DE102005044047A1

DE102005044047A1 - Klemmvorrichtung und Transportvorrichtung zum Transportieren von Substraten

Info

Publication number: DE102005044047A1
Application number: DE102005044047A
Authority: DE
Inventors: Jean-Baptiste Berset; Martin Deflorin; Pascal Menet
Original assignee: Unaxis International Trading AG
Current assignee: Besi Switzerland AG
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2006-05-04
Also published as: CH697200A5; CN1761046A; US20060071385A1; TW200618159A; KR20060051722A; TWI275159B; US7396005B2

Abstract

Eine Klemmvorrichtung enthält eine in vertikaler Richtung feststehende Klemmbacke (15), eine in vertikaler Richtung bewegliche Klemmbacke (16) und einen Kraftgeber für die Beaufschlagung der beweglichen Klemmbacke (16) mit einer Kraft. Die bewegliche Klemmbacke (16) ist bogenförmig. Der Kraftgeber besteht vorzugsweise aus einer Spule (21) und einem Eisenkern (22). Die bewegliche Klemmbacke (16) ist im nicht klemmenden Zustand der Klemmvorrichtung mit dem Gewicht des Eisenkerns (22) belastet. Zum Festklemmen wird die Spule (21) mit einem Strom beaufschlagt, der ein Magnetfeld erzeugt, das den Eisenkern (22) gegen die bewegliche Klemmbacke (16) drückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung und eine Transportvorrichtung mit einer solchen Klemmvorrichtung zum Transportieren von Substraten.

Eine solche Transportvorrichtung wird beispielsweise bei einem Wire Bonder zum Transportieren von Substraten eingesetzt. Ein Wire Bonder ist eine Maschine, mit der Halbleiterchips nach deren Montage auf einem Substrat unter Anwendung von Druck, Ultraschall und Wärme verdrahtet werden. Die Transportvorrichtung umfasst zwei Führungsschienen, mindestens eine entlang der Führungsschiene hin und her bewegbare Klemmvorrichtung und mindestens ein Festhaltemittel. Die bewegbare Klemmvorrichtung dient dazu, das Substrat in Transportrichtung entlang der Führungsschienen zur Bondstation und weg von der Bondstation zu transportieren. Das Festhaltemittel dient dazu, das Substrat zwischen den Transportphasen zu fixieren. Das Festhaltemittel ist beispielsweise eine ortsfest angeordnete Klemmvorrichtung oder eine auf dem Substrat aufliegende Rolle, die das Substrat gegen die Führungsschiene drückt. Die Rolle enthält eine spezielle Lagerung, die das Drehen der Rolle in nur einer Drehrichtung erlaubt und die Rolle in entgegengesetzter Drehrichtung blockiert. Die Lösung mit der Rolle ist vergleichsweise teuer und hat den Nachteil, dass eine Bewegung des Substrats in Transportrichtung immer möglich ist, da die Rolle nur die Bewegung entgegengesetzt zur Transportrichtung verunmöglicht. Die ortsfest angeordnete Klemmvorrichtung hat den Nachteil, dass die Klemmbacke zum Festklemmen des Substrats bewegt werden muss. Die bewegte Klemmbacke ist eine bewegte Masse, die beim Aufschlag auf das Substrat eine gewisse Energie auf das Substrat überträgt und das Substrat erschüttert. Insbesondere bei dünnen Substraten – es gibt Substrate, die nur 50 Mikrometer dick sind – können die Erschütterungen dazu führen, dass sich die Bonddrähte bereits verdrahteter Halbleiterchips verformen und unter Umständen benachbarte Bonddrähte miteinander in Kontakt kommen und einen elektrischen Kurzschluss erzeugen.

Transportvorrichtungen mit feststehenden und/oder beweglichen Klemmvorrichtungen sind bekannt aus der EP 330'831 A1 , CH 679'878 A5 und CH 689'188 A5 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung zu entwickeln, die das Substrat beim Festklemmen nicht erschüttert.

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

Der Aufbau und die Funktion der Klemmvorrichtung werden erläutert anhand eines Beispiels, bei dem der festzuklemmende Gegenstand ein Substrat mit darauf montierten Halbleiterchips ist. Die Klemmvorrichtung enthält eine in vertikaler Richtung feststehende Klemmbacke, eine in vertikaler Richtung bewegliche Klemmbacke und einen Kraftgeber für die Beaufschlagung der beweglichen Klemmbacke mit einer Kraft. Der Kraftgeber hat die Aufgabe, die bewegliche Klemmbacke im nicht klemmenden Zustand mit einer ersten, vergleichsweise kleinen Kraft zu beaufschlagen, damit die bewegliche Klemmbacke entweder in Kontakt ist mit der feststehenden Klemmbacke, sofern kein Substrat zwischen die Klemmbacken eingeführt ist, oder in Kontakt ist mit dem festzuklemmenden Substrat. Die bewegliche Klemmbacke ist bogenförmig, so dass sie mit der feststehenden Klemmbacke einen sich verjüngenden Einlauf bildet, in den das Substrat eingeführt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Substrat an der beweglichen Klemmbacke hängenbleibt. Wenn das Substrat in die Klemmvorrichtung eingeführt wird, dann wird die bewegliche Klemmbacke im Ausmass der Dicke des Substrats ausgelenkt: Sie legt jetzt einen Hub zurück. Um das Substrat festzuklemmen, übt der Kraftgeber eine zweite, stärkere Kraft auf die bewegliche Klemmbacke aus. Beim Wechsel vom nicht klemmenden Zustand in den klemmenden Zustand wird die bewegliche Klemmbacke nicht mehr bewegt und legt somit keinen Hub zurück.

Bei einer bevorzugten Ausführung besteht der Kraftgeber aus einem von einer Spule angetriebenen Eisenkern, einem sogenannten Solenoid. Die bewegliche Klemmbacke ist im nicht klemmenden Zustand der Klemmvorrichtung mit dem Gewicht des Eisenkerns belastet. Zum Festklemmen wird die Spule mit einem Strom beaufschlagt, der ein Magnetfeld erzeugt, das den Eisenkern gegen die bewegliche Klemmbacke drückt.

Bei einer anderen Ausführung besteht der Kraftgeber aus einem pneumatisch betätigbaren, mittels einer Feder vorgespannten Bolzen. Die Feder drückt den Bolzen gegen die bewegliche Klemmbacke. Zum Festklemmen des Substrats wird der Bolzen zudem pneumatisch mit Druck beaufschlagt, so dass die vom Bolzen auf die bewegliche Klemmbacke ausgeübte Kraft vergrössert wird.

Die Klemmvorrichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz in einer Transportvorrichtung für den Transport von Substraten in einer vorbestimmten Transportrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: 1, 2 eine Transportvorrichtung in Aufsicht und im Querschnitt,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Klemmvorrichtung, und
4 die Klemmvorrichtung im klemmenden Zustand.
Die 1 und 2 zeigen in Aufsicht und im Querschnitt eine Transportvorrichtung eines Wire Bonders für den Transport von Substraten 1 in einer Transportrichtung 2. Die Transportvorrichtung besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten, in der Transportrichtung 2 verlaufenden Führungsschienen 3 und 4, mindestens einer beweglichen Klemmvorrichtung 5 und mindestens einer feststehenden Klemmvorrichtung 6. Die bewegliche Klemmvorrichtung 5 ist in Transportrichtung 2 hin und her bewegbar. Sie dient dazu, ein beispielsweise aus einem Magazin 7 herausgestossenes und am Anfang der Transportstrecke bereitliegendes Substrat 1 zu einer Prozessstation 8 und später von der Prozessstation 8 zum Ende der Transportstrecke zu transportieren, von wo das Substrat 1 mittels eines Schiebers in ein zweites Magazin 9 hineingeschoben wird. Die erste Führungsschiene 3 enthält eine Nut 10 bestehend aus einer die Nut 10 begrenzenden Kante 14 und zwei von der Kante 14 hervorstehenden Schenkeln 11 und 12. Der erste Schenkel 11 bildet eine horizontale Auflagefläche 13, auf der das Substrat 1 aufliegt. Die Kante 14 dient als Anschlag für die Führung und Ausrichtung des Substrats 1. Der zweite Schenkel 12 bildet eine Begrenzung, damit das Substrat 1 nicht aus der Nut 10 entweichen kann. Der zweite Schenkel 12 ist nicht immer erforderlich und kann auch entfallen. Die zweite Führungsschiene 4 dient nur als Auflage für das Substrat 1.
Die Transportvorrichtung eignet sich insbesondere für den Einsatz auf einem Wire Bonder, wo auf dem Substrat 1 montierte Halbleiterchips in der Prozessstation 8 mit dem Substrat 1 verdrahtet werden. Im Fachjargon heisst die Prozessstation dann Bondstation.
Die 3 zeigt in seitlicher Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Klemmvorrichtung gemäss der Erfindung, die ortsfest angeordnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich dann, wenn die Klemmvorrichtung in vertikaler Richtung verläuft. Die Klemmvorrichtung weist eine feststehende Klemmbacke 15 und eine in Klemmrichtung, die als z-Richtung bezeichnet ist, bewegliche Klemmbacke 16 auf. Die Klemmrichtung verläuft in vertikaler Richtung. Die feststehende Klemmbacke 15 ist gebildet durch die Auflagefläche 13 der Nut 10 der Führungsschiene 3. Die bewegliche Klemmbacke 16 besteht aus einem bogenförmigen Blechteil 17. Der zweite Schenkel 12 der Nut 10 ist im Bereich der Klemmvorrichtung unterbrochen und durch das Blechteil 17 ersetzt. Ein Ende 18 des Blechteils 17 ist auf der einen Seite des Unterbruchs am zweiten Schenkel 12 befestigt, das andere Ende 19 des Blechteils 17 liegt auf der anderen Seite des Unterbruchs auf dem zweiten Schenkel 12 auf. Die Klemmvorrichtung umfasst als Kraftgeber einen von einer Spule 21 angetriebenen Eisenkern 22. Die Spule 21 ist mittels einer Halterung 23 an der Führungsschiene 3 befestigt. Der Eisenkern 22 ist in der Spule in vertikaler Richtung (z-Richtung) verschiebbar gelagert. Der Eisenkern 22 liegt infolge seines Eigengewichts auf dem Blechteil 17 auf und drückt das Blechteil 17 auf die Auflagefläche 13. Dies ist der Zustand der Klemmvorrichtung, wenn kein Substrat vorhanden ist. Bei einer Alternativlösung ist das Blechteil 17 nicht an der Führungsschiene 3, sondern am Eisenkern 22 befestigt.
Wenn das Substrat 1 in Transportrichtung 2 transportiert wird und die Klemmvorrichtung erreicht, dann werden beim Einführen des Substrats 1 in die Klemmvorrichtung das Blechteil 17 und der Eisenkern 22 in z-Richtung bewegt. Die bogenförmige Gestalt des Blechteils 17 bildet einen sich verjüngenden Einlauf und sorgt dafür, dass das Substrat 1 beim Einführen nicht hängenbleibt. Der Eisenkern 22 drückt nun mit seinem Eigengewicht gegen das Blechteil 17 und somit auch gegen das Substrat 1. Dieser Zustand ist in der 4 gezeigt. Sobald die Transportphase abgeschlossen ist, wird die Spule 21 des Elektromagneten mit einem Strom beaufschlagt. Die stromdurchflossene Spule 21 erzeugt ein Magnetfeld, das den Eisenkern 22 mit einer vorbestimmten Kraft gegen das Blechteil 17 drückt. Die vom Eisenkern 22 auf das Blechteil 17 ausgeübte Kraft hängt ab von der Stärke des durch die Spule 21 fliessenden Stromes. Die Klemmvorrichtung klemmt das Substrat 1 jetzt fest. Der Vorteil der erfindungsgemässen Klemmvorrichtung liegt darin, dass die Klemmbacken 15, 16 zum Festklemmen des Substrats 1 keinen Hub zurücklegen müssen. Sobald der durch die Spule 21 fliessende Strom abgeschaltet wird, reduziert sich die Kraft der Klemmvorrichtung auf das Eigengewicht des Eisenkerns 22. Das Substrat 1 kann nun mittels der beweglichen Klemmvorrichtung weitertransportiert werden.
Die Erfindung lässt sich auch bei einer Klemmvorrichtung umsetzen, die entlang der Führungsschiene 4 hin und her bewegbar ist. Die Klemmvorrichtung ist identisch aufgebaut wie die anhand der 3 und 4 erläuterte Klemmvorrichtung, jedoch mit dem Unterschied, dass das Blechteil 17 nicht an der Führungsschiene 4, sondern am Eisenkern 22 befestigt ist. Die Klemmbacke 15 ist entweder durch die Führungsschiene 4 gebildet oder an der Klemmvorrichtung befestigt und bewegt sich in diesem Fall mit der Klemmvorrichtung hin und her.
Der aus der Spule 21 und dem Eisenkern 22 bestehende Kraftgeber kann ersetzt werden durch einen pneumatischen Kraftgeber, der einen mit Druck beaufschlagbaren und mit einer Feder vorgespannten Bolzen aufweist. Diese Lösung eignet sich dann besonders, wenn die Klemmrichtung nicht in vertikaler Richtung verläuft.

Claims

Klemmvorrichtung mit einer relativ zu einer Klemmrichtung feststehenden Klemmbacke (15) und einer in Klemmrichtung beweglichen Klemmbacke (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung einen Kraftgeber für die Beaufschlagung der beweglichen Klemmbacke (16) mit einer Kraft umfasst, dass die bewegliche Klemmbacke (16) bogenförmig ist, so dass sie mit der feststehenden Klemmbacke (15) einen sich verjüngenden Einlauf bildet, dass der Kraftgeber im nicht klemmenden Zustand der Klemmvorrichtung eine erste Kraft auf die bewegliche Klemmbacke (16) ausübt und die bewegliche Klemmbacke (16) entweder gegen die feststehende Klemmbacke (15) oder gegen einen festzuklemmenden Gegenstand drückt, und dass der Kraftgeber im klemmenden Zustand eine zweite, Kraft auf die bewegliche Klemmbacke (16) ausübt, die grösser als die erste Kraft ist.
Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftgeber aus einer Spule (21) und einem Eisenkern (22) besteht und dass die bewegliche Klemmbacke (16) im nicht klemmenden Zustand der Klemmvorrichtung mit dem Gewicht des Eisenkerns (22) belastet ist.
Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substrats (1) in einer Transportrichtung (2), mit mindestens einer ortsfest angeordneten Klemmvorrichtung und mindestens einer in Transportrichtung (2) hin und her bewegbaren Klemmvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die ortsfest angeordnete Klemmvorrichtung eine Klemmvorrichtung gemäss dem Anspruch 1 oder 2 ist.