CN1173385C - 高速拾取与放置装置 - Google Patents

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Abstract

一种包括一接合臂的拾取与放置装置，该接合臂适合于绕拾取位置与放置位置间的某个轴旋转。该接合臂在远离该轴的端部具有一个空腔，该空腔中有许多减震颗粒，用于衰减该接合臂不需要的振动。减震颗粒可以是不规则的钨颗粒，其直径在0.3到1.2mm之间，而填充率约为75%。

Description

高速拾取与放置装置
技术领域
本发明涉及一种拾取与放置装置，特别是，涉及一种用于半导体制造过程中管芯固定操作的装置，并且，更特别是涉及一种以高速度和高准确率进行上述操作的装置。
背景技术
在半导体制造与装配过程中许多操作用到拾取与放置装置。顾名思义，拾取与放置装置的功能是：从一个位置拾取一个元件，然后将它放置到另一个位置。
该装置应用的一个例子是管芯固定操作。在该操作中，拾取与放置装置用于从一个输送机构上拾取一个管芯，然后将该管芯转移至一个想要的位置，譬如一个印刷电路板上，并将管芯置于该电路板上。该装置也可以进行接合操作。
应当理解，管芯固定操作的速度决定于拾取与放置装置准确地拾取一个管芯并将它放置于电路板想要位置的速度。不幸的是，管芯越小，则越有必要对其进行更准确的放置，当同时要求速度与准确度时便出现了问题。
图1是现有技术中一个拾取与放置装置的透视图。该装置包括一个接合臂(bond arm)1，能够作垂直(即沿Z轴)移动与绕Z轴转一角度θ的旋转运动。垂直与旋转运动是通过电动致动器单元3实现，能使接合臂1绕Z轴旋转90°。
接合臂包括两个由枢轴连接2(pivot joint)连接的主部件，从而使得接合臂1的主部件可以相对于接合臂的后部件5绕Y轴旋转。这使得拾取工具4由于可调节的接合力可以垂直移动，而可调节的接合力则由预加载弹簧7来设置。
这种装置拾取操作全部用Z轴方向的垂直运动来实现，或者是由致动器3控制的整个接合臂的运动，或者是接合臂1绕枢轴2的旋转运动，该拾取操作包括从输送系统的某种形式拾取管芯，以及随后的放置与接合操作。但是，在拾取操作和放置操作与接合操作之间，转移操作的实现包含绕Z轴的旋转运动。在该操作中，管芯被从拾取位置转移到放置位置。
但是，高速运行带来了一个问题。如果接合臂绕Z轴高速旋转，那么它必须在其行程的终端突然停止。接合臂的突然停止使接合臂产生相当大的振动，从而导致放置误差。当移动接合臂将管芯从拾取位置转移到需要高度精确性的放置位置时，这就特别成问题。实践中，直到由于旋转运动的突然停止而导致的振动停止之后，才能进行放置与随后的接合操作。
换句话说，至少在某种程度上，从拾取与放置装置的高速旋转运动所获得的任何运行速度的提高，又被接合臂的振动消失之后才能进行放置与接合操作这一事实所抵消。
发明内容
根据本发明所提供的拾取与放置装置包括一个拾取与放置部件，该部件可以从第一个位置拾取一个电子元件，然后将该元件放置到第二个位置，其中，所述拾取与放置部件有一个空腔，空腔中有多个的减震颗粒，用于减小拾取与放置部件不需要的振动。
减震颗粒最好为不规则形状，譬如可以为钨颗粒，直径在0.3与1.2mm之间范围内。减震颗粒可以以75％的容积填充比率填充所述空腔。
在一个特定的最佳具体实施方式中，拾取与放置装置可以是一个能绕某一个轴旋转的接合臂，而空腔位于远离该轴的接合臂末端。
附图说明
现在以举例的方式，并参照附图描述本发明的一个实施例，其中：
图1是一个拾取与放置装置的透视图，
图2是本发明的一个实施例中接合臂末端的细节，
图3是可以应用于本发明实施例中的减震颗粒的视图，以及
图4是本发明在至少最佳形式中提供的改善减震的曲线图。
具体实施方式
如上所述，图1示出了本发明可应用的一种基本类型的拾取与放置装置。具体是，该装置包括一个接合臂1形式的拾取与放置部件，该接合臂1适合绕Z轴旋转并能沿Z轴垂直移动。可以用枢轴连接2划分接合臂，以提供一个后接合臂部分5。接合臂1的主部件可以绕枢轴连接5旋转，从而使得拾取工具可以在Z方向上运动。拾取、放置与接合操作包含Z方向的运动，或者是使用致动器3，或者是通过接合臂1的主部件绕枢轴连接5作转动运动。但是，将管芯从一个拾取位置转移到想要的放置位置时，包括绕Z轴旋转一角度θ的运动。
图2示出了远离致动器3并且位于距Z轴最远点的接合臂1末端部分的细节。从图1与图2可以看出，接合臂的基本上构造成中空的，并在接合臂的侧壁具有多个开孔。这种构造确保接合臂既轻便又坚固。但是，如图2所示，横向壁8位于接合臂末端，横过接合臂，且其侧壁没有开孔。在图2中，接合臂远端顶部的开孔仅仅是为图示的目的，事实上不存在。
因此，横向壁8与侧壁10、以及顶壁与底壁11(底壁在图中不可见)形成一个空腔。空腔内有多个减震颗粒9，以约75-95％的容积填充率占据着空腔内空间。填充率可以根据接合臂的运动速度来选择，速度越高，填充率则越低，确保减震颗粒的充分运动，从而达到有效的减震效果。减震颗粒9的形状是不规则的，可以由钨颗粒所组成，尽管也可以使用其他材料，譬如类似形状与尺寸的铅颗粒。颗粒直径在0.3到1.2mm之间的范围内，在这里请注意，颗粒不一定是球形，使用术语“直径”仅仅是指颗粒的最大尺寸。图3示出了以非阻碍形式填充于空腔内的典型颗粒。
图4通过比较示出了在至少一种最佳实施例中本发明的有益效果，比较的对象是常规的拾取与放置装置接合臂的减震衰减(以虚线表示)与本发明一个实施例中的拾取与放置装置接合臂的减震衰减，而在后者装置的接合臂末端有一个空腔，空腔内填充着如上所述的减震颗粒。从图4可以看出，使用本发明的最佳实施例，在可接受的放置误差下，减震衰减明显地快。这是因为，减震颗粒与接合臂的各壁之间的碰撞，以及减震颗粒之间的碰撞吸收了振动能。振动能转化为热能。减震颗粒最好为颗粒状，以增加相互之间的摩擦，并且，容积填充率可以选择成使空腔内有足够的空间允许减震颗粒运动并相互碰撞(以及与空腔壁之间的碰撞)，同时提供足够的减震颗粒来吸收振动的动能。
上述本发明的实施例涉及一个拾取与放置装置，其接合臂能旋转运动，并且，上述讨论是基于快速旋转运动之后的减震而言的。但是，我们也可以理解，上述实施例中的接合臂亦可以进行线性运动(在Z轴方向)，并且，本发明在这样的线性运动之后的减震同样有效。事实上，本发明一般也可以应用于接合臂进行线性运动的拾取与放置装置。可以理解，尽管在上述实施例中，是接合臂被减震，但这并非是必需的，本发明可以用于任何一个拾取与放置装置部件的减震，而无论该部件是否用作一个接合臂。

Claims (7)

1.一种包括一个拾取与放置部件的拾取与放置装置，该部件适合于从第一位置拾取一个电子元件，然后将该元件放置到第二位置，其特征在于，所述拾取与放置部件具有一个空腔，该空腔中有多个减震颗粒，用于衰减拾取与放置部件不需要的振动，所述减震颗粒以75-95％的容积填充率占据所述空腔。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述减震颗粒的形状是不规则的。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述减震颗粒为钨颗粒。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述减震颗粒的直径在0.3到1.2mm之间。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拾取与放置部件为一个接合臂。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接合臂适合绕一个轴旋转，并且其中所述空腔在远离所述轴的接合臂的一个端部。
7.一个包括一接合臂的拾取与放置装置，该接合臂适合于绕位于拾取位置与放置位置之间的某个轴旋转，其特征在于，所述接合臂在远离所述轴的端部具有一个空腔，该空腔中有多个减震颗粒，用于衰减该接合臂不需要的振动，所述减震颗粒以75-95％的容积填充率占据所述空腔。
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