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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für Bauelemente
zu einem Bestückautomaten
zur Bestückung
von Substraten mit den Bauelementen, umfassend
eine im Wesentlichen
ebene Anordnung von Bauelementen,
eine Beladeeinrichtung zum
Entnehmen eines Bauelements aus der im Wesentlichen ebenen Anordnung von
Bauelementen und zur Ablage des entnommenen Bauelements auf einer
Ablagestelle eines in einem Beladebereich befindlichen Transportschlittens,
wobei
das Abholen des Bauelements vom Transportschlitten insbesondere
durch einen Bestückkopf
des Bestückautomaten
vorgesehen ist.
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Derartige
Zuführvorrichtungen
sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise
das Europäische
Patent
EP 1 054 584
B1 eine Zuführvorrichtung
für Bauelemente,
die auf ebenen Trägern
(z. B. Tabletts, englisch: „Tray" oder „Wafflepack"). Mittels eines
Transferkopfs kann ein Bauelement von einem solchen Tablett abgehoben
und auf einen am Träger
angebrachten Ablagebereich abgelegt werden. Von dort wird es dann
von einem Bestückkopf
abgeholt und auf einem Substrat deponiert.
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Weiterhin
offenbart das
US Patent US 5,976,306 ein
Förderband
zum Transport von Bauelementen. Die von einem Halbleiter-Wafer abgenommenen
und auf dem Transportband abgelegten Bauelemente werden mittels
dieses Transportbands dann zu einem Bestückautomaten transportiert und dort
von einem Bestückkopf
abgeholt.
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Die
Offenlegungsschrift
JP
2004-179523 A offenbart einen Bestückautomaten mit einem Waferfeeder,
wobei in einem Flip-Chip-Modus
Bauelemente von einem ersten Shuttle auf ein zweites Shuttle umgeladen
wird, welches nachfolgend mit den Bauelementen um 180 Grad zur Abholung
durch den Bestückkopf
gedreht wird.
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Die
US 6,266,873 B1 ,
die
US 2006/0088625A1 ,
die
US 6,554,128 B1 ,
WO 2006/011782 A1 sowie
die
US 5,727,922 offenbaren jeweils
Transportshuttle zum Zuführen
von Bauelementen zum Bestückkopf
eines Bestückautomaten. Dabei
sind z. B. bei den
US
2006/0088625A1 und
US 6,554,128 zusätzlich Ansaugdüsen auf
den offenbarten Transportschlitten vorgesehen, mittels welchen die
Bauelemente auf den Transportschlitten fixierbar sind.
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Weiterhin
offenbart die
JP 2002-26074 einen Transferkopf
zur Zuführung
eines Bauelements von einem Wafer zu einem Bestückkopf, wobei eine Flip-Einheit
vorgesehen ist, mittels welche sich das Bauelement im sogenannten „Flip-Chip" Betrieb montieren
lässt.
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Es
ist ein Nachteil des genannten Standes der Technik, dass die Ablage
der Bauelemente auf den jeweiligen Ablageflächen nicht reproduzierbar erfolgt
und sich bei der weiteren Bearbeitung, z. B. einer Bewegung der
Ablagefläche,
auch verändern kann.
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Daher
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung
für Bauelemente
zu einem Bestückautomaten
zur Verfügung
zu stellen, welche eine zuverlässigere Übergabe
der von der im Wesentlichen ebenen Anordnung von Bauelementen abgenommenen
Bauelemente zu einem Bestückautomaten
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Zuführvorrichtung
für Bauelemente
zu einem Bestückautomaten
zur Bestückung
von Substraten mit den Bauelementen umfassend:
eine ebene Anordnung
von Bauelementen,
eine Beladeeinrichtung zum Aufnehmen eines
Bauelements von der ebenen Anordnung von Bauelementen und zur Ablage
des entnommenen Bauelements auf einer Ablagestelle eines in einem
Beladebereich befindlichen Transportschlittens,
wobei der Transportschlitten
mit dem darauf abgelegten Bauelement über eine Transporteinrichtung
von dem Beladebereich zu einem Abholbereich zum Abholen des abgelegten
Bauelements bringbar ist oder gebracht wird, und
wobei weiterhin
der Transportschlitten eine Halteeinrichtung zum lösbaren Fixieren
des Bauelements auf der Ablagestelle aufweist. Dabei erfolgt das
Abholen des abgelegten Bauelements durch einen Bestückkopf des
Bestückautomaten.
Außerdem
ist die räumliche
Orientierung des Transportschlittens beim Beladen mit einem Bauelement
und die räumliche
Orientierung des Transportschlittens beim Abholen des Bauelements
relativ zueinander gedreht.
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Durch
die Halteeinrichtung zum lösbaren
Fixieren des Bauelements kann erreicht werden, dass beispielsweise
während
eines Transports des Bauelements vom Belade- zum Abholbereich das
Bauelement auch bei größeren Beschleunigungen
weniger oder überhaupt
nicht verrutschen kann und so eine zuverlässigere Übergabe des Bauelements an
einen Bestückkopf
des Bestückautomaten
erreichbar ist.
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Bauelemente
können
beispielsweise elektrische, optische oder auch elektro-optische
Bauelemente (z. B. Halbleiterbauelemente und/oder integrierte Schaltungen)
sein, wobei diese beispielsweise ein Gehäuse aufweisen können oder
auch ungehäust
sein können.
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Ein
Bestückautomat
kann beispielsweise zur Bestückung
von Substraten, beispielsweise gedruckten Leiterplatten (PCB: Printed
Circuit Boards), mit Bauelementen ausgebildet sein. Solche Bestückautomaten
können
beispielsweise einen Bestückkopf zum
Abnehmen eines oder mehrerer Bauelemente von einer Zuführeinheit
und zum Absetzen dieses oder dieser Bauelemente auf dem Substrat
ausgebildet sein. Dabei kann ein solcher Bestückkopf beispielsweise einen
Greifer, z. B. eine Saugpipette, oder auch mehrere derartige Greifer
aufweisen. Mehrere Saugpipetten können beispielsweise parallel
angeordnet sein und/oder auch auf einer drehbaren Einheit montiert
sein.
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Unter
einer Anordnung von Bauelementen wird eine im Wesentlichen ebene
Anordnung von Bauelementen verstanden. Die Anordnung von Bauelementen
kann beispielsweise eine Anordnung von Bauelementen auf einem im
Wesentlichen ebenen Träger
sein. Weiterhin kann die ebene Anordnung von Bauelementen z. B.
Höhenabweichungen
der einzelnen, insbesondere benachbarter, Bauelemente aufweisen,
die beispielsweise maximal einer zwanzigfachen, einer zehnfachen,
bevorzugt einer fünffachen,
oder weiter bevorzugt auch einer zweifachen Bauelementdicke entsprechen
können.
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Die
ebene Anordnung von Bauelementen kann z. B. einen Träger umfassen,
auf welchem die Bauelemente abgelegt und/oder befestigt sind. Dieser
Träger
kann beispielsweise eine feste, ebene Unterlage sein, auf welcher
die Bauelemente abgelegt sind. Weiterhin kann der Träger beispielsweise
als Folie ausgelegt sein, auf welcher die Bauelemente abgelegt sind.
Dabei kann die Folie beispielsweise als mit Klebstoff beschichtete
Folie ausgebildet sein, um die Bauelemente vor einem Verrutschen
zu sichern. Die im Wesentlichen ebene Anordnung von Bauelementen
kann beispielsweise als mit gehäusten
Bauelementen belegtes Tablett oder „Tray" oder „Wafflepack" ausgebildet sein.
Weiterhin kann die im Wesentlichen ebene Anordnung von Bauelementen auch
als auf einer Folie aufgebrachter und gesägter Bauelement-Wafer ausgestaltet
sein, wobei die Bauelemente in diesem Fall z. B. ungehäust (sogenannte „Dies") auf dem Substrat
abgelegt sein können.
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Die
Beladeeinrichtung zum Entnehmen eines Bauelements kann beispielsweise
als ein in ein, zwei oder drei lineare Richtungen verschiebbares Element
mit mindestens einem Greifer zum Halten des Bauelements ausgebildet
sein. Die zwei bzw. drei linearen Richtungen können dabei z. B. jeweils senkrecht
aufeinander stehen. Weiterhin kann die Beladeeinrichtung auch drehbar
ausgebildet sein. Dabei kann die Beladeeinrichtung einen, zwei,
drei, vier oder auch mehr Greifer umfassen. Die Greifer können beispielsweise
als mechanische Greifer oder auch Sauggreifer ausgebildet sein.
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Die
Ablagestelle für
ein Bauelement auf dem Transportschlitten kann der Bereich sein,
der zur Ablage des Bauelements vorgesehen ist und von dem das Bauelement,
beispielsweise durch den Bestückkopf
oder die Übernahmeeinrichtung,
entnommen werden kann. Dabei kann die Ablagestelle beispielsweise
als im Wesentlichen ebene Erhöhung
oder im Wesentlichen ebener Bereich ausgestaltet sein.
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Der
Beladebereich für
den Transportschlitten ist beispielsweise derjenige Raumbereich,
in welchem sich der Transportschlitten beim Beladen mit einem oder
mehreren Bauelementen befindet. Dabei kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass während des
Beladens des Transportschlittens mit einem oder mehreren Bauelementen,
der Transportschlitten ruht, während
sich nur die Beladeinrichtung und/oder die ebene Anordnung von Bauelementen
bewegt. In diesem Fall ist der Beladebereich im Wesentlichen der Bereich,
welcher vom Transportschlitten ausgefüllt wird. Weiterhin kann beim
Beladen des Transportschlittens mit einem oder mehreren Bauelementen der
Trans portschlitten ebenfalls bewegt werden, beispielsweise um ihn
in eine für
die Beladeeinrichtung oder die ebene Anordnung von Bauelementen
günstige
Position zu bringen. In diesem Fall ist der Beladebereich derjenige
Bereich, der vom Transportschlitten während des Beladens überstrichen
wird.
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Die
Transporteinrichtung zum Bringen des Transportschlittens vom Beladebereich
zum Abholbereich und zurück
kann beispielsweise als lineare Transporteinrichtung, beispielsweise
eine Schiene oder Führung
für den
Transportschlitten ausgebildet sein, entlang welcher der Transportschlitten
bewegbar ist oder bewegt wird. Die Schiene oder Führung kann
dabei gerade oder auch gekrümmt
ausgebildet sein. Weiterhin kann die Transporteinrichtung auch als
Einrichtung zum Bewegen des Transportschlittens in einer Ebene ausgebildet
sein, beispielsweise über
ein Kransystem oder ein zweiachsiges Portalsystem oder Kreuzschienensystem.
Die Lagerung und/oder Führung
des Transportschlittens beispielsweise über Rollen-, Gleit- und/oder
Luftlager erfolgen.
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Der
Abholbereich ist derjenige Bereich, in welchem sich der Transportschlitten
beim Abholen eines oder mehrerer Bauelemente vom Transportschlitten
befindet. Dabei kann, wie beim Beladen bereits ausgeführt, der
Transportschlitten beim Abholen des oder der Bauelemente in einer
Ruhestellung verharren oder auch während des Abholens innerhalb der
Abholbereichs verfahren werden. Demnach ist der Abholbereich im
ersten Fall dann wieder im Wesentlichen der Bereich, welcher vom
im Ruhe befindlichen Transportschlitten ausgefüllt wird, während im zweiten Fall der Abholbereich
im Wesentlichen jener Bereich ist, welcher im Verlauf des Abholens
des oder der Bauelemente vom Transportschlitten überstrichen wird.
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Das
Abholen der Bauelemente aus dem Abholbereich kann beispielsweise
durch einen Bestückkopf
des Bestückautomaten
erfolgen. So kann beispielsweise der Bestückkopf einen Greifer aufweisen,
mit welchem jeweils ein Bauelement vom Transportschlitten abgeholt
und zu einem Substrat transportiert wird, um dort abgesetzt zu werden.
In dem Fall, in welchem mehrere Bauelemente auf einem Transportschlitten
abgelegt und zum Abholbereich transportiert wurden, kann beispielsweise
auch ein Mehrfachbestückkopf
mit mehreren Greifern vorgesehen sein, der mindestens zwei, vorzugsweise
alle auf dem Transportschlitten befindlichen Bauelemente abholt,
wobei jeweils ein Greifer ein Bauelement abnimmt. Der so beladene
Bestückkopf
kann dann beispielsweise zu einem Bestückbereich des Bestückautomaten
fahren, um die so aufgenommenen Bauelemente auf dem Substrat, z.
B. an verschiedenen Stellen, abzusetzen.
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Weiterhin
kann das Abholen durch eine Übernahmeeinrichtung
erfolgen, mit welcher das oder die Bauelemente, die sich auf dem
Transportschlitten befinden, auf einen weiteren Träger, z.
B. einen weiteren Transportschlitten, umgesetzt werden. Dieses Umsetzen
kann beispielsweise wiederum mittels einem oder mehrer Greifer geschehen.
Weiterhin kann das Umsetzen auch durch ein direktes Umladen des
oder der Bauelemente vom Transportschlitten auf den anderen Träger oder
weiteren Transportschlitten erfolgen, ohne dass ein Transport mittels Greifer
vorgesehen ist. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem
die entsprechenden Lagerflächen
für das
oder die Bauelemente sehr nah aneinander gebracht werden oder das
bzw. die Bauelemente vom Transportschlitten auf den Träger bzw. den
weiteren Transportschlitten „aufgekippt" werden.
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Die
Halteeinrichtung kann beispielsweise als mechanische Klemm-Einrichtung
ausgebildet sein. Die mechanische Klemm-Einrichtung kann beispielsweise als
Feder-Klemmelement oder reibschlüssige Passung
ausgebildet sein, mittels welcher die Gefahr eines Verrutschens
des Bauelements beim Bewegen des Transportschlittens reduziert oder
vermieden werden kann. Weiterhin kann die Halteeinrichtung beispielsweise
eine mechanische Begrenzung umfassen. Die mechanische Begrenzung
kann beispielsweise als Vertiefung ausgebildet sein, in welcher
das Bauelement abgelegt wird und damit ebenfalls die Gefahr eines
Verrutschens aus dem Ablagebereich reduziert oder vermieden wird.
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Dabei
kann die Halteeinrichtung beispielsweise derart ausgestaltet sein,
dass die mechanische Haltekraft beispielsweise durch die Feder-Klemmeinrichtung
oder auch die Reibschlussverbindung so bemessen ist, dass beim Abholen
des Bauelements diese Haltekraft vom abholenden Element, beispielsweise
einem Greifer eines Bestückkopfs
oder einer Übernahmeeinrichtung überwunden wird
und so das Bauelement aus der Halteeinrichtung entnommen werden
kann. Weiterhin kann die mechanische Klemm-Einrichtung auch einen
Lösemechanismus
umfassen, mit welchem vor einem Abholen die Fixierung gelöst werden
kann, beispielsweise durch ein Verschieben oder Entspannen der Feder oder
ein Lösen
der Reibschlussverbindung.
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Weiterhin
kann die Halteeinrichtung auch als eine Ansaugvorrichtung zum lösbaren Fixieren
eines Bauelements auf der Ablagestelle mittels Unterdruck ausgebildet
sein oder eine solche umfassen, beispielsweise zusätzlich zu
einer mechanischen Klemm-Einrichtung oder einer mechanischen Begrenzung.
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Dabei
kann die Ansaugvorrichtung eine Ansaugöffnung im Bereich der Ablagestelle
für ein
Bauelement umfassen, welche über
einen Luftkanal mit einer Pumpenanordnung verbunden ist. Die Ansaugöffnung kann
z. B. im Bereich der Ablagestelle derart angeordnet und ausgebildet
sein, dass diese durch ein auf der Ablagestelle abgelegtes Bauelement
verschlossen wird und so über
die Pumpenanordnung und den Luftkanal der Bereich unterhalb der
Ansaugöffnung
mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist. Dadurch kann durch Ansaugen
von Luft über
die Pumpenanordnung ein im Bereich der Ablagestelle abgelegtes Bauelement
am Ablageplatz fixiert werden. Der Unterdruck kann dabei beispielsweise
zumindest im Bereich der Ansaugöffnung
nahe einem aufgelegten Bauelement vorliegen oder auch innerhalb
eines kleineren oder größeren Bereichs
des Luftkanals bzw. des gesamten Luftkanals bis zur Pumpenanordnung.
Der Luftkanal kann beispielsweise durch eine Kombination von Bohrungen,
Schläuchen
und/oder Rohren, gegebenenfalls in Kombination mit Steuerelementen
wie z. B. Schaltern und Ventilen gebildet werden.
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Dabei
kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei mehreren Ablagestellen
mit derartigen Ansaugöffnungen
auf einem Transportschlitten der zu jeder Ansaugöffnung gehörende Luftkanal zum Teil getrennt
von den Luftkanälen
anderer Ansaugöffnungen
des Transportschlittens verläuft
und ein Teil des jeweiligen Luftkanals, z. B. ein letztes Stück bis zur Pumpenanordnung,
als ein gemeinsamer Luftkanal für
alle Ansaugöffnungen
ausgebildet ist.
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Der
zu einer Ansaugöffnung
gehörende
Luftkanal wird als geschlossen bezeichnet, wenn er an irgendeiner
Stelle zwischen Ansaugöffnung
und Pumpenanordnung, z. B. durch einen Schalter oder ein Ventil
geschlossen ist und so keine konstante Luftströmung zwischen Ansaugöffnung und
Pumpenanordnung möglich
ist. Entsprechend wird ein solcher Luftkanal als geöffnet bezeichnet,
wenn eine derartige konstante Luftströmung zwischen Ansaugöffnung und
Pumpenanordnung möglich
oder vorhanden ist.
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Eine
Pumpe kann beispielsweise eine Saugpumpe sein oder auch als Pumpe
mit einer zusätzlichen
Leitungs- und Ventilanordnung zur Steuerung von Luftströmen ausgebildet
sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann weiter vorgesehen sein, dass
durch ein Aktivieren der Pumpenanordnung ein auf der Ablagestelle
abgelegtes Bauelement, z. B. mittels eines zumindest im Bereich
der Ansaugöffnung
vorliegenden Unterdrucks, fixierbar ist oder fixiert wird. Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass ein auf der Ablagestelle, beispielsweise
mittels Unterdrucks, fixiertes Bauelement nach einem Deaktivieren
der Pumpenanordnung vom Transportschlitten lösbar ist oder gelöst wird.
Dabei kann das fixierte Bauelement unter Umständen erst nach einem auf ein
Abschalten der Pumpenanordnung folgenden Belüftungsschritt vom Transportschlitten
lösbar
sein oder gelöst
werden.
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Ein
Aktivieren der Pumpenanordnung kann beispielsweise erreicht werden,
indem bei der Pumpenanordnung ein Saugbetrieb eingeschaltet wird. Ein
Deaktivieren kann erreicht werden, indem bei der Pumpenanordnung
ein Saugbetrieb abgeschaltet oder deaktiviert wird. Das Aktivieren
bzw. Deaktivieren kann z. B. durch Ein- und Ausschalten einer Pumpe
oder auch entsprechende Ventilschaltungen bei konstant eingeschalteter
Pumpe bewirkt werden.
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Das
Fixieren eines Bauelements auf der Ablagestelle kann nach einem
Aktivieren oder durch ein Aktivieren der Pumpenanordnung beispielsweise dann
erfolgen, wenn das Bauelement die Ansaugöffnung zumindest teilweise
insbesondere auch vollständig
abdeckt.
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Weiterhin
kann die Ansaugvorrichtung ein Schaltelement umfassen, wobei das
Schaltelement derart ausgebildet sein kann, dass bei aktivierter Pumpenanordnung
der Luftkanal durch das Schaltelement blockiert wird oder ist, wenn
sich kein Bauelement auf der Ablagestelle des Transportschlittens
befindet. Das Schaltelement kann weiterhin derart ausgebildet sein,
dass der Luftkanal bei aktivierter Pumpenanordnung geöffnet ist,
wenn sich ein Bauelement auf der Ablagestelle befindet. Mittels
eines derart eingerichteten Schaltelements kann erreicht werden,
dass beim Aktivieren der Pumpenanordnung oder bei aktivierter Pumpenanordnung
dann zumindest ab einem bestimmten Zeitpunkt keine Luft durch eine
bestimmte Ansaugöffnung
gezogen wird, wenn sich auf der entsprechenden Ablagestelle kein
Bauelement befindet. Damit wird das Ansaugen von so genannter „Fehlluft" vermieden, welche
zu einem unnötigen
Energieverbrauch der entsprechenden Pumpenanordnung führt. Ein
Ziehen von Fehlluft so z. B. dann vermieden werden, wenn ein Transportschlitten beispielsweise
nicht oder nicht vollständig
mit Bauelementen beladen ist.
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Mit
der genannten Ausgestaltung kann dann beispielsweise auch erreicht
werden, dass an Ablagestellen, an welchen sich ein Bauelement befindet, der
Luftkanal zwischen Ansaugöffnung
und Pumpenanordnung geöffnet
ist, so dass das abgelegte Bauelement mittels der aktivierten Pumpenanordnung
angesaugt wird oder ansaugbar ist. Insgesamt können somit bei einer Bewegung des
Transportschlittens die abgelegten Bauelemente gegen ein Verrutschen gesichert
sein wobei auf nicht benützten
Ablagestellen trotzdem keine Fehlluft erzeugt wird.
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Die
Schaltelemente können
beispielsweise von einer Steuereinheit geschaltet werden, welche beispielsweise
automatisch oder manuell steuerbar ist. Weiterhin kann vorgesehen
sein, dass bei oder nach einem Aktivieren der Pumpenanordnung das Schaltelement
den Luftkanal selbsttätig
blockiert, wenn sich kein Bauelement auf der Ablagestelle befindet.
Diese selbsttätige
Blockierung kann beispielsweise über
Schaltelement ausgelöst
werden, welche sich im Bereich der Ablagestelle befinden und über welche
erkennbar ist, ob sich ein Bauelement auf der Ablagestelle befindet
oder nicht. Eine derartige selbsttätige Blockierung kann auch
unter Verwendung eines optischen oder mechanischen Sensors oder
Schalters, oder auch unter Verwendung eines Drucksensors (z. B.
in der Nähe
der Ansaugöffnung) bewirkt
werden. Dabei kann beispielsweise über eine Kamera oder einen
optischen Sensor erkannt werden, ob ein Bauelement auf einer Ablagestelle
befindlich ist oder nicht.
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Weiterhin
kann die selbsttätige
Blockierung mittels des Schaltelements auch durch das Entstehen
oder Bestehen eines Luftstroms innerhalb des Luftkanals bewirkt
werden. So entsteht beispielsweise bei der geöffneten Ansaugöffnung einer
unbelegten Ablagestelle ein dauerhafter relativ hoher Luftstrom,
mittels welchem sich beispielsweise ein entsprechendes Schaltelement
derart aktivieren lässt, dass
der Luftkanal damit blockiert wird. Wenn sich bei Verwendung eines
derartigen Schaltelements dann beispielsweise ein Bauelement auf
der entsprechenden Ansaugöffnung
der Ablagestelle befindet, so ist durch die Evakuierung des Bereichs
der Ansaugöffnung
der Luftstrom im zugehörigen
Luftkanal von Anfang an relativ klein und erlischt nach kurzer Zeit.
Das Schaltelement ist dann derart ausgestaltet, dass ein derartiger
geringer und sehr kurzzeitiger Luftstrom nicht zum Schalten des
Schaltele ments ausreicht und so der Luftkanal zum Evakuieren des Bereichs
der Ansaugöffnung
geöffnet
bleibt.
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Das
Schaltelement kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass
das selbsttätige
Blockieren, wenn sich kein Bauelement auf der Ablage befindet, direkt
durch den bei der Aktivierung der Pumpenanordnung entstehenden Luftstrom
bewirkt wird. Weiterhin kann das Schaltelement derart ausgestaltet
sein, dass die selbsttätige
Blockierung getrennt von der Aktivierung bzw. Deaktivierung der
Pumpenanordnung in einem gesonderten Freigabeschritt erfolgt. So
kann beispielsweise bei einem Transportschlitten mit mehreren Ablagestellen
vorgesehen sein, dass während
des Beladens des Transportschlittens die entsprechenden Schaltelemente
alle geöffnet
sind, so dass ein Luftstrom an allen Ansaugöffnungen vorliegt, mittels
welchen sich ein darauf abgelegtes Bauelement fixieren lässt. Nach
dem Ende des Beladeschritts werden dann die Schaltelemente der unbelegten
Ablagestellen entweder durch eine externe Steuereinrichtung blockiert
oder selbsttätig
blockiert, beispielsweise bevor der Transportschlitten sich bewegt.
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Das
Schaltelement kann weiterhin derart ausgebildet sein, dass bei deaktivierter
Pumpenanordnung ein durchgehend geöffneter Luftkanal zwischen
der Pumpenanordnung und der Ansaugöffnung vorliegt.
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In
einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit kann
die Zuführeinrichtung
derart ausgestaltet sein, dass der Transportschlitten zwei, drei,
vier, fünf
oder auch mehr Ablagestellen umfasst, wobei jede der Ablagestellen
gemäß der vorangegangenen
Beschreibung ausgebildet sein kann. Auf diese Weise lassen sich
parallel mehrere Bauelemente vom Beladebereich zum Abholbereich
transportieren. Dies eignet sich insbesondere zur Zufuhr von Bauelementen
zu Bestückautomaten,
welche mit einem so genannten Mehrfachbestückkopf ausgestattet sind. Auf
diese Weise wird dann ein sehr effizientes Beladen des Mehrfachbestückkopfs
ermöglicht.
Insbesondere kann die Zahl der Ablagestellen auf den Transportschlitten
an die Zahl der Greifer des Mehrfachbestückkopfs angepasst sein. So
kann die Zahl der Ablagestellen beispielsweise der Zahl der Greifer
des Mehrfachbestückkopfs
entsprechen oder die eine Anzahl jeweils ein ganzzahliges Vielfaches
der anderen Anzahl sein.
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Dabei
können
die entsprechenden Halteeinrichtungen zum Fixieren der Bauelemente
auf den jeweiligen Ablagestellen beispielsweise jeweils als Ansaugvorrichtungen
gemäß der vorangegangenen
Beschreibung ausgestaltet sein. Insbesondere kann jede der Ansaugeinrichtungen
ein Schaltelement gemäß der vorangegangenen
Beschreibung aufweisen. Damit lässt
sich ein sehr effizientes, leicht bedienbares und sicheres Transportelement
für Bauelemente von
einem Beladebereich einer Zuführeinheit
zu einem Abholbereich beispielsweise für einen Bestückautomaten
erhalten. Es ermöglicht
damit z. B. eine zuverlässigere Übergabe
des Bauelements an einen Bestückkopf
des Bestückautomaten.
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Dabei
können
beispielsweise die Ansaugvorrichtungen derart ausgestaltet sein,
dass nur eine Pumpenanordnung für
alle Ansaugvorrichtungen vorgesehen ist und die entsprechenden Ansaugvorrichtungen
vor der Pumpenanordnung zu einer Leitung zusammengeführt werden.
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Weiterhin
kann eine Zuführeinrichtung
gemäß der vorangegangenen
Beschreibung derart ausgestaltet sein, dass die räumliche
Orientierung des Transportschlittens beim Beladen mit einem Bauelement
im Beladebereich und die räumliche
Orientierung des Transportschlittens beim Abholen des Bauelements
im Abholbereich relativ zueinander gedreht sind. Dabei kann die
räumliche
Orientierung des Transportschlittens im Beladebereich und die räumliche
Orientierung des Transportschlittens beim Abholen des Bauelements
insbesondere um eine in einer Oberflächenebene des Transportschlittens
liegende Drehachse gegeneinander verdreht sein. Diese Drehachse
kann beispielsweise eine Längsachse des
Transportschlittens sein, entlang welcher der Transportschlitten
bewegt wird.
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Dies
bedeutet, dass der Transportschlitten beim Transport vom Beladebereich
zum Abholen der Bauelemente im Abholbereich nicht nur parallel verschoben
wird. Auf diese Weise kann die Anordnung des Transportschlittens
besser sowohl an die Beladeeinrichtung als auch beim Abholen der
abgelegten Bauelemente aus dem Abholbereich angepasst werden. So
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass beim Beladen der Bauelemente
auf den Transportschlitten dieser so orientiert ist, dass die Ablagefläche für das Bauelement
horizontal orientiert ist. Das Abholen kann beispielsweise dann
mit einer vertikal orientierten Oberfläche des Abholbereichs erfolgen, so
dass beim Transport vom Belade- zum Abholbereich der Transportschlitten
um 90° Grad
gedreht wird. Weiterhin kann beim Abholen der Transportschlitten
gegenüber
der Orientierung beim Beladen auch um 180° Grad gedreht sein, so dass
die Bauelemente, z. B. nach einem Deaktivieren der jeweiligen Haltevorrichtungen
der einzelnen Ablagestellen oder der einen Ablagestelle quasi „nach unten" fallen, beispielsweise
auf einen weiteren Transportschlitten oder auf den oder die Greifer
eines Bestückkopfs.
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Die
Zuführeinrichtung
kann derart ausgestaltet sein, dass der Transportschlitten eine
Längsachse aufweist,
entlang der er bei seiner Bewegung zwischen Beladebereich und Abholbereich
bewegt wird, wobei der Transportschlitten im Rahmen der Bewegung
nach dem Beladen mit einem Bauelement im Beladebereich bis zum Abholen
des Bauelements im Abholbereich um seine Längsachse gedreht wird. Zusätzlich zu
dieser Drehung um die Längsachse kann
er weiterhin auch um eine weitere Drehachse gedreht werden. Dies
bedeutet, dass der Transportschlitten vom Belade- zum Abholbereich
quasi eine überlagerte
Bewegung aus einer Linearverschiebung und einer Drehbewegung durchführt.
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Dabei
kann die Transporteinrichtung, mittels welcher der Transportschlitten
vom Beladebereich zum Abholbereich bringbar ist oder gebracht wird, derart
ausgestaltet sein, dass die Drehung des Transportschlittens durch
die Ausgestaltung der Transporteinrichtung bewirkt wird. So kann
die Transporteinrichtung beispielsweise als eine lineare Schiene
oder Führung
ausgestaltet sein, entlang welcher der Transportschlitten läuft bzw.
geführt
wird. Durch eine entsprechende Verwindung der Transportschiene oder
Führung
kann dann beispielsweise eine Drehung des Transportschlittens während des
Verschiebens entlang der Schiene erreicht werden.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum
Zuführen
von Bauelementen zu einem Bestückautomaten
zur Bestückung
von Substraten mit den Bauelementen mittels einer Zuführeinrichtung,
umfassend die Schritte:
Entnehmen eines Bauelements von einer
im Wesentlichen ebenen Anordnung von Bauelementen und Ablegen des
Bauelements auf einer Ablagestelle eines in einem Beladebereich
befindlichen Transportschlittens,
bewegen des Transportschlittens
von dem Beladebereich zu einem Abholbereich,
abholen des Bauelements
aus dem Abholbereich durch einen Bestückkopf des Bestückautomaten oder
durch eine Übernahmeeinrichtung,
wobei
das Bauelement während
der Bewegung des Transportschlittens vom Beladebereich zum Abholbereich
auf dem Transportschlitten lösbar
fixiert ist.
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Dabei
kann der Bestückautomat,
der Bestückkopf
des Bestückautomaten
bzw. die Übernahmeeinrichtung
jeweils gemäß der vorangegangenen Beschreibung
ausgebildet sein.
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Durch
die lösbare
Fixierung des Bauelements auf dem Transportschlitten während des Transports
vom Belade- zum Abholbereich wird eine sicherere Zuführung des
Bauelements zum Bestückautomaten
erreicht.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass das Bauelement vor dem Bewegen des Transportschlittens von
dem Beladebereich zu dem Abholbereich auf dem Transportschlitten
fixiert wird und nach der Bewegung diese Fixierung wieder gelöst wird.
Die lösbare Fixierung
des Bauelement kann beispielsweise durch eine Halteeinrichtung gemäß der vorangegangenen
Beschreibung erreicht werden.
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Weiterhin
kann während
der Bewegung des Transportschlittens von dem Beladebereich zu dem Abholbereich
der Transportschlitten gedreht werden. Dabei kann diese Drehung
beispielsweise mit den Mitteln und gemäß den Ausgestaltungsmöglichkeiten durchgeführt werden,
wie sie in der vorangegangenen Beschreibung beschrieben sind.
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Weiterhin
kann im Rahmen des genannten Verfahrens vorgesehen sein, dass die
Zuführeinrichtung,
der Transportschlitten und/oder die Transporteinrichtung gemäß der vorangegangenen
Beschreibung ausgestaltet sein können.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen befinden sich in den Unteransprüchen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
Beispiel für
eine Bauelementzuführung
von einem Wafer zu einem Bestückautomaten über einen
Transportschlitten;
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2a und
b: Detailansichten des in 1 dargestellten
Transportschlittens;
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3a:
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer
Bauelementzuführung
von einem Wafer zu einem Bestückautomaten
mittels eines Transportschlittens beim Beladen des Transportschlittens;
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3b:
Bauelementzuführung
gemäß 3a mit
Transportschlitten im Abholbereich für den Bestückautomaten.
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1 zeigt
eine Zuführeinrichtung
zum Transport von Bauelementen 16 zu einem Bestückautomaten 60 mittels
eines Transportschlittens 30 in einer Ansicht von oben.
Die Bauele mente 16 befinden sich auf einer Trägerfolie 10,
wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht alle Bauelemente 16 auf der Trägerfolie 10 mit einem
Bezugszeichen versehen sind. Die Trägerfolie 10 lässt sich
entlang des Pfeils 12 in eine Y-Richtung und entlang des Pfeils 14 in
eine X-Richtung horizontal verschieben.
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Der
Transportschlitten 30 befindet sich in 1 in
einem Beladebereich 24. Er weist, wie in der Detailansicht
in 1 dargestellt, einen linken Ablagebereich 31,
einen mittleren Ablagebereich 33 und einen rechten Ablagebereich 35 auf,
wobei der linke Ablagebereich 31 eine linke Ansaugöffnung 32,
der mittlere Ablagebereich 33 eine mittlere Ansaugöffnung 34 und
der rechte Ablagebereich 35 eine rechte Ansaugöffnung 36 umfasst.
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Mittels
einer Transportschiene 50 ist der Transportschlitten 30 vom
Beladebereich 24 zu einem Abholbereich 52 bewegbar,
welcher innerhalb des Bestückautomaten 60 befindlich
ist. Der Bestückautomat 60 umfasst
einen Bestückkopf 62,
welcher einen Greifer aufweist, mit welchem ein Bauelement zu einem
bestimmten Punkt einer Leiterplatte 70 transportierbar
und dort ablegbar ist. Die Leiterplatte 70 befindet sich
dabei in einem Bestückbereich des
Bestückautomaten 60.
Der Bestückkopf 62 ist
an einem Portalarm 64 beweglich befestigt, wobei der Portalarm 64 wiederum
entlang eines linken Trägers 67 und
rechten Trägers 66 bewegbar
ist. Über
die Bewegung des Bestückkopfs
am Portal 64 und des Portals 64 entlang der Träger 66, 67 kann
ein Bauelement an einer beliebigen Stelle im Abholbereich 52 abgeholt
und auf der Leiterplatte 70 abgesetzt werden. Die Leiterplatte 70 wird
entlang zweier Leiterplattentransportschienen 72 in den
Bestückautomaten
zum Bestückplatz
transportiert und nach erfolgter Bestückung auch wieder aus dem Bestückbereich und
dem Bestückautomaten
entfernt.
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Die
Zuführeinheit
weist weiterhin einen Beladekopf 20 auf, welcher entlang
einer Beladeschiene 22 beweglich ist. Zum Beladen des Transportschlittens 30 wird
die Substratfolie 10 dann so entlang der X-Achse 14 und
Y-Achse 12 bewegt, dass unterhalb des Beladekopfs in der
in 1 eingezeichneten Position das abzuholende Bauelement
platziert ist. Dieses Bauelement wird dann mittels eines Greifers
des Beladekopfs 20 gemäß einer
der aus dem Stand der Technik bekannten Methoden von der Substratfolie abgehoben.
Danach bewegt sich der Beladekopf 20 entlang der Beladeschiene 22 so,
dass das Bauelement sich oberhalb des Transportschlittens 30 befindet.
Dieser wird dann innerhalb des Beladebereichs so verschoben, dass
der gewünschte
Ablageplatz 31, 33, 35 unterhalb des
Bauelements liegt. Dann wird das Bauelement auf diesem ausgewählten Ablageplatz
abgelegt. In dieser Weise können
dann insgesamt drei Bauelemente auf dem Transportschlitten abgelegt
werden.
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Über eine
in 1 nicht eingezeichnete Pumpenanordnung wird dann
ein Luftstrom durch die Ansaugöffnungen 32, 34, 36 erzeugt,
mittels welchem die auf den Ablagestellen 31, 33, 35 befindlichen
Bauelemente angesaugt werden und auf der jeweiligen Ablagestelle 31, 33, 35 fixiert
sind. Danach wird der Transportschlitten 30 entlang der
Transportschiene 50 in den Abholbereich 52 bewegt.
Dort wird durch ein Abschalten der Pumpenanordnung, und einem gegebenenfalls
nachfolgenden Belüften,
die Fixierung der Bauelemente 16 auf den Ablagestellen 31, 33, 35 gelöst oder
gelockert. Danach werden die Bauelemente nacheinander vom Bestückkopf 62 abgeholt
und auf der Leiterplatte 70 deponiert. Der Bestückkopf kann
beispielsweise mehrere Saugpipetten aufweisen, so dass alle drei
Bauelemente in einem Abholvorgang mittels dreier verschiedener Pipetten
des Bestückkopfs 62 nacheinander
oder gleichzeitig vom Transportschlitten abgeholt werden und in
einem Bestückvorgang
nacheinander oder gleichzeitig auf der Leiterplatte 70 deponiert
werden.
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2a zeigt
eine Seitenansicht des Transportschlittens 30 mit den Ablagebereichen 31, 33, 35 und
den zugehörigen
Ansaugöffnungen 32, 34, 36. Unterhalb
jeder der Ansaugöffnungen 32, 34, 36 und mit
dieser verbunden befindet sich ein im We sentlichen kugelförmiger Hohlraum 40, 43, 46,
in welchem sich ein jeweils auf einer Feder 42, 45, 48 gelagertes Kugel-Ventilelement 41, 44, 47 befindet. Über ein Luftkanalsystem 38 sind
die Hohlräume 40, 43, 46 mit
einer Pumpe 39 verbunden. In der in 2a dargestellten
Ausgestaltung besteht ein geöffneter
Luftkanal von jeder der Ansaugöffnungen 32, 34, 36 zur Pumpe 39.
In der Darstellung von 2a ist die Pumpenanordnung 39 deaktiviert,
so dass das dargestellte Luftsystem nicht von Luft durchströmt wird.
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2b zeigt
den Transportschlitten 30 aus 2a mit
entsprechendem Luftsystem bei einem aktivierten Zustand der Pumpenanordnung 39 und darauf
befindlichen Bauelementen 16 auf dem linken Ablagebereich 31 und
dem rechten Ablagebereich 35. Der mittlere Ablageplatz 33 ist
unbelegt. Dabei erfolgte das Aktivieren der Pumpe 39 nachdem
die Bauelemente 16 auf Ihren Ablageplätzen 31, 35 abgelegt
wurden. Die abgelegten Bauelemente 16 auf dem linken Ablageplatz 31 und
dem rechten Ablageplatz 35 führen zu einem Verschluss der
jeweiligen Ansaugöffnungen 32, 36.
Dadurch entstand nach der Aktivierung der Pumpe 39 nur
ein relativ geringer Luftstrom durch die zugehörigen Hohlräume 40, 46, welche
nicht genügten,
um die Kugeln 41, 47 innerhalb der Hohlräume 40, 46 nach
unten zu ziehen. Damit bleiben die mit Bauelementen 16 belegten
Ansaugöffnungen 32, 36 mit
der Pumpe 39 verbunden, wobei die Bauelemente 16 dann
durch den so entstehenden Unterdruck im Bereich der Ansaugöffnungen 32, 36 auf
ihren Ablagestellen 31, 35 fixiert werden.
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Die
mittlere Ansaugöffnung 34 ist
nicht durch ein Bauelement verschlossen, daher führt das Aktivieren der Pumpe
zu einem erheblichen Luftstrom durch diese Ansaugöffnung und
den mittleren Hohlraum 43, welcher die im mittleren Hohlraum 43 befindliche
Ventilkugel 44 gegen die Federkraft der Feder 45 nach
unten drückt
und so den Hohlraum nach unten verschließt. Damit wird der Luftkanal
von der mittleren Ansaugöffnung 34 zur
Pumpe 39 unterbrochen und es wird durch die Ansaugöffnung 34 keine Fehlluft
gezogen.
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Nachdem
die Bauelemente 16 auf diese Weise auf den Ablagestellen 31, 35 fixiert
sind, kann der Transportschlitten beispielsweise von einer Beladeposition
zu einer Abholposition bewegt werden.
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3 zeigt eine Abwandlung der in 1 dargestellten
Zuführeinrichtung
in einer Ansicht von oben. Dargestellt sind wiederum Bauelemente 116 auf
einer Trägerfolie 110,
die in einer X-Richtung 114 und einer Y-Richtung 112 bewegbar
ist. Auch hier sind wieder nicht alle Bauelemente 116 aus
Gründen der Übersichtlichkeit
nicht mit einem Bezugszeichen versehen.
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Die
Bauelemente 116 können
von der Trägerfolie 110 über einen,
in diesem Fall drehbar gelagerten, Abholkopf 120 abgeholt
und auf einem Transportschlitten 130 deponiert werden.
Dieser Transportschlitten 130 ist in 3a in
einer vertikalen Position eingezeichnet und daher von der Seite
gesehen.
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Der
in 3a in einem Beladebereich 124 befindliche
Transportschlitten 130 ist mittels einer Transportschiene 150 von
dem Beladebereich 124 in einen Abholbereich 152 für einen
Bestückkopf 162 eines
Bestückautomaten 160 bringbar.
Dabei ist die Transportschiene 150 zwischen dem Beladebereich 124 und
dem Abholbereich 152 derart verwunden, dass der Transportschlitten 130 bei
der Bewegung vom Beladebereich zum Abholbereich 152 eine
Drehung um 90° Grad
macht. Der im Beladebereich 124 vertikal positionierte
Transportschlitten 130 hat dann eine horizontale Position
im Abholbereich 152, so dass auf dem Transportschlitten 130 abgelegte
Bauelemente 116 von oben vom Bestückkopf 162 abgeholt
werden können.
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Analog 1 befindet
sich der Bestückkopf 162 wiederum
an einem Portalarm 164, welcher wiederum entlang zweier
Transportschienen 166, 167 bewegbar ist. Die Bauelemente 116 werden
dann vom Bestückkopf 162 auf
einem entlang von Transportschienen 172 bewegbaren Leiterplattensubstraten 170 abgesetzt.
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Der
Transportschlitten 130 ist wie der in 1 dargestellte
Transportschlitten 30 ausgebildet und weist ebenfalls drei
Ansaugöffnungen
und drei entsprechende Ablagestellen für Bauelemente auf. Zum Beladen
des Transportschlittens wird dann eine entsprechende Pumpenanordnung
aktiviert, so dass ein Luftstrom durch die Ansaugöffnungen
entsteht. Danach wird die Substratfolie 110 so unterhalb
des Beladekopfs 120 platziert, dass ein Bauelement 116 von
diesem abgehoben werden kann. Durch Drehung des Beladekopfs 120 und
einer entsprechenden Absetz-Bewegung der Greifereinheit des Beladekopfs
wird das Bauelement dann in vertikaler Position auf einer Abladestelle
des Transportschlittens abgelegt. Diese Ablagestelle wurde durch
eine entsprechende Bewegung des Transportschlittens 130 innerhalb
des Beladebereichs 124 unter den Greifer des Beladekopfs 120 bewegt.
Auf diese Weise werden die drei Beladestellen des Transportschlittens 130 beladen.
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3b zeigt
die Anordnung aus 3a mit den entsprechenden Bezugszeichen,
nachdem der Transportschlitten 130 in den Abholbereich 152 bewegt
wurde. Der Transportschlitten 130 hat nun durch die Verwindung
der Transportschiene 150 jetzt eine horizontale Lage, so
dass in 3b die abgelegten Bauelemente 116 auf
dem Transportschlitten 130 von oben sichtbar sind. Diese
können
nun vom Bestückkopf 162 abgeholt
und vergleichbar wie unter 1 beschreiben,
auf dem Leiterplattensubstrat 170 abgesetzt werden.
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In 3b ist
der Beladekopf 120 wiederum in der nach unten gedrehten
Position dargestellt und zum Abholen eines neuen Bauelements 116 bereit. Mit
der in den 3a und b dargestellten Ausgestaltung
lässt sich
damit eine Linearbewegung des Beladekopfs 120 vermeiden,
und so ein schnelleres Beladen des Transportschlittens 130 erreichen,
ohne den Abholvorgang durch den Bestückkopf 162 verändern zu
müssen.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es, über
einen mit ein oder mehreren Halteeinrichtungen versehenen Transportschlitten,
Bauelemente von einer Zuführeinheit
zu einem Bestückau tomaten
in zuverlässigerer,
sicherer, besserer und schnellerer Weise zu transportieren. Ein
Grund dafür
ist, dass durch die Halteeinrichtung bzw. die Halteeinrichtungen
und die dadurch erreichte Fixierung der transportierten Bauelemente
die Beschleunigungen für
den Transportschlitten größer gewählt werden
können
und dabei eine stabile Lage der Bauelemente auf dem Transportschlitten
gewährleistet
bleibt. Demzufolge ermöglicht
dies auch ein zuverlässigeres,
sicheres, besseres und schnelleres Abholen im Bestückautomaten
oder ein zuverlässigeres,
sicheres, besseres und schnelleres Übergeben der Bauelemente an eine
andere Einheit.