CN102263010A - 将芯片器件装配在线上的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将芯片器件装配在线(8a、8b)上的设备，每个芯片器件(10)包括两个基本平行的侧壁以及在侧壁之一中用于容纳所述线的凹槽。该设备包括夹紧装置(14a、14b)，其包括两个相对表面(16a、16b)，相对表面之间的距离基本上恒定并基本等于芯片器件的两个侧壁之间的距离。线供料器适合于以与夹紧装置的相对表面之一接触方式连续提供线。芯片器件供料器(20、28)适合于在相对表面之间一次一个地驱动芯片器件，使芯片器件的凹槽朝向线。夹紧装置可以包括两个圆柱形辊(14a、14b)，其旋转轴基本上垂直于线，该相对表面(16a、16b)由辊的各自表面形成。

Description

将芯片器件装配在线上的设备

技术领域

本发明涉及将小器件装配在线(wire)上从而形成更好地适于进一步处理的一串器件，该小器件具有可小于一毫米的尺寸，特别是嵌入微电子芯片的器件。

背景技术

专利申请EP2099060公开了将这样的芯片器件装配在线上的各种方法。每个芯片器件提供有适合于该线的直径的凹槽。所公开的方法涉及将芯片器件临时固定在带子上并采用传统的线接合设备以单独地使线穿过每个芯片器件的凹槽。线可以通过粘合或焊接固定在凹槽中，或者凹槽可以构造为使线夹在凹槽中。

专利申请GB2017038公开了在传送带上排列电阻的设备。电阻的两条线的每一个都夹设在两个胶带之间。

在2009年6月15日的“MICROELECTRONICS AND PACKAGINGCONFERENCE”中公开的Jean Brun等人的文章“Packaging and wiredinterconnections for insertion of miniaturized chips in smart fabrics”公开了具有固定到线的凹槽的器件。

发明内容

需要更好地适于将芯片器件装配在线上的设备，特别是能够减少制造时间的设备。

该需求通过一种将芯片器件装配在线上的设备来解决，每个芯片器件包括两个基本上平行的侧壁以及在侧壁之一中用于容纳线的凹槽。该设备包括夹紧装置(pinching device)，其包括两个相对表面，该相对表面之间的距离基本上恒定并基本上等于芯片器件的两个侧壁之间的距离。线供料器(wirefeeder)适于连续地供应所述线，所述线与该夹紧装置的该相对表面之一接触。芯片器件供料器(chip device feeder)适合于在所述相对表面之间一次一个地驱动芯片器件，使芯片器件的凹槽朝向所述线。

在优选实施例中，夹紧装置包括两个圆柱形辊，其旋转轴基本上垂直于所述线，所述相对表面由辊的相应表面形成。

在优选实施例中，芯片器件供料器包括存储凹槽，适合于将彼此接触的一连串芯片器件引导到夹紧装置。分隔器靠近夹紧装置布置，用于在存储凹槽中的最后一个芯片器件和倒数第二个芯片器件之间产生间隙。钩子具有在间隙中的第一位置和靠近夹紧装置的所述相对表面的第二位置之间的交替运动，在第一位置其钩住最后一个芯片器件，在第二位置其释放该最后一个芯片器件。

附图说明

图1示意性地示出了在两条平行线之间装配芯片器件的设备实施例的总图。

图2A-图2F示意性地示出了在处理芯片器件的几个步骤中设备的细节的侧视图。

图3示出了设备的具体实施例的总体透视图。

图4示出了图3的放大图。

具体实施方式

图1示意性地示出了在两条平行线8a、8b之间装配芯片器件用于形成梯状的一串芯片器件的设备实施例的总示意图。

等待处理的一串芯片器件10在设备的输入区域12处成堆地存储，该输入区域12例如为适合于芯片器件宽度的凹槽。每个芯片器件10，通常为六面体形状，具有两个相对的基本上平行的侧壁，每个侧壁都提供有适合于所述线的直径的纵向凹槽。芯片器件堆叠在区域12中，使得它们的纵向凹槽对齐。

在优选实施例中，位于区域12底部的被动夹紧装置14包括两个圆柱形辊14a和14b。由“被动夹紧装置”可理解，辊14a、14b在运行期间彼此相距基本上恒定的距离，也就是不进行相互的夹紧运动。辊14a、14b的轴基本上垂直于所述线，并且它们的间隔使得辊的两个相对表面16a、16b的距离基本上等于芯片器件的宽度(也就是，芯片器件的侧壁之间的距离)。

辊14a、14b是用于限定夹紧装置的相对表面16a、16b的优选实施例。实际上，这将减小摩擦和磨损。它们可以由球轴承组成。在次级的选择中，相对表面16a、16b可以由固定元件形成。

每条线8a、8b沿着各相对表面16a、16b以连续运动的方式供给，并与区域12中的芯片器件的各个凹槽对齐。每条线8a、8b例如从卷轴(未示出)通过辅助辊18a、18b供给，然后沿着各相对表面16a、16b，并且平行于另一条线离开设备，其距离由相对表面限定，由此限定芯片器件的尺寸。辅助辊18a、18b保证了线8a、8b以避免干扰区域12中存储的芯片器件10的角度进入夹紧装置14。

芯片器件供料器20布置在区域12和夹紧装置14之间，稍后更详细地描述，一次从存储区域12取出一个芯片器件10，并将其移动到辊14之间。当芯片器件到达辊时，其相对凹槽开始与线8a和8b啮合，从而线和芯片器件开始彼此啮合。供料器继续推动芯片器件经过辊14之间的间隙，从而相对表面16a、16b使线进入到芯片器件的凹槽中，随着芯片器件与线通过间隙，线进入到凹槽的整个长度。

这样离开辊14的装配好的串例如存储在未示出的卷轴上，卷轴也可以提供所需的牵引以拉动所述线经过装配设备。

芯片器件可以各种不同方式固定到所述线。例如，所述线可以是裸露的金属，并且芯片器件的凹槽包括金属区域。然后，串可以在从设备出来时通过焊料池，从而凹槽的金属区域焊接到所述线。

在优选实施例中，芯片器件的凹槽构造为夹住所述线。于是在装配中不需要随后的步骤。

为了避免破坏可能宽于标准值的芯片器件，辊14a、14b之一优选地朝向另一个辊弹性偏置(spring biased)。弹性力选择为足以将线插入凹槽中，但是不足以破坏宽度大于标准值的芯片器件。而且，该解决方案允许处理宽度跨越一范围的芯片器件。

图1还部分地示出了芯片器件供料器20的细节。供料器包括三个可缩回的插脚22a-22c，在两个连续插脚之间留有单个芯片器件10的空间。这些插脚形成器件分隔物的一部分，稍后详细描述，允许一次从区域12中存储的芯片器件堆取出一个芯片器件。

分隔机构优选地借助于重力来操作，也就是该设备是倾斜的，使得夹紧装置14位于区域12的下面。于是区域12中的芯片器件自然地抵靠着插脚22a-22c堆积，并将倾向于在插脚缩回时自然地落下。为了有助于重力作用，尤其是如果芯片器件非常小(小于一毫米)，振动可以施加到该设备。

取代采用振动，芯片也可以借助于气垫与重力或推动机构的结合来传输。

此外，芯片可以通过诸如推动杆的机械装置传输。

取代采用芯片器件供料器20与分隔机构的结合，芯片可以借助于常规的拾放机器(pick-and-place machine)直接供给到夹紧装置，该常规的拾放机器用于将表面安装器件设置在印刷电路板上。

图2A-2F示意性地示出了芯片器件供料器20在处理芯片器件的几个步骤中的侧视图。该设备被水平地示出，尽管如上所述它适合于被倾斜使得包括存储区域12的右部高于左部。

设备的元件装配在基板24周围。在图2A仅示出辊14b，在图2B-2F中辊由它们的轴来表示。芯片器件10在板24上滑动，优选地在引导槽中。只有引导槽的底部是可见的，凹槽的侧壁为了清楚起见而没有示出。引导槽的侧壁在辊14a和14b的区域中中断，所述线在这里横向地进入(线8b被部分地示出)。所示芯片器件的凹槽是可见的。存储区域12由板26部分覆盖，板26防止所存储的芯片器件10由于设备产生的振动而离开凹槽。钩子28设置为交替地从堆12取出新的芯片器件并将其推动经过辊14a、14b，如下所述。

在图2A中，插脚22a缩回，而插脚22b和22c在上面。芯片器件10的堆因重力而停靠于插脚22b，覆盖缩回的插脚22a。单个芯片器件10-1停靠于插脚22c。随着芯片器件10-2离开辊14a、14b，线8b插入在其凹槽中，钩子28从辊之间过来，首先升起避开芯片器件10-1，然后下降在其后面，在芯片器件10-1和由插脚22b保持的其余芯片器件之间留下的间隙中。

在图2B中，插脚22b缩回，而插脚22a升起。恰好在插脚22a上方的芯片器件10升起抵靠着板26。然而，在升高位置的插脚22a没有突出超过芯片器件和板26之间的间隙，因此插脚22a上方的芯片器件10仍可以滑动。

在图2C中，设置为抵靠插脚22b的两个第一芯片器件现在滑动在缩回的插脚22b之上，以停靠到钩子28。区域12中的其余芯片器件被插脚22a阻挡。

在图2D中，插脚22c缩回，而插脚22b升起。恰好位于插脚22b之上的芯片器件10-3升起，但是它仍可以滑动。

在图2E中，插脚22a缩回，而钩子28开始朝向左侧移动，伴随着在缩回的插脚22c之上的芯片器件10-1朝向辊。芯片10-3在插脚22b之上滑动，通过重力跟随着钩子。在芯片器件10-3后面的芯片器件10-4停靠于插脚22b。

实际上，只要在图2D中插脚22c缩回，芯片器件10-1就可能开始通过重力向左滑动。在芯片器件10-1朝向辊行进的第一部分中，钩子28可以没有积极作用。

在图2F中，插脚22c在钩子28在其上经过时升起。因此，芯片器件10-3停靠于插脚22c。钩子28示出在其最终位置，在该位置它将芯片器件10-1置于辊之间，所述线被夹在芯片器件的凹槽中，并且芯片器件进一步随着所述线行进。同时，容纳在存储区域12中的后续芯片器件在插脚22a之上滑动，并依靠着芯片器件10-4停下。

在此最后阶段，钩子28在芯片器件10-1上施加足够的压力，以开始将所述线插入到芯片器件的凹槽中。仅靠重力可能不足以达到此目的。

然后如图2A开始循环。芯片器件在最终串中的间距由线行进速度和钩子28的循环时间来限定。

图3示出了设备的具体实施例的总体透视图。与之前的附图中相同的元件由相同的附图标记表示。

线8a和8b从各自的卷轴30a和30b提供。所述线通过漏斗状元件32a、32b引导到它们各自的辅助辊，该漏斗状元件32a、32b保证所述线以基本不变的位置到达辊18a、18b，而与卷轴30a、30b的宽泛变化的离开位置无关。

钩子28具有第一轴28-1和第二轴28-2，前后运动通过第一轴28-1传递到钩子，第二轴28-2布置为跟随凸轮(未示出)，该凸轮在钩子前后运动时限定钩子的上下运动。

为了保证辊14b朝向辊14a弹性偏置，板24包括从辊14b附近开始且沿着芯片器件引导凹槽朝向设备的出口区域延伸的切口。该切口限定了片状元件24-1，其远端远离辊14b、与板24为整体，其自由端靠近辊14b、与板24的其余部分切开。辊14b安装在该自由端上。因此，元件24-1的宽度和长度限定了弹性偏置力。

图3还示出了容纳芯片器件的储料器(hopper)34，用于存储凹槽12的补充。储料器34包括一系列的平行凹槽，每个平行凹槽都包含堆叠的芯片器件，该堆叠的芯片器件具有期望的方向以安装在线8a和8b上。储料器34最初连接到基板24，使得其第一凹槽与存储凹槽12对准(in key with)。只要储料器的第一凹槽为空的，储料器就偏移一步，使其下一个凹槽与凹槽12对准，如此继续直到储料器为空。

每个储料器34可以由用于在印刷电路板上设置表面安装器件的常规拾放机器来预填充。

图4示出了图3在辊14a、14b的区域中的放大细节，更好地显示在图3中太小的某些形状。如该图可见，芯片器件在其中行进的凹槽的侧壁仅在非常靠近辊的地方中断。这保证了芯片器件被横向地保持，并且在整个装配过程始终不歪斜。

所述线在它们就要供给到辊之前在凹槽中引导。这些凹槽保证了所述线以对应于芯片器件中的侧面凹槽的高度到达在辊上。

尽管在两条线之间装配芯片器件被描述为优选实施例，但是本公开的教导类似地应用于在单条线上装配芯片器件。在此情形下，该设备可以简单地采用单条线。可以省略辊18a、18b之一以及辊14a、14b之一。

Claims (6)

1.一种将芯片器件装配在线(8a、8b)上的设备，每个芯片器件(10)包括两个基本上平行的侧壁以及该侧壁之一中用于容纳所述线的凹槽，其特征在于该设备包括：

夹紧装置(14a、14b)，包括两个相对表面(16a、16b)，该相对表面之间的距离基本上恒定，且基本上等于芯片器件的两个侧壁之间的距离；

线供料器，适合于连续地供应所述线，所述线与该夹紧装置的该相对表面之一接触；以及

芯片器件供料器(20、28)，适合于在所述相对表面之间一次一个地驱动芯片器件，使该芯片器件的凹槽朝向该线。

2.根据权利要求1所述的设备，其中该夹紧装置包括两个圆柱辊(14a、14b)，其旋转轴基本上垂直于该线，所述相对表面(16a、16b)由该两个辊的各自表面形成。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述辊之一(14b)朝向另一个辊弹性偏置。

4.根据权利要求1所述的设备，其中该芯片器件供料器包括：

存储凹槽(12)，适合于将彼此接触的一连串芯片器件引导到该夹紧装置；

分隔器(22a-22c)，布置在该夹紧装置附近，用于在该存储凹槽中的最后一个芯片器件(10-1)和倒数第二个芯片器件之间产生间隙；以及

钩子(28)，在所述间隙中的第一位置和靠近该夹紧装置的所述相对表面的第二位置之间交替运动，在该第一位置该钩子钩住所述最后一个芯片器件(10-1)，在该第二位置该钩子释放所述最后一个芯片器件。

5.根据权利要求4所述的设备，其中该分隔器包括一系列可缩回的插脚(22a-22c)，该插脚沿着该夹紧装置附近的供给凹槽布置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，用于在两条线(8a、8b)之间装配芯片器件，每个芯片器件包括在其每个侧壁中的凹槽，该设备包括两个线供料器，每一个线供料器都适合于连续地供给该两条线中相应的一条线，该相应的一条线与该夹紧装置的该相对表面(16a、16b)中的相应的一个接触。

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