DE102004052559A1

DE102004052559A1 - Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips

Info

Publication number: DE102004052559A1
Application number: DE102004052559A
Authority: DE
Inventors: Beat Bolli
Original assignee: Unaxis International Trading AG
Current assignee: Besi Switzerland AG
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2005-07-14
Also published as: TW200527578A; TWI254406B; KR20050045828A; CN100407385C; CN1649116A; US20050097729A1; US7287317B2

Abstract

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 (12), auf der die Substrate (2) nacheinander für den Transport mit der Transportvorrichtung bereitgestellt werden, sowie eine Schiebevorrichtung mit einem elektromechanischen Antriebssystem (17) und einem Schieber (15) für die Ausrichtung der Substrate (2) an einem Anschlag (13). Das Antriebssystem (17) und der Schieber (15) umfassen einen ersten Magneten (18) und einen zweiten Magneten (19), die sich gegenseitig anziehen, d. h. die magnetisch gekoppelt sind. Das Antriebssystem (17) ist unterhalb der Auflagefläche (12) angeordnet und bewegt seinen Magneten (18) hin und her, wobei der Magnet (19) des Schiebers (15) mitbewegt wird. Einer der beiden Magnete (18, 19) kann auch ein ferromagnetischer Körper sein. Die Startposition und der Fahrweg des Antriebssystems (17) sind softwaremäßig einstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
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.

Die Transportvorrichtung besteht beispielsweise aus einem System aus feststehenden 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 83 1 oder der CH 689 188 .

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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schiebevorrichtung ohne diese genannten Nachteile zu entwickeln.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

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.

Bei Anwendungen, bei denen die Substrate bereits mit Klebstoff versehen sind, z.B. in der Form eines Tapes, kann die Dispensstation des Montageautomaten entfallen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 in Aufsicht eine Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips,
2 in Aufsicht einen Annahmetisch,
3 den Annahmetisch im Querschnitt, und
4 die Unterseite des Annahmetisches in perspektivischer Ansicht.
Die 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 übereinander gestapelt. 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 vorbei transportiert 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.
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.
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.
Die 2 zeigt in Aufsicht den Annahmetisch 10 und eine feststehende 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.
Die 3 zeigt den Annahmetisch 10 im Querschnitt entlang der Linie I-I der 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 ( 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.
Die 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.
Fakultativ ist ein Sensor 25 (3) vorhanden, beispielsweise in Form einer Lichtschranke oder eines induktiven Sensors oder eines Endschalters, mit dem sich die absolute Position des Schlittens 22 (4) bestimmen lässt.
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.
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 Δy (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 Δy weg vom Anschlag 13 auf die Startposition zurückgefahren. Der Schieber 15 wird dabei auf die Startposition zurückbewegt.

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 Starposition des Schiebers 15 und der Fahrweg Δy können softwaremässig an die Breite der Substrate angepasst werden.

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 Δy, den der Schlitten 22 bei der Hin und her Bewegung zurücklegen muss, kann dann sehr klein gehalten werden.
Wie bereits in der Kurzbeschreibung der Erfindung erwähnt, kann einer der beiden Magneten 18 oder 19 durch einen ferromagnetischen Körper ersetzt werden.
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 2 gezeigt rechteckförmig sein. Er kann aber auch kreisrund sein.

Claims

Einrichtung für die Montage von Halbleiterchips, mit einer Transportvorrichtung (5), die Substrate (2) zu einer Bondstation (7), wo ein Halbleiterchip aufgebracht wird, transportiert, mit einem Annahmetisch (10) mit einer Auflagefläche (12), auf der die Substrate (2) nacheinander für den Transport mit der Transportvorrichtung (5) bereitgestellt werden und mit einer Schiebevorrichtung mit einem Antriebssystem (17) und einem Schieber (15) für die Ausrichtung der Substrate (2) an einem Anschlag (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (12) als strukturlose Fläche ausgebildet ist, dass das Antriebssystem (17) und der Schieber (15) mittels mindestens eines ersten Magneten (18) und eines zweiten Magneten (19) oder ferromagnetischen Körpers magnetisch gekoppelt sind und dass das Antriebssystem (17) einen Elektromotor (20) umfasst, so dass eine Startposition und ein Fahrweg des Antriebssystems (17) softwaremässig steuerbar sind.