DE102008051947B3

DE102008051947B3 - Zuführeinrichtung zum Zuführen von Bauteilen zu einem Bestückautomaten

Info

Publication number: DE102008051947B3
Application number: DE200810051947
Authority: DE
Inventors: Gerhard Pingist
Original assignee: Siemens Electronic Assembly Systems GmbH and Co KG
Current assignee: ASMPT GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2028-10-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführeinrichtung (100, 200) zum Zuführen von Bauteilen (136, 236) zu einem Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit den Bauteilen (136, 236), umfassend: - einen Bauelementträger (134, 234) mit zu bestückenden Bauteilen (136, 236) auf einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelementträgers (134, 136); - einen Bestückkopf (140, 240) zum Ablegen eines der zu bestückenden Bauteile (136, 236) auf einem im Bestückautomaten befindlichen Substrat; - wobei in einem Direkt-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) ein Bauelement (136, 236) direkt durch den Bestückkopf (140, 240) vom Bauelementträger (134, 234) abholbar ist, sowie - in einem Wende-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) ein Bauelement (136, 236) von einer Wende-Einheit (150, 250) vom Bauelementträger (134, 234) abnehmbar und an dem Bestückkopf (140, 240) übergebbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Bauteilen zu einem Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit den Bauteilen, umfassend:

– einen Bauelementträger mit zu bestückenden Bauteilen auf einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelementträgers, und
– einen Bestückkopf zum Ablegen eines der zu bestückenden Bauteile auf einem im Bestückautoamten befindlichen Substrat,
– wobei die Zuführeinrichtung in einem Direkt-Zuführ-Modus und in einem Wende-Zuführ-Modus betreibbar ist.

Derartige Zuführeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
So offenbart beispielsweise die DE 102 03 601 A1 eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Halbleiter-Chips zu einem Bestückautomaten. Dabei werden Bauelemente von einer Transfer-Einrichtung von einer Folie abgenommen und an den Bestückkopf des Bestückautomaten übergeben. Dabei können die Bauelemente beispielsweise in einem Wende-Modus von einem drehbaren Transferkopf aufgenommen werden. Nach einer Drehung des Transferkopfes um 180° ist das Bauelement dann von einer Pipette des Bestückkopfes von diesem Transferkopf abgenommen. Das Bauelement befindet sich dann mit der ursprünglichen Oberseite nach unten am Bestückkopf; es wurde also quasi durch den Transfer gewendet. In anderen Anwendungen ist es notwendig, dass das Bauelement in der gleichen Orientierung, in welcher es auf der Transportfolie lag, auch am Bestückkopf gehalten wird. In diesem Fall ist in der DE 102 03 601 A1 ein zweiter Transferkopf so vorgesehen, dass das Bauelement vom ersten Transferkopf von der Transportfolie abgenommen wird, durch entsprechende Drehung des Transferkopfes sowie des zweiten Transferkopfes von dem ersten an den zweiten Transferkopf übergeben wird und dann vom zweiten Transferkopf durch entsprechende Drehung an dem Bestückkopf übergeben wird.
Weiterhin offenbart die US2003/0071109 einen Wafer-Feeder für einen Bestückautomaten, der sowohl im „Flip-Chip”- als auch im „Die-Attach”-Modus betreibbar ist, wobei im ersteren Modus ein zusätzlich ein Transferkopf eingesetzt wird und im zweiteren Modus die Bauelemente direkt durch den Bestückkopf vom Wafer abgeholt werden.
Es ist ein Nachteil des Standes der Technik, dass eine derartige Zuführeinrichtung apparativ aufwändig und mit einer komplexen Steuersoftware versehen sein muss. Zudem benötigt speziell der Vorgang zum Übergeben eines Bauelements in der ursprünglichen Orientierung an dem Bestückkopf relativ viel Zeit und Steuerungs- und/oder Regelungsaufwand.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein von einem Träger abgenommenes Bauelement sowohl gewendet als auch in der ursprünglichen Orientierung an einem Bestückkopf anbringbar ist und welche einfacher aufgebaut und/oder betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Bauteilen zu einem Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit den Bauteilen, umfassend:

– einen Bauelementträger mit zu bestückenden Bauteilen auf einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelement-Trägers,
– einen Bestückkopf zum Ablegen eines der zu bestückenden Bauteile auf einem im Bestückautomaten befindlichen Substrat,
– wobei in einem Direkt-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung ein Bauelement direkt durch den Bestückkopf vom Bauelementträger abholbar ist oder abgeholt wird, sowie
– in einem Wende-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung ein Bauelement von einer Wende-Einheit vom Bauelementträger abnehmbar und an den Bestückkopf übergebbar ist oder vom Bauelementträger abgenommen und an den Bestückkopf übergeben wird,
– wobei weiterhin der Bauelementträger (134, 234) im Direkt-Zuführ-Modus in einer ersten vertikalen Position und im Wende-Zuführ-Modus und einer zweiten vertikalen Position befindlich ist.

In der vorliegenden Beschreibung wird allgemein diejenige Seite eines Bauelements als seine Oberseite bezeichnet, welche vom Bauelementträger weg weist, wenn sich das Bauelement auf dem Bauelementträger befindet. Somit wird als Oberseite die Seite des Bauelements bezeichnet, welches die Oberseite ist, wenn es auf dem Bauelementträger liegt. Als Unterseite des Bauelements wird entsprechend die der Oberseite gegenüberliegende Seite bezeichnet.
Der Direkt-Zuführ-Modus kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Oberseite eines Bauelements, wenn es sich auf dem Bauelementträger befindet und nach dem es vom Bestückkopf abgeholt wurde, im wesentlichen in die gleiche Richtung im Raum zeigt. Weiterhin kann der Direkt-Zuführ-Modus auch derart ausgestaltet sein, dass die Oberseite bzw. die Oberflächen-Normale des Bauelements nach dem Abholen durch den Bestückkopf in Richtung auf den Bestückkopf zeigt.
Der Wende-Zuführ-Modus kann derart ausgestaltet sein, dass die Oberfläche eines Bauelements, wenn es sich auf dem Bauelementträger befindet und nachdem es an den Bestückkopf übergeben wurde, in entgegengesetzte Richtungen weist. Er kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Oberseite bzw. die Oberflächen-Normale des Bauelements, nachdem es an den Bestückkopf übergeben wurde, weg vom Bestückkopf weist.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Zuführeinrichtung mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringertem Aufwand insbesondere im Direkt-Zuführ-Modus betreibbar ist. Damit wird der allgemeine apparative Aufwand für die Zuführeinrichtung gegenüber dem Stand der Technik geringer.
Der Bauelementträger kann beispielsweise eine Trägerfolie zur Aufnahme von gehäusten und/oder ungehäusten Bauelementen, beispielsweise Halbleiter-Bauelementen, sein. Die Folie kann dabei beispielsweise eine Klebeschicht zur besseren Haftung der Bauelemente an der Folie aufweisen. Die Trägerfolie kann aber auch ohne eine solche Klebeschicht ausgestaltet sein, um die Bauelemente einfacher von der Folie abnehmen zu können. Weiterhin können Bauelementträger auch verschiedenartigste platten- und/oder tablettförmige Ablagen mit zumindest im Bereich der abgelegten Bauteile im Wesentlichen ebener Oberfläche sein.
Der Bauelementträger kann dabei so ausgestaltet sein, dass mehrere Bauteile auf der im Wesentlichen ebenen Oberfläche befindlich sind oder sein können.
Als im Wesentlichen eben wird eine Oberfläche bezeichnet, welche im Rahmen der branchenüblichen Herstell- und Arbeitsbedingungen eben ausgestaltet ist. Die Abweichungen von der Ebene können beispielweise 20, bevorzugt 10, weiter bevorzugt 5 Bauelement-Dicken betragen.
Weiterhin kann zum Vereinfachen des Abnehmens von Bauelementen vom Bauelementträger eine Abhebe-Hilfs-Einheit auf der dem Bestückkopf im Direkt-Abnahme-Modus oder der Wende-Einheit im Wende-Zuführ-Modus gegenüberliegenden Seite des Bauelementträgers vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft kann eine solche Abhebe-Hilfs-Einheit bei der Verwendung solcher Bauelementträger vorgesehen sein, bei welchen die Bauelemente auf einem elastischen oder biegsamen Material, wie beispielsweise einer Kunststoff-Folie oder ähnlichen Folie, abgelegt sind. Insbesondere bei solchen Materialien bzw. Folien, welche zusätzlich mit einer Haft- oder Klebe-Schicht zum Fixieren der Bauelemente versehen sind, kann eine solche Abhebe-Hilfs-Einheit vorgesehen sein, um das Abheben eines Bauelements durch den Bestückkopf bzw. die Wende-Einheit zu unterstützen.
Die Abhebe-Hilfs-Einheit kann z. B. eine oder mehrere Ausstoß-Nadeln aufweisen, mit welchen ein Bauelement von unten angehoben werden kann und so von Bestückkopf oder Wende-Einheit einfacher oben von dem Bauelementträger abnehmbar ist. Das Anheben eines Bauelements durch die Abhebe-Hilfs-Einheit kann dabei z. B. zumindest eine gewisse Zeit lang synchron zum Abheben des Bauelements durch Bestückkopf oder Wendeeinheit erfolgen.
Der Bestückkopf kann beispielsweise als Einfachbestückkopf mit einem Greifer zum Aufnehmen, Transportieren und Ablegen eines Bauelements ausgestaltet sein. Weiterhin kann der Bestückkopf auch als Mehrfachbestückkopf mit mehreren Greifern jeweils zum Aufnehmen, Transportieren und Ablegen eines Bauelements ausgestaltet sein. Dabei kann der Bestückkopf beispielsweise als Revolverkopf mit einem drehbar gelagerten Träger ausgestaltet sein, auf welchem sich mehrere oder alle der Greifer befinden. Zudem kann der Bestückkopf auch als so genannter Matrix-Kopf ausgestaltet sein, bei welchem mehrere parallel ausgerichtete Greifeinheiten für Bauelemente an einem nicht drehbar (also z. B. starr verbunden oder verschiebbar angebracht) mit dem Bestückkopf verbundenen Träger angebracht sind.
Der Bestückkopf ist derart ausgebildet und angebracht, dass mit ihm ein oder mehrere Bauelemente von der Zuführeinrichtung übernommen werden können. Mittels des Bestückkopfes werden diese Bauelemente dann zu den entsprechend zugeordneten Plätzen auf ein im Bestückautomaten befindliches Substrat transportiert und durch den Bestückkopf dort abgesetzt.
Die Wende-Einheit kann beispielsweise einen Wende-Kopf umfassen, mit welchem ein Bauelement vom Bauelementträger abgenommen wird bzw. abnehmbar ist und an den Bestückkopf übergeben wird bzw. übergebbar ist. Weiterhin kann die Wende-Einheit auch als Wende-Kopf ausgebildet sein, mit welchem ein Bauelement vom Bauelementträger abgenommen wird bzw. abnehmbar ist und an den Bestückkopf übergeben wird bzw. übergebbar ist.
Zur Realisierung der zwei vorstehend genannten Modi der Zuführeinrichtung kann diese derart ausgebildet sein, dass der Bauelementträger im Direkt-Zuführ-Modus in einer ersten vertikalen Position und im Wende-Zuführ-Modus in einer zweiten vertikalen Position befindlich ist, wobei insbesondere die Oberfläche des Bauelementträgers in der ersten und der zweiten vertikalen Position eine unterschiedliche Lage senkrecht zur Oberfläche des Bauelementträgers aufweist.
Mit dieser Ausgestaltung kann erreicht werden, dass der Bestückkopf des Bestückautomaten in beiden Modi im Betrieb in zumindest ungefähr der gleichen Höhenlage bleiben kann. Diese Höhenlage kann beispielsweise so gewählt werden, dass beim Bauelementträger in der ersten vertikalen Position ein Bauelement direkt durch den Bestückkopf vom Bauelementträger abholbar ist. Die zweite vertikale Position kann dann derart gewählt sein, dass der Bestückkopf in der im Wesentlichen gleichen Höhenlage wie im Direkt-Zuführ-Modus ein Bauelement von der Wende-Einheit übernehmen kann. Durch den zusätzlichen Platzbedarf und Arbeitsbereich der Wende-Einheit kann ein Bauelementträger z. B. in der zweiten vertikalen Position weiter vom Bestückkopf entfernt sein als in der ersten vertikalen Position.
Um einen einfacheren Wechsel zwischen dem Direkt-Zuführ-Modus und dem Wende-Zuführ-Modus erreichen zu können, kann die Wende-Einheit an der Zuführeinrichtung lösbar fixiert sein oder an einem drehbar und/oder verschiebbar gelagerten Halter befestigt sein. Auf diese Weise kann die Wende-Einheit beispielsweise einfach durch Lösen der Fixierung entfernt werden und liegt so beim Betrieb des Direkt-Zuführ-Modus z. B. nicht mehr störend im Arbeitsbereich des Bauelementträgers und/oder des Bestückkopfs. Alternativ kann die Wende-Einheit auch beispielsweise durch eine entsprechende Mechanik aus dem Arbeitsbereich von Bestückkopf und/oder Bauelementträger gedreht und/oder verschoben werden, um dann ebenfalls im Direkt-Zuführ-Modus den Betrieb nicht zu behindern. Insbesondere kann im Zusammenhang mit den vorstehend genannten Ausgestaltungen die Wende-Einheit beispielsweise als Wende-Kopf ausgebildet sein.
Der Bauelementträger in der ersten vertikalen Position und der zweiten vertikalen Position kann im Wesentlichen in einer Lage übereinander befindlich sein. Das heißt, die beiden genannten Positionen unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch ihre vertikale Lage, während die horizontale Position im Wesentlichen die gleiche bleibt. Dabei muss natürlich berücksichtigt werden, dass der Bauelementträger in horizontaler Position verschiebbar angeordnet sein kann, um die Abnahme verschiedener Bauelemente vom Bauelementträger zu vereinfachen.
Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Richtung als vertikal bezeichnet, wenn sie senkrecht zur im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelementträgers ist, während eine Richtung als horizontal bezeichnet wird, wenn sie parallel zur im Wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelementträgers verläuft.
Die Zuführeinrichtung kann weiterhin derart ausgestaltet sein, dass eine Hubeinrichtung zur Einstellung der vertikalen Position des Bauelementträgers vorgesehen ist. Wie vorstehend dargestellt, wird als vertikale Position des Bauelementträgers seine Lage parallel zur Oberflächen-Normalen der seiner im Wesentlichen ebenen Oberfläche bezeichnet. Durch eine solche Hubeinrichtung können beispielsweise verschiedene Positionen des Bauelementträgers derart eingestellt werden, dass in einer ersten Einstellung der Hubeinrichtung ein Bauelement direkt vom Bestückkopf vom Bauelementträger abholbar ist und in einer zweiten Einstellung der Hubeinrichtung ein Bauelement von dem Wendekopf vom Bauelementträger abnehmbar und an den Bestückkopf übergebbar ist. Dabei können der Bestückautomat und der Bestückkopf derart ausgestaltet sein, dass in beiden vorstehend genannten Fällen der Bestückkopf eine vergleichbare Position, insbesondere eine vergleichbare vertikale Position einnimmt bzw. einnehmen kann.
Weiterhin kann eine Antriebseinheit zur im Wesentlichen horizontalen Bewegung eines in der Zuführeinrichtung befindlichen Bauelementträgers vorgesehen sein. Mittels einer solchen Antriebseinheit kann der Bauelementträger dann in horizontaler Ebene, also parallel zu seiner im Wesentlichen ebenen Oberfläche, verschoben werden, um beispielsweise verschiedene Bauelemente an in einen Zugriffsbereich der Wende-Einheit oder des Bestückkopfs bewegen zu können.
Im Falle einer solchen Antriebseinheit kann die Hubeinrichtung dann derart ausgestaltet sein, dass die Hubeinrichtung beim Heben bzw. Senken des Bauelementträgers die Antriebseinheit entsprechend mitbewegt. Weiterhin kann die Hubeinrichtung derart vorgesehen sein, dass beim Heben bzw. Senken eines in der Zuführeinrichtung befindlichen Bauelementträgers die Position der Antriebseinheit für die horizontale Bewegung des Bauelementträgers in der Zuführeinrichtung im Wesentlichen unverändert bleibt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Zuführeinrichtung eine Halteeinrichtung zur lösbaren Fixierung des Bauelementträgers aufweisen, wobei der Bauelementträger in dem Direkt-Zuführ-Modus der Zuführeinheit in einer ersten Halteposition der Halteeinrichtung lösbar fixiert oder fixierbar ist und in dem Wende-Zuführ-Modus der Zuführeinheit in einer zweiten Halteposition der Halteeinrichtung lösbar fixiert ist.
Die Halteeinrichtung kann beispielsweise als mechanische Klemmeinrichtung, beispielsweise in Verbindung mit einer Ablagefläche für den Bauelementträger ausgestaltet sein. Weiterhin kann die Halteeinrichtung beispielsweise auch als Einschub-Schiene zum Einschieben eines Bauelementträgers vorgesehen sein. Statt der Einschub-Schiene können beispielsweise auch mehrere Nuten vorgesehen sein, in welche beispielsweise der Rand eines Bauelementträgers fixierbar ist. Die lösbare Fixierung kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass der Bauelementträger dadurch beispielsweise in allen Richtungen fixiert ist oder auch nur in vertikaler Richtung (also senkrecht zu seiner im Wesentlichen ebenen Oberfläche) fixiert ist.
Die Zuführeinrichtung kann dabei derart ausgestaltet sein, dass in der ersten Halteposition der Bauelementträger in der ersten vertikalen Position und in der zweiten Halteposition der Bauelementträger in der zweiten vertikalen Position befindlich ist. Damit lässt sich auch mit dieser Ausgestaltung beispielsweise erreichen, dass der Bestückkopf des Bestückautomaten sowohl im Direkt-Zuführ-Modus als auch im Wende-Zuführ-Modus in einem gleichen oder zumindest ähnlichen horizontalen Arbeitsbereich bewegbar ist, während er Bauelemente von der Zuführeinrichtung abholt und zum Substrat transportiert, um diese dort abzusetzen.
Beispielsweise in dem Falle, in welchem eine Hubeinrichtung in der Zuführeinrichtung zur Einstellung der vertikalen Position vorgesehen ist, kann die Halteeinrichtung auch nur eine Position zur lösbaren Fixierung des Bauelementträgers gemäß der vorliegenden Beschreibung aufweisen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Umrüsten einer Zuführeinrichtung gemäß der vorliegenden Beschreibung von dem Direkt-Zuführ-Modus in den Wende-Zuführ-Modus, aufweisend die folgenden Schritte:

– Entfernen eines ersten Bauelementträgers aus einer Direkt-Zuführ-Modus-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen durch den Bestückkopf,
– bringen eines zweiten Bauelementträgers, oder des ersten Bauelementträgers in eine Wende-Modus-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen durch die Wende-Einheit, und
– bringen der Wende-Einheit in eine Wende-Einheits-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen von dem in der Wende-Modus-Arbeitsposition befindlichen Bauelementträger.

Das vorstehend beschriebene Verfahren weist den Vorteil auf, dass es durch die Möglichkeit, ein Bauelement im Direkt- Zuführ-Modus direkt vom Bauelementträger durch den Bestückkopf abholen zu können, ebenfalls die Möglichkeit bietet, die Zuführeinheit mechanisch einfacher aufzubauen. Durch die Möglichkeit, durch Bringen des Bauelementträgers von der Direkt-Zuführ-Modus-Arbeitsposition in die Wende-Modus-Arbeitsposition ist weiterhin ein einfacheres Umrüsten der Zuführeinrichtung zwischen den Modi möglich.
Dabei kann die Direkt-Modus-Arbeitsposition beispielsweise der ersten vertikalen Position des Bauelementträgers und die Wende-Modus-Arbeitsposition beispielsweise der zweiten vertikalen Position entsprechen. Das Bringen der Wende-Einheit in die Wende-Einheits-Arbeitsposition kann beispielsweise durch Einbauen der Wende-Einheit in die Zuführeinrichtung oder auch durch Schwenken und/oder Verschieben der Wende-Einheit in die Wende-Einheits-Arbeitsposition erfolgen.
Das Entfernen des ersten Bauelementträgers aus der Direkt-Modus-Arbeitsposition und Bringen in die Wende-Modus-Arbeitsposition kann beispielsweise durch Entfernen des ersten Bauelementträgers aus der ersten vertikalen Position und Bringen des ersten Bauelementträgers oder des zweiten Bauelementträgers in die zweite vertikale Position erfolgen. Dies kann beispielsweise mittels der Hubeinrichtung geschehen oder dadurch, dass die jeweiligen Bauelementträger beispielsweise in verschiedenen vertikalen Positionen entfernt und wieder in die Zuführeinrichtung eingebracht werden.
Weiterhin kann die Zuführeinrichtung auch entsprechend des vorstehend genannten Verfahrens zurück in den Direkt-Zuführ-Modus umgerüstet werden. Dabei werden die vorhergehend genannten Schritte entsprechend und in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
1A: Beispiel für eine Zuführeinrichtung im Direkt-Zuführ-Modus;
1B: Die in 1A dargestellte Zuführeinrichtung im Wende-Zuführ-Modus;
2A: Ein weiteres Beispiel für eine Zuführeinrichtung im Direkt-Zuführ-Modus;
2B: Die in 2A dargestellte Zuführeinrichtung im Wende-Zuführ-Modus.
1 zeigt ein erstes Beispiel für einen so genannten Wafer-Feeder 100 zur Zuführung von auf einer Folie 134 aufgebrachten Halbleiterbauelementen 136. Die Folie 134 ist in einem Spannring 132 gehaltert und bildet mit diesem zusammen ein Beispiel für einen Bauelementträger im Sinne der vorliegenden Beschreibung. Der Spannring 132 befindet sich in einer oberen Nut 114 eines zum Wafer-Feeder 100 gehörenden Halters 110. Der Halter 110 ist über ein Tragegestell 120 mit einem Antrieb 122 verbunden, mit welchem der Halter 110 mit samt dem Spannring 132, der Folie 134 und den Bauelementen 136 horizontal bewegbar ist.
In den vorliegenden Figuren entspricht eine horizontale Bewegung einer Bewegung in einer Ebene, die durch die in der in den Figuren eingezeichneten X-Richtung und einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Y-Richtung gebildet wird. Eine vertikale Bewegung entspricht in den Ausführungsbeispielen gemäß den vorliegenden Zeichnungen der darin eingezeichneten Z-Richtung.
Beim Betrieb des Wafer-Feeders 100 kann zum Beispiel ein zur Abholung bestimmtes Bauelement 136 unter einen Bestückkopf 140 eines Bestückautomaten gefahren werden. Der Bestückkopf weist eine Saugpipette 142 auf. Durch Absenken des gesamten Bestückkopfes 140 und/oder der Saugpipette 142 wird das aus gewählte Bauelement 136 dann von der Saugpipette 142 des Bestückkopfs 140 aufgenommen, zu einem im Bestückautomaten befindlichen Substrat transportiert und dort abgesetzt.
Der in 1A gezeichnete Zustand des Wafer-Feeders 100 entspricht einem Beispiel für eine im Direkt-Zuführ-Modus befindlichen Zuführeinheit gemäß der vorliegenden Beschreibung. Dabei befindet sich der Wafer (bestehend aus Spannring 132, Folie 134, und Bauelementen 136) in einer ersten vertikalen Position gemäß der vorliegenden Beschreibung. Zum Einstellen eines Wende-Zuführ-Modus oder Flip-Chip-Modus ist im Halter 110 eine zweite Nut 112 vorgesehen, in welchen der Wafer (132, 134, 136) bringbar ist, um Bauelemente im Flip-Chip-Modus abzuholen.
1B zeigt den Wafer-Feeder 100 aus 1A, nachdem dieser in den Flip-Chip-Modus gebracht wurde. Dazu wurde der Wafer 132, 134, 136 aus der oberen Nut 114 des Halters 110 herausgezogen und in die untere Nut 112 des Halters 110 eingebracht. Der Flip-Chip-Modus ist ein Beispiel für einen Wende-Zuführ-Modus gemäß der vorliegenden Beschreibung.
Durch die Ausgestaltung der Nut ist der Wafer dann in vertikaler Richtung lösbar darin fixiert. Weiterhin wurde eine Wende- oder Flip-Einheit 150 in den Wafer-Feeder eingebaut. Diese Flipeinheit 150 weist einen Flipkopf 152 mit einer Saugpipette 154 auf, der zum Abnehmen eines Bauelements 136 von der Folie 134 ausgebildet ist. Dieser Flipkopf 152 ist um eine Drehachse 158 drehbar an einem Träger 156 befestigt, wobei die Drehung entlang des Pfeiles 159 erfolgen kann.
In diesem Wende-Zuführ- oder Flip-Modus wird ein ausgewähltes Bauelement 136 mit der Antriebseinheit 122 in die richtige horizontale Lage unterhalb des Flipkopfes 152 gebracht. Durch Absenken des Kopfes 152 und/oder der Saugpipette 154 des Flipkopfes 152 wird das entsprechende Bauelement 136 dann vom Flipkopf aufgenommen. Der Flipkopf 152 wird dann um die Achse 158 gemäß des Pfeiles 159 so gedreht, dass die Saugpipette 154 mit dem Bauelement 136 daran in vertikaler Z-Richtung nach oben weist. Dann wird das Bauelement von der Saugpipette 142 des Bestückkopfes 140 des Bestückautomaten abgenommen und zu dem für dieses Bauelement vorgesehenen Platz auf dem Substrat gebracht und dort abgesetzt. Dabei ist die Lage und Ausgestaltung der Nut 112 sowie der Wendeeinheit 150 derart vorgesehen, dass der Bestückkopf 140 beim Abholen des Bauelements 136 vom Flipkopf 152 sich in derselben Höhenposition befinden kann, wie beim in 1A dargestellten Abholen im Direkt-Zuführ-Modus.
Zur Befestigung der Flipeinheit 150 kann beispielsweise ein außerhalb der Zeichenebene liegender Tragerahmen vorgesehen sein, an dem beispielsweise auch die XY-Antriebseinheit 122 befestigt sein kann. Der Träger 156 kann daran beispielsweise drehbar, verschiebbar und/oder abmontierbar befestigt sein, um ihn beim Wechseln vom Flipmodus in den Direkt-Abnahme-Modus einfach aus dem Arbeitsbereich des Bestückkopfes 140 und/oder des Wafers 132, 134, 136 und Trägers 110 zu entfernen.
2A zeigt ein weiteres Beispiel für einen Wafer-Feeder 200, der ebenfalls wieder im Direkt-Zuführ-Modus (oder auch Die-Attach-Modus) dargestellt ist. Die Bezugszeichen entsprechender Elemente des Wafer-Feeders 200 und des Wafer-Feeders 100 gemäß den 1A und 1B entsprechen in 2A denjenigen des in den 1A und 1B dargestellten Wafer-Feeders 100 mit einer Addition von 100. Der Wafer-Feeder 200 weist wiederum einen Träger 210 mit einer Nut 212 auf. In die Nut 212 ist ein Spannring 232 für eine Folie 234 eingebracht, wobei sich Bauelemente 236 auf der Folie 234 befinden. Die Gesamtheit von Spannring 232, Folie 234 und Bauelementen 236 wird im Folgenden, wie schon bei 1A und 1B als ”Wafer” bezeichnet. Weiterhin ist in 2A eine Antriebseinheit 222 zur horizontalen Bewegung des Wafers 232, 234, 236 dargestellt.
Die Antriebseinheit 222 ist über eine Hubeinrichtung 220, 224 mit dem Träger 210 verbunden. Die Hubeinrichtung 220, 224 besteht aus einem mit der Antriebseinheit 222 verbundenen Tragearm 220 und einem vertikal (in Z-Richtung) dagegen beweglichen Hubelement 224. In 2A ist die Hubeinrichtung 220, 224 in einer oberen Stellung dargestellt, wobei diese ein Beispiel für eine erste vertikale Position gemäß der vorliegenden Beschreibung ist. Mittels der XY-Antriebseinheit 222 kann dann ein abzunehmendes Bauelement 236 in eine Position derart gefahren werden, dass es von einer Saugpipette 242 eines Bestückautomaten 240 abholbar und zu einem Substrat bringbar und dort absetzbar ist, wie dies bereits im Rahmen der 1A und 1B beschrieben wurde.
2B zeigt den in 2A dargestellten Wafer-Feeder 200 in einem Wende-Zuführ- oder Flip-Chip-Modus. Dabei wurde die Hub-Einrichtung 220, 224 in eine untere Position gefahren, die ein Beispiel für eine zweite vertikale Position gemäß der vorliegenden Beschreibung darstellt. Dazu wurde das Hubelement 224 der Hubeinrichtung entlang des Trageelements 220 abgesenkt und eine Transfereinheit 250 in die Zuführeinrichtung eingebaut.
Die Transfereinheit 250 weist einen Transfer- oder Flip-Kopf 252 mit einer Saugpipette 254 auf. Dieser Flip-Kopf 252 ist um eine Drehachse 258 entlang eines Pfeiles 259 drehbar gelagert und über die Drehachse 258 an einen Träger 256 befestigt. Der Träger kann dann wie bereits entsprechend in Zusammenhang mit 1B beschrieben, außerhalb der Zeichenebene mit einem entsprechenden Tragerahmen, an dem auch die Antriebseinheit 222 befestigt sein kann, verbunden sein.
Die Abnahme des Bauelements und Übergabe an den Bestückkopf 240 erfolgt analog zu den in 1B beschriebenen Verfahren.
In den in den 1A, 1B, 2A und 2B dargestellten Ausführungsbeispielen kann jeweils noch unterhalb der Folie 134, 234 des jeweiligen Bauelementträgers eine Ausstoß-Einheit angebracht sein, mit welchem die abzunehmenden Bauelemente 136, 236 zur Unterstützung des Abhebens angehoben werden können. Solche Ausstoßeinheiten können beispielsweise wie in der vorstehenden Beschreibung ausgeführt ausgestaltet sein.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Zuführeinrichtung, welche so ausgestaltet ist, dass durch zwei unterschiedliche vertikale Positionen für einen Bauelementträger die Zuführeinrichtung einfach und schnell sowie mit vereinfachtem mechanischen Aufwand zwischen einem Direkt-Zuführ-Modus (oder auch Die-Attach-Modus genannt) und einem Wende-Zuführ-Modus (auch Flip-Chip-Modus genannt) umgerüstet werden kann. Insbesondere vorteilhaft ist, dass im Direkt-Zuführ-Modus keine Zwischen- oder Wende-Elemente benötigt werden, um ein Bauelement vom Träger abzuholen und an einen Bestückkopf zu übergeben, sondern dass das Abholen des Bauelements vom Bauelementträger direkt durch den Bestückkopf durchführbar ist.

Claims

Zuführeinrichtung (100, 200) zum Zuführen von Bauteilen (136, 236) zu einem Bestückautomaten zum Bestücken von Substraten mit den Bauteilen (136, 236), umfassend: – einen Bauelementträger (134, 234) mit zu bestückenden Bauteilen (136, 236) auf einer im wesentlichen ebenen Oberfläche des Bauelementträgers (134, 234), – einen Bestückkopf (140, 240) zum Ablegen eines der zu bestückenden Bauteile (136, 236) auf einem im Bestückautomaten befindlichen Substrat, – wobei in einem Direkt-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) ein Bauelement (136, 236) direkt durch den Bestückkopf (140, 240) vom Bauelementträger (134, 234) abholbar ist, sowie – in einem Wende-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) ein Bauelement (136, 236) von einer Wende-Einheit (150, 250) vom Bauelementträger (134, 234) abnehmbar und an den Bestückkopf (140, 240) übergebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauelementträger (134, 234) im Direkt-Zuführ-Modus in einer ersten vertikalen Position und im Wende-Zuführ-Modus und einer zweiten vertikalen Position befindlich ist.
Zuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauelementträgers (134, 234) in der ersten und der zweiten vertikalen Position eine unterschiedliche Lage senkrecht zur Oberfläche des Bauelementträgers (134, 234) aufweist.
Zuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wende-Einheit (150, 250) an der Zuführeinrichtung (100, 200) lösbar fixiert ist oder mit einem drehbar und/oder verschiebbar gelagerten Halter verbunden ist.
Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubeinrichtung (220, 224) zur Einstellung der vertikalen Position des Bauelementträgers (134, 234) vorgesehen ist.
Zuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (100, 200) eine Halteeinrichtung (112, 114, 212) zur lösbaren Fixierung des Bauelementträgers (134, 234) aufweist, wobei der Bauelementträger (134, 234) in dem Direkt-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) in einer ersten Halteposition der Halteeinrichtung (112, 114, 212) lösbar fixiert oder fixierbar ist und in dem Wende-Zuführ-Modus der Zuführeinrichtung (100, 200) in einer zweiten Halteposition der Halteeinrichtung (112, 114, 212) lösbar fixiert.
Verfahren zum Umrüsten einer Zuführeinrichtung (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 von dem Direkt-Zuführ-Modus in den Wende-Zuführ-Modus, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, – entfernen eines ersten Bauelementträgers (134, 234) aus einer Direkt-Modus-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen (136, 236) durch den Bestückkopf, – bringen der Wende-Einheit (150, 250) in eine Wende-Einheits-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen (136, 236) von dem in der Wende-Modus-Arbeitsposition befindlichen Bauelementträger (134, 234), und – bringen eines zweiten Bauelementträges (134, 234) oder des ersten Bauelementträgers (134, 234) in eine Wende-Modus-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen (136, 236) durch die Wende-Einheit (150, 250).
Verfahren zum Umrüsten einer gemäß Anspruch 6 in den Wende-Zuführ-Modus umgerüsteten Zuführeinrichtung (100, 200) in den Direkt-Zuführ-Modus, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, – entfernen der Wende-Einheit (150, 250) aus der Wende- Einheits-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen (136, 236) von dem in der Wende-Modus-Arbeitsposition befindlichen Bauelementträger (134, 234), – entfernen des in der Wende-Modus-Arbeitsposition befindlichen Bauelementträgers (134, 234) aus der Direkt-Modus-Arbeitsposition, und – bringen eines weiteren Bauelementträges (134, 234) oder des entnommenen Bauelementträgers (134, 234) in eine Direkt-Modus-Arbeitsposition zum Abholen von Bauelementen (136, 236) durch die Wende-Einheit (150, 250).