DE10017742C2 - Vorrichtung zum Handling von Bauelementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Handling von Bauelementen, insbesondere von aus dem Wafer vereinzelten Halbleiterchips, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 44 640 A1 bekannt.

In einem abschließenden Abschnitt der Herstellung von Halb­ leiterbauelementen (Backend) werden vereinzelte Halbleiter­ bauelemente auf einem Förderband transportiert, so dass ab­ schließende Fertigungsschritte an diesen Chips nacheinander durchgeführt werden können. Es werden unterschiedliche Anlagenteile eingesetzt, um die Bau­ elemente von dem Chip herunterzunehmen und sie weiteren Bear­ beitungsvorrichtungen, die in der Regel seitlich zu dem För­ derband angeordnet sind, zuzuführen. Für die Aufnahme und Be­ wegung der Chips (sogenanntes Handling) werden z. B. Schwer­ krafthandler, Zangen- oder Saugpinzetten verwendet.

In der DE 42 44 640 A1 ist eine Vorrichtung zum Ver- und Be­ arbeiten von elektrischen Bauelementen beschrieben, die mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren von Bauelemen­ ten versehen ist, die ein über wenigsten zwei Umlenkräder ge­ führtes, eine in sich geschlossene Schlaufe bildendes Trans­ portmittel sowie an diesem angeordnete Halter zum Aufnehmen der Bauelemente aufweist, wobei die Vorrichtung wenigstens ei­ ne Aufgabestation, an der die Bauelemente jeweils nacheinan­ der an die sich an die Station getaktet vorbeibewegenden Hal­ ter übergeben werden, sowie wenigstens eine Abgabe- bezie­ hungsweise Entnahmestation für die Bauelemente besitzt. Das Transportmittel ist ein Metallband, an dessen bezogen auf die Schlaufe außen liegender Seite die Halter aufnehmende Träger angeordnet und von innen jeweils durch wenigstens ein Haltee­ lement gehalten sind, welches mit einem um eine Achse senk­ recht zur Transportrichtung sowie parallel zur Bandoberfläche konvex gekrümmten Bereich gegen die innen liegende Fläche des Metallbandes anliegt, wobei zur Verarbeitung von an einem Leadframe ausgebildeten Bauelementen die Aufgabestation we­ nigstens ein Stanzwerkzeug zum Freistanzen der Bauelemente und deren Anschlüsse sowie Mittel zur Übergabe jedes freigestanz­ ten Bauelementes an einen an der Aufgabestation bereitstehen­ den Halter aufweist.

In der DE 198 30 562 A1 ist eine Einrichtung zum Aufnehmen von ausgemusterten elektrischen Bauelementen beschrieben, die in offenen Taschen eines leeren Bauteilegurtes ablegbar sind. Der Bauteilegurt wird durch ein abgewandtes Zuführmodul hin­ durchgezogen, wobei die ausgemusterten Bauelemente in einem Ablegebereich der Einrichtung sukzessive in die Taschen ein­ gelegt werden.

In der US 4 754 545 ist eine Vorrichtung zur Handhabung von Bauelementen beschrieben, bei der erhaben angeordnete Förder­ spuren parallel zu einem Trägerband für gedruckte Schaltungs­ platinen verlaufen. Diese erhaben angeordneten Förderspuren tragen einen Arm, der in der jeweiligen Reihenfolge wechsel­ weise den Aufnahmekopf für die elektronischen Komponenten trägt. Die Zuführvorrichtung ist unter der erhaben angeordne­ ten Förderspur angeordnet, so dass ein Operationselement die Zuführung der elektronischen Komponenten in der Zuführvor­ richtung bewirken kann, ohne über die Zuführbahn hinauszura­ gen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes Handlingsystem für Bauelemente, insbesondere für Herstel­ lungsprozesse an vereinzelten Halbleiterbauelementen, anzuge­ ben.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Förderband verwendet, das rahmenförmig angeordnete Aufsätze oder Ausspa­ rungen aufweist, in die Bauelemente, insbesondere vereinzelte Halbleiterchips, eingesetzt werden können, und das zusätzlich zwischen diesen Chip-Positionen Öffnungen oder Löcher auf­ weist, die ausreichend groß sind, so dass die Bauelemente durch diese Öffnungen hindurch transportiert werden können.

Auf diese Weise ist es möglich, die eingesetzten Bauelemente mittels einer angepassten Aufnahme-Absetz-Vorrichtung (Pick-and-place-System) durch rein vertikale Bewegung in Ebenen über bzw. unter dem Förderband zu bringen, in denen die Bauelemente weiter bearbeitet werden können.

Es folgt eine genauere Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Beispiele.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung in einem seitlichen Querschnitt.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß einge­ setztes Förderband.

Fig. 3a bis 3f zeigen die Ansicht der Fig. 1 für ver­ schiedene Schritte beim Einsatz der Vorrichtung.

In der Fig. 1 ist eine seitlich auf das Förderband gerichte­ te Schnittansicht eines Ausschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das Förderband 1 bewegt sich über eine feste Unterlage 10 der Apparatur, die die übrigen für das Handling oder speziell die Bearbeitung der Bauelemente erforderlichen Komponenten enthält. Auf dem Förderband befin­ den sich Aufsätze 2, die rahmenförmig gestaltet sind oder z. B. durch rahmenförmig angeordnete Noppen oder dergleichen gebildet sind. Im Prinzip ist es auch möglich, das Förderband 1 mit Aussparungen zu versehen, in die die Bauelemente 3, insbesondere Halbleiterchips, eingesetzt werden. Die Unter­ seite der in die rahmenförmig angeordneten Aufsätze 2 einge­ setzten Bauelemente 3 sind durch Öffnungen 5 im Förderband zugänglich.

Zwischen den Bereichen, die für die Bauelemente vorgesehen sind, sind in dem Förderband 1 Öffnungen 4 vorhanden, deren seitliche Abmessungen mindestens den seitlichen Abmessungen der Bauelemente entsprechen. Die eingesetzten Bauelemente 3 können daher aus den Aufsätzen 2 herausgenommen und durch die Öffnungen 4 im Förderband 1 bewegt werden. Dafür ist eine Aufnahme-Absetz-Vorrichtung (Pick-and-place-System) vorgese­ hen, die in der Fig. 1 durch einen eingezeichneten Ansaug­ stutzen 6 dargestellt ist. Dieser Ansaugstutzen wird mit der Ansaugöffnung 7 auf ein Bauelement 3 auf dem Förderband 1 aufgesetzt; das Bauelement wird angesaugt und kann so von dem Förderband heruntergenommen werden. Das Bauelement kann, nachdem das Förderband weiter transportiert worden ist, durch eine der Öffnungen 4 z. B. durch eine in der Apparatur dafür vorgesehene Öffnung 9 in einen unter der Auflage 10 der Appa­ ratur angebrachten Gurt 8 übergeben werden.

Fig. 2 zeigt das Förderband in der Aufsicht. Die Aufsätze 2 sind mit durchgehenden Konturen als Rahmen eingezeichnet, die das jeweilige Bauelement rings umschließen. Alternativ können die kreisrund punktiert eingezeichneten Noppen auf dem Band angebracht sein, zwischen denen die Bauelemente auf dem Band gehalten werden. Es ist in Fig. 2 eine Ansicht ohne einge­ brachte Bauelemente dargestellt, so dass die Öffnungen 5 un­ terhalb der für die Bauelemente 3 vorgesehenen Bereiche in dem Band erkennbar sind. Diese Öffnungen 5 können weggelassen sein. Zwischen den durch die Aufsätze 2 gebildeten Halterun­ gen der Bauelemente befinden sich die erfindungsgemäß vorge­ sehenen Öffnungen 4, die mindestens die für die Bauelemente vorgesehenen seitlichen Abmessungen aufweisen. In Fig. 2 sind noch zusätzlich an den Rändern des Förderbandes Markie­ rungen 11 eingezeichnet, die durch Marken oder weitere kleine Öffnungen gebildet sind und der genauen Positionierung des Bandes nach den einzelnen Vorschubschritten dienen. Mit die­ sem Förderband, das in der dargestellten Weise mit Durchbrü­ chen und Chiphalterungen versehen ist, lassen sich die Bau­ elemente sicher und schnell zu den Bearbeitungsstationen transportieren. Die Oberseiten der Bauelemente können direkt auf dem Förderband bearbeitet werden; die restlichen Seiten der Bauelemente sind zugänglich, nachdem ein jeweiliges Bau­ element mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrich­ tung in die Ebene über bzw. unter dem Band transportiert wor­ den ist.

Für die vorzugsweise nur in der Vertikalen erfolgende Bewe­ gung der Bauelemente wird eine Aufnahme-Absetz-Vorrichtung, insbesondere ein vorzugsweise prozessorgesteuertes Moving- coil-pick-and-place-System verwendet. Dabei handelt es sich um ein universelles, hochdynamisches System, da nur kleine Massen über kleine Strecken bewegt werden. Wenn die Bewegung des Bauelementes nur in der Vertikalen erfolgt, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung extrem hohe Bearbeitungsge­ schwindigkeiten erreicht werden. Das ist eingehender in den Fig. 3a bis 3f dargestellt.

In Fig. 3a ist die Ansicht gemäß Fig. 1 in geringfügig ver­ einfachter Form dargestellt, wobei sich der Ansaugstutzen 6 direkt über einem Halbleiterchip 3 auf dem Förderband 1 be­ findet. Vorzugsweise wird dieser Ansaugstutzen 6 von dem Pick-and-place-System nur in der Vertikalen, d. h. senkrecht zur Bewegungsrichtung des Förderbandes bewegt, die in Fig. 1 mit den waagrechten Pfeilen gekennzeichnet ist. Die Relativ­ bewegung zwischen den Bauelementen und dem Ansaugstutzen 6 erfolgt daher einzig durch die Bewegung des Förderbandes 1. Der Ansaugstutzen 6 kann grundsätzlich durch eine andere Auf­ nahmevorrichtung ersetzt sein. Die Verwendung einer Ansaug­ vorrichtung für die Aufnahme der Bauelemente von dem Band ist aber besonders vorteilhaft, da damit hohe Bearbeitungsge­ schwindigkeiten erzielt werden können. Die Teile der Appara­ tur, die der Bewegung und Steuerung des Ansaugstutzens 6 die­ nen, entsprechen im Prinzip einem an sich bekannten Pick-and- place-System und sind der Einfachheit halber in den Figuren weggelassen.

Fig. 3b zeigt die Darstellung der Fig. 3a in dem Verfah­ rensschritt mit auf das Bauelement aufgesetztem Ansaugstutzen 6; zur Deutlichkeit wurden die Schraffuren weggelassen. Fig. 3c zeigt das Aufnehmen des Bauelementes 3, das um eine Hubdi­ stanz H von der ursprünglichen Position auf dem Förderband nach oben angehoben wurde.

Fig. 3d zeigt, wie durch Weiterbewegen des Förderbandes eine darin vorhandene Öffnung in eine Position unterhalb des in Längsrichtung des Förderbandes nicht bewegten Ansaugstutzens 6 gelangt. In diesem Beispiel befindet sich unter dem Ansaug­ stutzen eine Öffnung 9 in der Auflage des Förderbandes, so dass - wie in Fig. 3e gezeigt - das Bauelement 3 durch die Öffnungen 4, 9 hindurch in einen unter der Apparatur vorhan­ denen Gurt 8 übergeben werden kann. Die Steuerung des Luft­ drucks in dem Ansaugstutzen sorgt dann dafür, dass das Bau­ element 3 von dem Ansaugstutzen 6 gelöst wird, so dass ent­ sprechend Fig. 3f der Ansaugstutzen wieder nach oben fahren kann und das Förderband weiter bewegt werden kann. Das Bau­ element 3 kann dann in dem Gurt weiter transportiert und ge­ gebenenfalls weiter bearbeitet werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ausreichend, wenn das Förderband in Längsrichtung und die Aufnahme-Absetz- Vorrichtung nur vertikal dazu bewegt wird. Auch so ist es möglich, das Bauelement in verschiedene Bearbeitungsebenen zu transportieren. Durch eine eingebaute Steuerung oder Regelung ist es möglich, die Bearbeitungsgeschwindigkeit drastisch zu erhöhen, da die für den Transport der Bauelemente erforderli­ chen Bewegungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung extrem schnell durchgeführt werden können. Insbesondere ist es auch möglich, beim Aufsetzen der Aufnahme-Absetz-Vorrichtung auf das Bauelement den darauf ausgeübten Druck zu steuern. Die Bewegung des Förderbandes, das vorzugsweise Metall ist, aber auch z. B. aus Kunststoff hergestellt werden kann, wird vor­ zugsweise durch Sensoren, die die Position oder Bewegung des Förderbandes erfassen, gesteuert. Derartige Sensoren können z. B. optisch arbeiten, indem auf dem Band angebrachte re­ flektierende Markierungen genutzt werden oder kleine Öffnun­ gen in dem Band, die von der gegenüberliegenden Seite von ei­ ner Lichtquelle durchstrahlt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Handling von Bauelementen,
bei der ein Förderband (1) vorhanden ist, das zur Aufnahme von Bauelementen (3) vorgesehen ist, und
bei der Mittel vorhanden sind, mit denen ein Bauelement auf das Förderband gesetzt oder von dem Förderband herunter ge­ nommen werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Förderband (1) mit rahmenförmig angeordneten Aufsätzen (2) oder Aussparungen versehen ist, die für die Aufnahme von Bauelementen (3) vorgesehen sind,
das Förderband (1) außerhalb der für die Aufnahme von Bauele­ menten vorgesehenen Bereiche Öffnungen (4) aufweist, deren seitliche Abmessungen mindestens den seitlichen Abmessungen der Bauelemente entsprechen, und
eine Aufnahme-Absetz-Vorrichtung für die Bauelemente vorhanden ist, die so konstruiert und ange­ ordnet ist, dass mit ihr ein Bauelement von dem Förderband (1) aufgenommen und durch eine Öffnung (4) hindurch bewegt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Auflagedruck auf die Bauelemente durch die Auf­ nahme-Absetz-Vorrichtung einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Aufnahme-Absetz-Vorrichtung einen vertikal zum Förderband (1) bewegten Ansaugstutzen (6) aufweist und bei der die rahmenförmig angeordneten Aufsätze (2) oder Aus­ sparungen und die Öffnungen (4) in dem Förderband längs einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Förderbandes angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
bei der der Ansaugstutzen (6) der Aufnahme-Absetz-Vorrichtung eine Position bezüglich der Bewegungsrichtung des Förderbandes beibehält,
bei der das Förderband (1) mit Markierungen (11) versehen ist und
bei der eine Steuerung vorhanden ist, die die Position der Markierungen (11) mittels eines Sensors erfasst und vorgese­ henen Handlingschritten entsprechend das Förderband relativ zu dem Ansaugstutzen (6) bewegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Aufnahme-Absetz-Vorrichtung ein Moving-coil-pick- and-place-System ist.