CN1320359A - 装配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配装置,特别是用于生产微系统技术产品及执行半导体工业中装配任务的全自动装配装置,具有一个装配台(12)、一个用于输送待装配零件的产品的材料输送系统(32)、至少一个在装配台(12)上安置的输送系统(16)及至少一个可运动的零件输送单元(28),它带有至少一个装配头(30),在此,该或这些零件输送单元(28)被安置在一个或者多个可以借助于输送系统(16)平行于待装配零件的产品的输送方向行驶的承载系统(20)上,所述产品可借助于材料输送系统(32)运动,并且所述材料输送系统(32)由至少两个相互平行走向的单个输送系统(34、36、38、40、42、44)组成,其中,各单个输送系统(34、36、38、40、42)设置有彼此分开控制的驱动系统(46、48、50、52、54、56),并且所述装配装置(10)具有至少一个信息储存器,用来收录和处理至少一个零件库(58)中大量零件的零件特性数据以及零件在零件库(58)中位置的数据,其中,借助于这些数据实现该或这些零件输送单元(28)和/或装配台(12)包括在此台上固定的材料输送系统(32)的控制。

Description

装配装置
本发明涉及一种装配装置，特别是一种用于生产微系统技术产品及半导体工业的装配工作的全自动装配装置，具有一个装配台，至少一个材料输送系统用于输送待装配零件的产品，至少一个安置在所述装配台上的输送系统及至少一个配备有至少一个装配头的可运动的零件输送单元。此外，本发明还涉及一种装配和生产微系统技术产品的方法。
这种装配装置是现行技术公知的。公知类型的装配装置可以分为三个主要种类：生产电子部件的装件器、半导体工业的自动装配机和装配微系统技术演示器模型的实验室装置。然而这些装配装置有各种各样的缺点，特别是对于生产微系统。
从而在以微系统技术零件为基础的功能组件生产中越来越需要，为一定的生产批量只采用几乎一样质量的零件。
例如在生产基于发光二极管的发光体时日益注意到，只把在相同的频谱中以相同的光强发光的发光二极管在一起加工。这样应确保，在以后的在产品中使用时分立的相邻并且被包装了的发光二极管之间不会出现明显的区别。此处的问题在于，由于已经做在单个晶片(Wafer)上作为发光二极管的标准发贷形式，它们以不同的带宽发光，从而一个晶片上的发光二极管本身也就没有相同的特性。
现行的发光二极管发光体生产中一般地用所谓的压焊机(Die-Bonder)把发光二极管从晶片上分离然后装配进特定的壳中。压焊机顺序地加工载有发光二极管的晶片，不考虑各个发光二极管物理特性的区别。此外，现行的压焊机只加工分立的载带，它们或单道或多道地承载发光二极管的壳体。通过这种加工形式，把发光二极管放在载带上，这种载带可能有非常不同的特性。结果是在单个载带上出现质量突变。为了避免这种质量差别，同时为了能够在装配时采用常规工作的压焊机，越来越多地应用分选机。分选机的任务是把特性相同的发光二极管从各个晶片上取下后放到中间载架上，例如人造片上。为了实现分选过程，需要含有关于不同的单个发光二极管的特性信息的基本信息。在加工发光二极管之类的半导体工业的零件时，这种基本信息例如可准备成“晶片分布图”。基本信息也可以以任何规格存在，或用任何种类和方式准备。如此可以确定例如具有相同特性的发光二极管的存放位置。为了产生这种“晶片分布图”，在分选机之外测量各个晶片，并且电子储存测量值。在分选机处理完一个晶片后，夹上一个新的晶片。这个分选工作持续到第一中间载架或者说人造片载满为止，然后换上一个新的未装载的中间载架或人造片。当有了足够数量的带有相同等级(质量)发光二极管的中间载架或者说人造片时，压焊机中开始前述的加工。把发光二极管从中间载架或者说人造片上分开然后装配到各个载带上。通过预选只有相同质量的发光二极管到达一个载带上。然而缺点是，为加工新的质量等级的发光二极管，在压焊机上不论是各个人造片还是所属的载带都必须更换。通过借助独立的预分选这样的处理虽然解决了只把一个等级的发光二极管装配到一个载带上的问题。然而缺点是，需要一个独立的分选机，它较贵而且工作缓慢。此外需要在两个不同的机种、即分选机和其后的压焊机之间进行材料处理。另外必须由操作者在晶片、中间载架或者人造片和载带之间进行对应。随着质量等级数量的增加，搞混淆的可能也增加了。最后要进行各种材料夹紧操作：在分选机上夹紧不同的晶片和各种中间载架，及在压焊机上夹紧中间载架和载带。这些要求会使生产流程放慢。另一个缺点是，特别地为中间载架使用附加的载架材料。在环保的意义上这些材料对环境造成附加的负担。
现行在半导体工业中使用的压焊机不能满足按质量分选装配的要求，或者说在一个工序中装配和分选的要求。公知的压焊机由于其基本结构不能提供足够的位置，因此会使用多个独立驱动的材料输送单元。特别是，这种压焊机的基本结构选择得使之不能够在高装配速度的同时，在具有可供利用的位置及随之带来的、由于自由构形性产生的柔性的同时，有足够的装配精度。
因此，本发明的任务是，提出这样一种装配装置，它使得微系统技术零件的装配和分选能够在一个工序中高生产率且高装配精确性地进行。
这个任务是通过具有权利要求1所述特征的装配装置完成的。
有利的结构在从属权利要求中说明。
在一个根据本发明的装配装置中，一个零件输送单元或者说一些零件输送单元被安置在一个或者多个可以借助材料输送系统平行于待装配零件的产品的输送方向行驶的一个或多个承载系统上，这些产品可借助于材料输送系统运动，并且所述材料输送系统由至少两个互相平行分布的单个输送系统组成，其中，各个输送系统设有相互分开控制的驱动系统，并且为此所述装配装置至少有一个信息存储器，用于存放和处理零件库中的大量零件的零件特性数据以及零件库中零件位置的数据，其中，借助这些数据进行该或这些零件输送单元和/或装配台的控制。
通过承载系统和材料输送系统的根据本发明的配置，可以达到主要地只运动装配头和/或装配台进行零件输送。承载系统本身在此在一定的装配模式中只进行短的补偿运动，从而只有相对很小的质量要运动。从而装配头可以以更高的速度运动，这转而又导致了更大的单位时间装件量和更高的装配精度。另外还可以通过所述承载系统的行驶实施更大的输送运动，使得装配台的整个可用表面能被行驶到，从而可以得到高的零件和基片多样性。另外，通过垂直于材料输送方向安置并且可以与材料输送方向平行地行驶的承载系统，能够对很宽的材料或者待装件的产品进行加工。有利地，可以在所述装配装置中同时安置多个单个输送系统，从而明显地提高装件的速度和装件的种类。根据现有的零件特殊信息，零件装配在带有相应的待装件产品的与之相应的单个输送系统上。在根据本发明的系统中，有利地消除单独的贵重分选机的必要性。此外，加工在一个机器上进行，从而不必在不同类型的机器之间搬运零件。最后，自动地对零件/单个输送系统或者产品进行分配。此外有利地取消了大量的夹紧工作，从而明显地提高生产效益。因为不加工中间载架，因而不需附加的载架材料。通过龙门式的结构，还保留了装配台上的可支配位置，有利于通达性、可改装性和自由配置性。
在本发明装配装置的一个有利结构中，零件库是可行驶地构成的。由此可以明显地提高把零件库的各个零件向一定的分放位置分配的速度。甚至还可以设想，只运动零件库而承载系统不作运动。
在根据本发明的装配装置的一个优选实施例中，输送系统由一个安置在装配装置的机身中与待装配零件的产品的输送方向平行的导轨组成，这些产品可借助于该或这些材料输送系统运动，其中，至少一个承载系统梁垂直地接合在所述导轨上，从而使所述承载系统可以行驶。由此可以最佳地导出零件输送单元运动产生的反作用力。通过这种改善的能量流使产生的振动最小化。
在本发明另一个优选实施例中，承载系统或者梁的在第三导轨对面的端部上有一个支架，其中，所述支架放在在机身中构成并且与第三导轨平行安置的支座上。由此进一步扩大了装配面上的可支配位置。此外提高了装配装置的可通达性和可自由配置性。
在本发明装配装置的另一个优选实施例中，多个承载系统的运动是可以相互同步的。由此可以显著地提高生产速度。通过把多个承载系统在其各自的运动中最佳地动态同步可以达到显著减少机器振动(动平衡)，由此可以进一步提高装配精度。
在本发明装配装置的另一个优选实施例中，还可以把多个承载系统相互上下安置。这样的配置提高了装配面的数量，这又导致提高生产速度和使本发明装配装置在使用范围方面有更大的柔性。
本发明还涉及一种使用本发明装配装置装配和生产微系统技术产品的方法，此处所述方法含有以下步骤：(a)在装配装置的信息存储器中收录和处理大量在零件库中的零件的零件特性数据和有关其在零件库中存放位置的数据和(b)借助于这些数据控制一个零件输送单元或多个零件输送单元和/或所述装配装置的装配台，其方式使得零件按其零件特性数据的统计分布被收取和加工。例如可以把具有最常出现和有可比较零件特性数据的零件从零件库中取出然后放在或装配在离所述零件库最近的材料输送系统的单个输送系统上。由此有利地将量时关系明显最佳化从而提高装件速度。
本发明还涉及使用本发明装配装置的一个实施形式，将发光二极管芯片装配在导架带上的方法，其中，以存储在信息存储器中的数据为依据，零件输送单元把发光二极管芯片依次地从晶片或者说外延晶片上取出，并且相应其零件特性数据放在多个在装配台上并排分布的导架带之一上，产生带有发光二极管芯片的导架带，这些芯片由于其零件特性数据而属于同样的零件组。此处还可以首先把具有最常出现和可比较零件特性数据的发光二极管芯片从外延晶片上取出然后放在或装配在离所述外延晶片最近的导架输送系统的单个导架带上。
本发明的其它细节、特征和优点由下面对附图表示的实施例的说明给出。
附图表示一个装配装置10，特别用作生产微系统技术产品的全自动装配装置，及用于执行半导体工业中的装配任务。装配装置10有一个装配台12。在装配台12上安置了一个输送系统16。输送系统16由一个导轨18组成，它被安置于装配装置10的一个机身14中平行于待装配零件的产品的输送方向，这些产品可借助于一个材料输送系统32运动，其中，承载系统20的一个承载系统梁22垂直地接合在导轨18上，从而承载系统20可以行驶。在此，承载系统20或者说梁22在它的位于导轨18对面的端部上有支架24，此支架放置在构造于机身14中、平行于导轨18安置的支座26上。在另一个图中未示出的实施形式中可以去掉所述的支座。此外，输送系统16还有一个承载系统驱动装置(未示出)。
此外，还可以使多个承载系统的运动相互同步和把多个承载系统相互上下安排(未示出)。在此，可以这样地协调多个承载系统的运动，使各种装配操作以预定的顺序执行。
承载系统梁22沿其纵向有一个长形接合开口，一个零件输送单元28接合于其中，并且可动地被导向。一个装配头30可运动地并且可拆卸地固定在零件输送单元28上。
在图示的实施例中用发光二极管或发光二极管芯片作为零件，它们被加工成基于发光二极管的发光体。
可看出承载系统20可平行于材料输送方向行驶。借助于同样被安置在装配面或台面区域中的材料输送系统38进行材料或者产品的输送。还可以看清楚，材料输送系统32由多个相互平行分布的单个输送系统34、36、38、40、42、44组成，其中每个单个的输送系统34、36、38、40、42、44设置有彼此分开控制的驱动系统46、48、50、52、54、56。在该实施例中材料输送系统32是一种带输送系统，具有多个相互平行安排的单个带。所述带输送系统可以例如是一种导架输送系统。
此外，装配装置10具有至少一个信息储存器(未示出)以收录和处理零件库58中大量零件的零件特性数据，及零件在零件库中位置的数据，其中，该或这些零件输送单元28的控制借助这些数据实现。在此，零件库58由一个晶片构成。在信息存储器中收录和处理的数据涉及所谓的“晶片分布图”，其中含有各个单个零件或发光二极管芯片的零件特性数据及零件或者说发光二极管芯片在晶片上的相应位置。
所述晶片还可以有一个分开的外延晶片，在此外延晶片中单个发光二极管芯片的位置自从外延沉积二极管层列并且将其分离成单个发光二极管芯片以来没有改变。

Claims (17)

1．装配装置，特别是用于生产微系统技术产品及执行半导体工业中装配任务的全自动装配装置，具有一个装配台(12)、一个用于输送待装配零件的产品的材料输送系统(32)、至少一个在装配台(12)上安置的输送系统(16)及至少一个可运动的零件输送单元(28)，它带有至少一个装配头(30)，其特征在于，该或这些零件输送单元(28)被安置在一个或者多个可以借助于输送系统(16)平行于待装配零件的产品的输送方向行驶的承载系统(20)上，所述产品可借助于材料输送系统(32)运动，并且所述材料输送系统(32)由至少两个相互平行走向的单个输送系统(34、36、38、40、42、44)组成，其中，各单个输送系统(34、36、38、40、42)设置有彼此分开控制的驱动系统(46、48、50、52、54、56)，并且所述装配装置(10)具有至少一个信息储存器，用来收录和处理至少一个零件库(58)中大量零件的零件特性数据以及零件在零件库(58)中位置的数据，其中，借助于这些数据实现该或这些零件输送单元(28)和/或装配台(12)包括在此台上固定的材料输送系统(32)的控制。
2．权利要求1所述的装配装置，其特征在于，零件库(58)被构造成可行驶的。
3．权利要求1或2所述的装配装置，其特征在于，输送系统(16)由一个安置在装配装置(10)的机身(14)中与待装配零件的产品的输送方向平行的导轨(18)组成，这些产品可借助于材料输送系统(32)运动，其中，至少一个梁(22)垂直地接合在导轨(18)上，从而该或这些承载系统(20)可以行驶。
4．权利要求3所述的装配装置，其特征在于，承载系统(20)或梁(22)在它的位于导轨(18)对面的端部上具有一个支架(24)，其中，支架(24)放置在构造于机身(14)中、平行于导轨(18)安置的支座(26)上。
5．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，输送系统(16)具有至少一个承载系统驱动装置。
6．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，多个承载系统的运动是可以相互同步的。
7．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，多个承载系统相互上下安置。
8．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，所述零件是发光二极管或发光二极管芯片，而待装件的产品是基于发光二极管的发光体。
9．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，所述材料输送系统(32)是一种带输送系统。
10．权利要求9所述的装配装置，其特征在于，所述带输送系统是一种导架输送系统。
11．以上权利要求之一所述的装配装置，其特征在于，零件库(58)由至少一个晶片组成。
12．权利要求8和11所述的装配装置，其特征在于，所述晶片有一个分开的外延晶片，在此外延晶片中单个发光二极管芯片的位置自从外延沉积二极管层列并分离成各个发光二极管芯片以来没有被改变。
13．权利要求11和12所述的装配装置，其特征在于，在信息存储器中收录和处理的数据涉及“晶片分布图”，其中含有各个单个零件或发光二极管芯片的零件特性数据，以及零件或者说发光二极管芯片在晶片上相应位置。
14．一种使用权利要求1装配装置装配和生产微系统技术产品的方法，其特征在于，所述方法含有以下步骤：
(a)在装配装置(10)的信息存储器中收录和处理大量的在
零件库(58)中的零件的零件特性数据和有关它们在零件库(5
8)中位置的数据，和
(b)借助于这些数据控制该或这些零件输送单元(28)和/
或所述装配装置(10)的装配台(12)，其方式使得零件按
它们的零件特性数据的统计分布从零件库(58)中被取出和加
工处理。
15．权利要求14所述的方法，其特征在于，在方法(b)中首先可以将具有最常出现并且可比较零件特性数据的零件从零件库(58)中取出，然后放在或装配在离所述零件库(58)最近的材料输送系统(32)的单个输送系统(44)上。
16．使用权利要求12或12和13所述的装配装置将发光二极管芯片装配在导架带上的方法，其特征在于，以存储在信息存储器中的数据为依据，零件输送单元(28)把发光二极管芯片依次地从晶片或者说外延晶片上取下，并且根据它们的零件特性数据放在多个在装配台(12)上并排分布的导架带之一上，使得产生出带有发光二极管芯片的导架带，这些芯片就它们的零件特性数据而言属于同样的零件组。
17．权利要求16所述的方法，其特征在于，首先将具有最常出现和可比较的零件特性数据的发光二极管芯片从外延晶片上取出，然后放在或装配在一个离所述外延晶片最近的导架输送系统的导架带上。
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