigt schematisch und in Aufsicht eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips, einen sogenannten Die Bonder, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Der Die Bonder umfasst eine Beladestation 1, wo mit Halbleiterchips zu bestückende Substrate 2 bereitgestellt werden. Im Beispiel sind die Substrate 2 übereinandergestapelt. Der Die Bonder umfasst weiter einen Abfallbehälter 3, einen Roboter 4 und eine Transportvorrichtung 5, eine Dispens- oder Lotstation 6, eine Bondstation 7 sowie einen Sensor 8 für die Bestimmung der Anzahl der gleichzeitig von der Beladestation 1 entnommenen Substrate 2.
Der Roboter 4 weist einen in einer y-Richtung hin und her bewegbaren Greifer 9 auf, der ein Substrat 2 nach dem andern aus der Beladestation 1 entnimmt, in y-Richtung am Sensor 8 vorbeitransportiert und abhängig vom Signal des Sensors 8 entweder dem Abfallbehälter 3 oder der Transportvorrichtung 5 übergibt. Die Transportvorrichtung 5 transportiert die Substrate 2 taktweise zur Dispens- oder Lotstation 6, wo eine Portion Klebstoff bzw. Lot aufgebracht wird, und zur Bondstation 7, wo ein Halbleiterchip aufgebracht wird. Die Einrichtung für die Montage der Halbleiterchips wird von einem Computer 30 oder einer äquivalenten Steuereinrichtung gesteuert.
[0012] Die Substrate 2 können aber auch in einem Magazin bereitgestellt werden.
In diesem Fall wird das Substrat 2 mittels eines Schiebers aus dem Magazin herausgestossen und an die Transportvorrichtung 5 übergeben.
[0013] Nachdem das Substrat 2 an die Transportvorrichtung 5 übergeben worden ist, liegt es auf einer Auflagefläche eines Annahmetisches. Bevor das Substrat 2 weitertransportiert werden kann, muss es ausgerichtet werden. Die Auflagefläche ist eine strukturlose Fläche, d.h. eine ebene Fläche, die im Wesentlichen frei von Nuten, Schlitzen oder Öffnungen ist.
[0014] Die Fig. 2 zeigt in Aufsicht den Annahmetisch 10 und eine fest stehende oder bewegliche Klammer 11, die zur Transportvorrichtung 5 gehört. Die Klammer 11 weist einen über das Niveau der Auflagefläche 12 hervorstehenden Anschlag 13 (dargestellt mit gestrichelter Linie) auf, der der Ausrichtung der Substrate 2 dient.
Ein in y-Richtung, d.h. quer zur Längsseite 14 des Annahmetisches 10 hin und her bewegbarer Schieber 15 dient dazu, das für die Verarbeitung auf die Auflagefläche 12 gelegte Substrat 2 gegen den Anschlag 13 zu schieben und dabei das Substrat 2 parallel zum Anschlag 13 auszurichten. Erfindungsgemäss erfolgt die Bewegung des Schiebers 15 mittels eines Antriebssystems, bei dem der Antrieb und der Schieber 15 magnetisch gekoppelt und die anzufahrende Position des Antriebs programmierbar sind.
[0015] Die Fig. 3 zeigt den Annahmetisch 10 im Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2. Auf der Unterseite 16 des Annahmetisches 10 befindet sich ein mittels eines elektromechanischen Antriebssystems 17 in y-Richtung hin und her bewegbarer Magnet 18. Der Schieber 15 enthält ebenfalls einen Magneten 19 (Fig. 4).
Die Pole der beiden Magneten 18 und 19 sind so ausgerichtet, dass sich die beiden Magnete 18 und 19 anziehen. Wenn das Antriebssystem den Magneten 18 bewegt, dann wird der Magnet 19 mitbewegt.
[0016] Die Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht die Unterseite 16 des Annahmetisches 10 mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des elektromechanischen Antriebssystems. Das Antriebssystem umfasst einen Elektromotor 20, einen Zahnriemen 21, einen Schlitten 22 und eine in y-Richtung verlaufende Führungsstange 23 für die Führung des Schlittens 22. Der Schlitten 22 ist einerseits am Zahnriemen 21 befestigt und andererseits mittels einer Rolle 24 auf der Unterseite 16 des Annahmetisches 10 abgestützt. Der Magnet 18 ist auf der der Rolle 24 zugewandten Seite der Führungsstange 23 am Schlitten 22 befestigt.
Das durch die Anziehungskraft der beiden Magnete 18 und 19 auf den Schlitten 22 ausgeübte Drehmoment bewirkt, dass die Rolle 24 auf der Unterseite 16 des Annahmetisches 10 aufliegt. Anstelle des Zahnriemens 21 kann auch ein Gummiband verwendet werden. Der Schlitten 22 kann auch auf einer Linearführung gelagert sein, die die Führungsstange 23 und die Rolle 24 ersetzt. Der Elektromotor 20 ist beispielsweise ein Schrittmotor.
[0017] Fakultativ ist ein Sensor 25 (Fig. 3) vorhanden, beispielsweise in Form einer Lichtschranke oder eines induktiven Sensors oder eines Endschalters, mit dem sich die absolute Position des Schlittens 22 (Fig. 4) bestimmen lässt.
[0018] Die Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips wird vom Computer 30 gesteuert.
Sobald die Bedienperson die Breite des Substrats eingegeben hat, berechnet der Computer 30 die jeweils vom Schlitten 22 anzufahrende Startposition. Der Computer 30 steuert auch den elektrischen Motor 20.
[0019] Im Betrieb wird der Schieber 15 wie folgt betätigt:
Bei der Initialisierung des Die Bonders wird der Motor 20 eingeschaltet, um den Schlitten 22 zum Sensor 25 hin zu bewegen und die absolute Position des Schlittens 22 zu ermitteln.
Im Produktionsbetrieb wird der Schlitten 22 zu Beginn an eine vorbestimmte Startposition gefahren. Der Schieber 15 bewegt sich dank der magnetischen Kopplung mit an die Startposition. Nun wird das nächste Substrat 2 auf die Auflagefläche 12 des Annahmetisches 10 gelegt.
Die Startposition des Schlittens 22 ist so vorbestimmt, dass das Substrat 2 zwischen dem Anschlag 13 und dem Schieber 15 Platz findet, d.h. dass das Substrat 2 jedenfalls nicht auf dem Schieber 15 aufliegt. Anschliessend wird der Schlitten 22 um eine vorbestimmte Distanz delta y (Fahrweg) in Richtung zum Anschlag 13 gefahren. Der mitgeschleppte Schieber 15 schiebt dabei das Substrat 2 zum Anschlag 13, wobei das Substrat 2 am Anschlag zur Anlage kommt und sich automatisch parallel zum Anschlag 13 ausrichtet. Der Schieber 15 federt dabei relativ zum Schlitten 22 ein, sein Magnet 18 bleibt aber im Anziehungsbereich des Magneten 19 des Schlittens 22. Sobald das Substrat 2 ausgerichtet ist, wird es mit der Klammer 11 festgehalten und der Schlitten 22 um die Distanz delta y weg vom Anschlag 13 auf die Startposition zurückgefahren.
Der Schieber 15 wird dabei auf die Startposition zurückbewegt.
[0020] Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile:
Der Annahmetisch 10 kann aus einem beliebigen, nicht magnetischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Stück Blech, ohne Schlitze und Öffnungen hergestellt werden.
Wenn der Motor 20 den Schlitten 22 gegen den Anschlag 13 bewegt, dann besteht keine Gefahr, dass der mitgeführte Schieber 15 das Substrat 2 zusammendrücken könnte, weil der Schieber 15 automatisch einfedert, sobald das Substrat 2 parallel zum Anschlag 13 ausgerichtet ist.
Die Startposition des Schiebers 15 und der Fahrweg delta y können softwaremässig an die Breite der Substrate angepasst werden.
[0021] Bei einer bevorzugten Ausführung weisen der Schieber 15 und der Schlitten 22 je zwei quer zur y-Achse versetzte Magneten auf.
Dies bewirkt, dass sich der Schieber 15 selbsttätig parallel zum Anschlag 13 ausrichtet. Der Fahrweg delta y, den der Schlitten 22 bei der Hin-und-her-Bewegung zurücklegen muss, kann dann sehr klein gehalten werden.
[0022] Wie bereits in der Kurzbeschreibung der Erfindung erwähnt, kann einer der beiden Magneten 18 oder 19 durch einen ferromagnetischen Körper ersetzt werden.
[0023] Der geometrischen Form des Schiebers 15 kommt keine besondere Bedeutung zu, weil die Ausrichtung des Substrats 2 durch zwei Punkte des Anschlags 13 und einen Punkt des Schiebers 15 vollständig definiert ist. Der Schieber 15 kann deshalb wie in der Fig. 2 gezeigt rechteckförmig sein. Er kann aber auch kreisrund sein.
The invention relates to a device for the assembly of semiconductor chips mentioned in the preamble of claim 1 Art.
In many applications, semiconductor chips are mounted on a metallic substrate, a so-called leadframe. The leadframes are thereby provided in magazines or on a stack, where they are taken from a robot and the transport device of a mounting machine, a so-called Die Bonders supplied, the leadframes successively to a Dispensstation where glue or solder is applied, and to a Bond station, where the semiconductor chip is applied transported.
The transport device consists for example of a system of fixed and movable brackets that hold the leadframe on a longitudinal edge. This longitudinal edge of the leadframe abuts against a guide rail.
Such a transport device is known from EP 330 831 or CH 689 188.
The robot is provided with suction pads with which a leadframe after the other is removed from the stack and stored on a support surface of the transport device. By a sliding device, the leadframe is pushed by a slider against the guide rail of the transport device, so that one of its longitudinal edges rests against the guide rail. The leadframe is now aligned so that it can be transported from the clamps to the dispensing station and then to the bonding station. The support surface has grooves extending transversely to the transport direction in order to be able to connect the slide to a drive arranged below the support surface. This solution has two major disadvantages.
On the one hand it happens again and again that connecting fingers of a leadframe get stuck in one of these grooves, whereby the leadframe becomes damaged and unusable. On the other hand, the hub, i. the distance that the slider must cover is manually adjusted each time the lead frame type changes according to the width of the new lead frames.
The invention has for its object to develop a pusher without these disadvantages mentioned.
The stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
A device for the mounting of semiconductor chips, with a transport device, the substrates in cycles to a Dispens- or Lotstation, where a portion of adhesive or
Lot is applied, and transported to a bonding station where a semiconductor chip is applied, comprises a receiving table with a support surface on which the substrates are provided successively for transport with the transport device, and a sliding device with an electromechanical drive system and with a slide for the orientation of the substrates on a stop. According to the invention, the drive system and the slider each comprise at least one magnet which attract each other, i. which are magnetically coupled. The drive system is arranged below the support surface and moves its magnet back and forth, wherein the magnet of the slider is moved.
One of the two magnets can also be replaced by a ferromagnetic body, since there is also a magnetic coupling between a magnet and a body of ferromagnetic material. The bearing surface of the receiving table for the substrates is a structureless surface, i. an area that is substantially free of grooves, slots, and the like. The electromechanical drive system is programmable, i. the position of the magnet is adjustable by software. Therefore, the position to be approached by the slider can be adjusted by software according to the width of the substrate.
The trajectory of the magnet of the drive system is programmed so that the magnet of the drive system remains in the force field of the magnet of the slider, even if the slider arrives at the substrate and stops as soon as the substrate abuts the stop and is aligned.
For applications where the substrates are already provided with adhesive, e.g. in the form of a tap, the dispensing station of the assembly machine can be omitted.
An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
[0010] In the drawings:
<Tb> FIG. 1 <sep> in plan a device for mounting semiconductor chips,
<Tb> FIG. 2 <sep> in supervision an assumption table,
<Tb> FIG. 3 <sep> the assumption table in cross section, and
<Tb> FIG. 4 <sep> the underside of the assumption table in perspective view.
Fig. 1 shows schematically and in plan a device for the mounting of semiconductor chips, a so-called Die Bonder, as far as it is necessary for the understanding of the invention. The die bonder comprises a loading station 1, where substrates 2 to be equipped with semiconductor chips are provided. In the example, the substrates 2 are stacked on top of each other. The die bonder further comprises a waste container 3, a robot 4 and a transport device 5, a dispensing or soldering station 6, a bonding station 7 and a sensor 8 for determining the number of substrates 2 removed simultaneously from the loading station 1.
The robot 4 has a gripper 9, which can be moved back and forth in a y-direction and removes one substrate 2 after the other from the loading station 1, is transported past the sensor 8 in the y-direction and depending on the signal from the sensor 8 either the waste container 3 or the transport device 5 transfers. The transport device 5 transports the substrates 2 intermittently to the dispensing or soldering station 6, where a portion of adhesive or solder is applied, and to the bonding station 7, where a semiconductor chip is applied. The device for mounting the semiconductor chips is controlled by a computer 30 or an equivalent control device.
However, the substrates 2 can also be provided in a magazine.
In this case, the substrate 2 is pushed out of the magazine by means of a slider and transferred to the transport device 5.
After the substrate 2 has been transferred to the transport device 5, it lies on a support surface of an acceptance table. Before the substrate 2 can be transported further, it must be aligned. The support surface is a structureless surface, i. a flat surface that is substantially free of grooves, slots or openings.
2 shows a plan view of the acceptance table 10 and a fixed or movable bracket 11, which belongs to the transport device 5. The bracket 11 has a projecting beyond the level of the support surface 12 stop 13 (shown in dashed line), which serves to align the substrates 2.
One in the y direction, i. Slide 15, which can be moved back and forth transversely to the longitudinal side 14 of the acceptance table 10, serves to push the substrate 2 placed on the bearing surface 12 for processing against the stop 13, thereby aligning the substrate 2 parallel to the stop 13. According to the invention, the movement of the slider 15 by means of a drive system in which the drive and the slider 15 is magnetically coupled and the position to be approached of the drive are programmable.
Fig. 3 shows the acceptance table 10 in cross section along the line II of Fig. 2. On the bottom 16 of the assumption table 10 is by means of an electromechanical drive system 17 in the y-direction back and forth movable magnet 18. The slide 15 also includes a magnet 19 (Figure 4).
The poles of the two magnets 18 and 19 are aligned so that the two magnets 18 and 19 attract. When the drive system moves the magnet 18, then the magnet 19 is moved.
Fig. 4 shows a perspective view of the bottom 16 of the acceptance table 10 with a preferred embodiment of the electromechanical drive system. The drive system comprises an electric motor 20, a toothed belt 21, a carriage 22 and a guide rod 23 extending in the y-direction for guiding the carriage 22. The carriage 22 is fastened on the one hand to the toothed belt 21 and on the other hand by means of a roller 24 on the underside 16 of the Assumption table 10 supported. The magnet 18 is mounted on the roller 24 side facing the guide rod 23 on the carriage 22.
The torque exerted by the force of attraction of the two magnets 18 and 19 on the carriage 22 causes the roller 24 rests on the bottom 16 of the acceptance table 10. Instead of the toothed belt 21, a rubber band can also be used. The carriage 22 may also be mounted on a linear guide, which replaces the guide rod 23 and the roller 24. The electric motor 20 is, for example, a stepping motor.
Optionally, a sensor 25 (Fig. 3) is provided, for example in the form of a photoelectric sensor or an inductive sensor or a limit switch, with which the absolute position of the carriage 22 (Fig. 4) can be determined.
The device for mounting semiconductor chips is controlled by the computer 30.
Once the operator has entered the width of the substrate, the computer 30 calculates the starting position to be approached by the carriage 22. The computer 30 also controls the electric motor 20.
In operation, the slider 15 is operated as follows:
Upon initialization of the die bonder, the motor 20 is turned on to move the carriage 22 toward the sensor 25 and determine the absolute position of the carriage 22.
In production, the carriage 22 is initially moved to a predetermined starting position. The slider 15 moves thanks to the magnetic coupling with to the starting position. Now, the next substrate 2 is placed on the support surface 12 of the acceptance table 10.
The starting position of the carriage 22 is predetermined so that the substrate 2 fits between the stopper 13 and the slider 15, i. in any case, the substrate 2 does not rest on the slider 15. Subsequently, the carriage 22 is moved by a predetermined distance delta y (travel) in the direction of the stop 13. The entrained slide 15 pushes the substrate 2 to the stop 13, wherein the substrate 2 comes to rest on the stop and automatically aligns parallel to the stop 13. The slider 15 springs while relative to the carriage 22, but its magnet 18 remains in the attraction region of the magnet 19 of the carriage 22. Once the substrate 2 is aligned, it is held with the bracket 11 and the carriage 22 by the distance delta y away from the Stop 13 retracted to the start position.
The slider 15 is moved back to the starting position.
The invention offers the following advantages:
The acceptance table 10 may be made of any non-magnetic material, such as a piece of sheet metal, without slots and openings.
If the motor 20 moves the carriage 22 against the stop 13, then there is no risk that the entrained slide 15 could compress the substrate 2, because the slider 15 springs automatically when the substrate 2 is aligned parallel to the stop 13.
The starting position of the slider 15 and the travel delta y can be adjusted by software to the width of the substrates.
In a preferred embodiment, the slider 15 and the carriage 22 each have two magnets offset transversely to the y-axis.
This causes the slider 15 automatically aligns parallel to the stop 13. The driveway delta y, which the carriage 22 has to cover during the back-and-forth movement, can then be kept very small.
As already mentioned in the brief description of the invention, one of the two magnets 18 or 19 can be replaced by a ferromagnetic body.
The geometric shape of the slider 15 is of no particular importance because the orientation of the substrate 2 by two points of the stopper 13 and a point of the slider 15 is completely defined. The slider 15 may therefore be rectangular as shown in FIG. He can also be circular.