DE102014103822A1

DE102014103822A1 - Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102014103822A1
Application number: DE102014103822.3A
Authority: DE
Inventors: Grueter Ruedi; Koster Christof; Andreas Stadler
Original assignee: Besi Switzerland AG
Current assignee: Besi Switzerland AG
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-10-16
Also published as: FR3004363A1; JP2014205140A; TWI610334B; JP6331192B2; MY172008A; TW201503224A; US9233389B2; US20140305372A1; KR20140123910A; CN104107781A; CH707890B1; CN104107781B; CH707890A1; SG10201400757VA; FR3004363B1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat umfasst einen in drei Raumrichtungen bewegbaren Schreibkopf (1). Eine erste Dispensdüse (4) und mindestens eine zweite Dispensdüse (6) sind derart am Schreibkopf (1) befestigbar, dass die Spitze der ersten Dispensdüse (4) fixiert und die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse (6) in einer im wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung beweglich ist. Am Schreibkopf ist ein Aktor (21) mit einem Bolzen (22) befestigt. Die Vorrichtung ist in zwei Betriebsmodi betreibbar und für den Wechsel von dem einen Betriebsmodus in den anderen Betriebsmodus eingerichtet, folgende Schritte durchzuführen: – Anheben des Schreibkopfs (1), – Einfahren oder Ausfahren des Bolzens (22), und – Absenken des Schreibkopfs (1) auf eine vorbestimmte Arbeitshöhe, wobei im eingefahrenen Zustand des Bolzens (22) die Spitzen der Dispensdüsen (4, 6) eine im wesentlichen gleiche Höhe über dem Substrat erreichen und wobei im ausgefahrenen Zustand des Bolzens (22) die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse (6) eine grössere Höhe über dem Substrat erreicht als die Spitze der ersten Dispensdüse (4).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat.
Hintergrund der Erfindung
Solche Vorrichtungen werden als Dispensstation in einer Halbleiter-Montageeinrichtung eingesetzt, um Klebstoff, z.B. Epoxy, auf die Chip-Montageflächen eines Substrats aufzutragen. Anschliessend werden die Substrate zu einer Bondstation transportiert, wo die Halbleiterchips aufgesetzt werden. Aus der EP 901155 und der EP 1432013 sind Vorrichtungen zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat bekannt, die einen in drei Raumrichtungen x, y und z beweglichen Schreibkopf mit einer Dispensdüse enthalten. Aus der CH 705475 ist ein Verfahren bekannt, das den Einsatz einer Kamera, die zur Erkennung der Lage des Substratplatzes vor dem Auftragen des Klebstoffs und zur Qualitätskontrolle nach dem Auftragen des Klebstoffs dient, und das Auftragen des Klebstoffs mit der Bewegung des Schreibkopfs koordiniert, um einen hohen Durchsatz zu erhalten. Aus der US 2003044534 ist eine Vorrichtung bekannt, die einen Schreibkopf mit einer Dispensdüse mit zwei Austrittsöffnungen aufweist. Aus der US 7977231 ist eine Vorrichtung bekannt, die zwei zumindest in einer Richtung unabhängig voneinander bewegbare Dispensdüsen aufweist. Zudem sind Halbleiter-Montageeinrichtungen bekannt, die zwei komplette Dispensstationen mit je einer Dispensdüse enthalten.
Dispensstationen mit nur einer Dispensdüse haben den Nachteil, dass sie oft langsamer sind als die nachfolgende Bondstation, weil die Wartezeit, die benötigt wird, bis sich der auf das Substrat aufgetragene Klebstoff von der Dispensdüse abgelöst hat, den Durchsatz begrenzt. Die im Stand der Technik bekannten Dispensstationen mit zwei Dispensdüsen haben verschiedene Nachteile, nämlich fehlende Flexibilität und/oder grossen baulichen Aufwand.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff zu entwickeln, die es ermöglicht, auf einfache Weise und mit hoher Geschwindigkeit Klebstoff auf Substrate mit einer ungeraden Anzahl von Substratplätzen pro Reihe oder Kolonne aufzutragen und beim Feststellen eines Dispensfehlers problemlos ein zweites Mal Klebstoff auf einen Substratplatz aufzutragen.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat umfasst wenigstens drei Antriebe zum Bewegen eines Schreibkopfs in drei Raumrichtungen. Eine erste Dispensdüse und mindestens eine zweite Dispensdüse sind derart am Schreibkopf befestigbar, dass die Spitze der ersten Dispensdüse fixiert und die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse in einer im wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung beweglich ist. Am Schreibkopf ist ein Aktor mit einem Bolzen befestigt. Die Vorrichtung ist in zwei Betriebsmodi betreibbar und für den Wechsel von dem einen Betriebsmodus in den anderen Betriebsmodus eingerichtet, folgende Schritte durchzuführen:

– Anheben des Schreibkopfs,
– Einfahren oder Ausfahren des Bolzens, und
– Absenken des Schreibkopfs auf eine vorbestimmte Arbeitshöhe, wobei im eingefahrenen Zustand des Bolzens die Spitzen der Dispensdüsen eine im wesentlichen gleiche Höhe über dem Substrat erreichen und wobei im ausgefahrenen Zustand des Bolzens die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse eine grössere Höhe über dem Substrat erreicht als die Spitze der ersten Dispensdüse.

Die Vorrichtung weist bevorzugt vier über Festkörpergelenke miteinander verbundene Streben auf. Die mindestens eine zweite Dispensdüse ist an einem dieser Streben befestigbar. Die Festkörpergelenke ermöglichen eine Bewegung der Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse in der genannten, im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung. Eine Führung verhindert eine Bewegung des Strebens, an dem die mindestens eine zweite Dispensdüse befestigt ist, in andere Richtungen.
Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt in perspektivischer Ansicht Teile einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat,
2 zeigt die Vorrichtung aus einer anderen Perspektive, und
3 und 4 zeigen die Vorrichtung in zwei verschiedenen Betriebsmodi.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Die Vorrichtung umfasst einen Schreibkopf 1 mit einer Halterung 2, an der ein erster Klebstoffbehälter 3 mit einer ersten Dispensdüse 4 und ein zweiter Klebstoffbehälter 5 mit einer zweiten Dispensdüse 6 befestigbar sind. Ergänzend zur 1 zeigt die 2 die erfindungsgemässe Vorrichtung aus einer anderen Perspektive. Bei der 2 wurden die Klebstoffbehälter und Teile der Halterung 2 weggelassen, damit andere Teile der Vorrichtung besser erkennbar sind. Die Vorrichtung umfasst wenigstens drei (nicht dargestellte) Antriebe, um den Schreibkopf 1 in drei Raumrichtungen x, y und z zu bewegen, wobei die Richtungen x und y parallel und die z-Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats verlaufen. Die Klebstoffbehälter und die jeweilige Dispensdüse sind lösbar miteinander verbunden. Die Halterung 2 umfasst eine erste Klammer 7 zum Festhalten des ersten Klebstoffbehälters 3, eine zweite Klammer 8 zum Festhalten des zweiten Klebstoffbehälters 5, einen ersten, festen Rahmen 9, einen zweiten, beweglichen Rahmen 10, einen Tisch 11 mit einer Platte 12 und, fakultativ, eine Führung 13. Der Tisch 11 ist am festen Rahmen 9 befestigt, wobei der Tisch 11 und die Platte 12 planparallel zu einer Auflagefläche ausgerichtet sind, auf der die Substrate aufliegen. An der Platte 12 ist ein erstes Befestigungsteil 14 befestigt, das eingerichtet ist, die erste Dispensdüse 4 festzuhalten. Das erste Befestigungsteil 14 ist in einer ersten Richtung, hier der x-Richtung, verschiebbar an der Platte 12 befestigbar und die Platte 12 ist in einer zweiten Richtung, hier der y-Richtung, verschiebbar am Tisch 11 befestigt, so dass die xy Position der Spitze der ersten Dispensdüse 4 verstellbar ist. Am zweiten Rahmen 10 ist ein zweites Befestigungsteil 16 befestigt, das eingerichtet ist, die zweite Dispensdüse 6 festzuhalten. Der zweite Rahmen 10 ist derart beweglich ausgebildet, dass das zweite Befestigungssteil 16 in Bezug auf den ersten Rahmen 9 und die Platte 12 im wesentlichen in z-Richtung verschiebbar ist. Der zweite Rahmen 10 besteht beispielsweise aus vier Streben 17, die je über ein Festkörpergelenk 18 miteinander verbunden sind. Die Führung 13 ist bei diesem Beispiel gebildet durch einen länglichen metallischen Streifen 19, dessen eines Ende an der Platte 12 und dessen anderes Ende am zweiten Befestigungsteil 16 befestigt ist, und durch eine Blattfeder 20, deren eines Ende am Rahmen 10 und deren anderes Ende am Schreibkopf 1 befestigt ist. Der Streifen 19 und die Blattfeder 20 sorgen dafür, dass diejenige Strebe 17 des beweglichen Rahmens 10, an der das zweite Befestigungsteil 16 befestigt ist, auf und ab Bewegungen, d.h. Bewegungen in z-Richtung ausführen kann, während Bewegungen des Rahmens 10 in x-Richtung und y-Richtung nicht möglich sind. Auf diese Weise wird ein Flattern des zweiten Befestigungsteils 16 bei den abrupten Bewegungen des Schreibkopfs 1 verhindert. Die Spitze der ersten Dispensdüse 4 ist somit am Schreibkopf 1 fixiert, während die Spitze der zweiten Dispensdüse 6 in einer im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung, das ist hier die z-Richtung, beweglich ist. Am Schreibkopf 1 ist ein mittels eines Aktors 21 in y-Richtung verschiebbarer Bolzen 22 befestigt, dessen Aufgabe weiter unten beschrieben wird. Der Aktor 21 und der Bolzen 22 sind in den 1 und 2 nicht sichtbar, wohl aber in den 3 und 4. In den 1 bis 4 ist zusätzlich ein nicht zur Vorrichtung gehörendes Plättchen 23 gezeigt, das die Ebene der Substratoberfläche illustriert.
Die Vorrichtung umfasst weiter entweder ein erstes pneumatisches System für die Beaufschlagung des ersten Klebstoffbehälters 3 mit einem Druckpuls und ein zweites pneumatisches System für die Beaufschlagung des zweiten Klebstoffbehälters 5 mit einem Druckpuls, oder ein einziges pneumatisches System und ein Ventil, die es ermöglichen, bei einer ersten Ventilstellung gleichzeitig beide Klebstoffbehälter 3 und 5 mit einem Druckpuls zu beaufschlagen und bei einer zweiten Ventilstellung nur die erste Dispensdüse 4 mit einem Druckpuls zu beaufschlagen. Bei der zweiten Ventilstellung wird der zweite Klebstoffbehälter 5 vorzugsweise mit Unterdruck beaufschlagt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht es, entweder in einem ersten Modus mit beiden Dispensdüsen 4 und 6 gleichzeitig zwei Klebstoffmuster auf zwei benachbarte Substratplätze zu schreiben, oder in einem zweiten Modus nur mit einer einzigen Dispensdüse, nämlich der ersten Dispensdüse 4, ein Klebstoffmuster auf einen Substratplatz zu schreiben. Dazu wirken der Bolzen 22, der bewegliche Rahmen 10, die motorisierte z-Achse des Schreibkopfs 1 und das pneumatische System (bzw. die pneumatischen Systeme) in der nachfolgend beschriebenen Weise zusammen. Die 3 zeigt die Vorrichtung im Modus 1, die 4 zeigt die Vorrichtung im Modus 2. Beim Wechsel von dem einen Modus zum anderen Modus wird der Schreibkopf 1 zunächst auf eine z-Position z₁ angehoben.
Anschliessend wird zum Betrieb
im Modus 1

– der Bolzen 22 in eine zurückgezogene Position bewegt;
– der Schreibkopf 1 auf eine vorbestimmte z-Position z₂ mit z₂ < z₁ abgesenkt, die der gewünschten Arbeitshöhe der Spitzen der Dispensdüsen 4 und 6 über dem Substrat entspricht;

2

– der Bolzen 22 in eine ausgefahrene Position bewegt;
– der Schreibkopf 1 auf die vorbestimmte z-Position z₂ abgesenkt.

1

2

10

22

₂

1

₂

4

6

Im Modus 1 wird der Schreibkopf 1 entlang einer vorbestimmten Bahn bewegt und gleichzeitig und synchron die beiden Klebstoffbehälter 3 und 5 mit einem Druckpuls beaufschlagt, während im Modus 2 der Schreibkopf 1 entlang einer vorbestimmten Bahn bewegt und nur der erste Klebstoffbehälter 3 mit einem Druckpuls beaufschlagt wird.
Die Vorrichtung kann problemlos erweitert werden, um im ersten Modus mit drei, vier oder mehr Klebstoffbehältern und Dispensdüsen gleichzeitig mehrere Klebstoffmuster auf benachbarte Substratplätze zu schreiben, und im zweiten Modus mit einer einzigen Dispensdüse nur ein Klebstoffmuster zu schreiben.
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es ist für den Fachmann klar, dass die mechanische Ausgestaltung der Vorrichtung auch auf andere Weise realisiert sein kann, um den Betrieb der Vorrichtung in den beiden Betriebsmodi zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 901155 [0002]
EP 1432013 [0002]
CH 705475 [0002]
US 2003044534 [0002]
US 7977231 [0002]

Claims

Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat, mit einem in drei Raumrichtungen bewegbaren Schreibkopf (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Dispensdüse (4) und mindestens eine zweite Dispensdüse (6) derart am Schreibkopf (1) befestigbar sind, dass die Spitze der ersten Dispensdüse (4) fixiert und die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse (6) in einer im wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung beweglich ist, dass am Schreibkopf (1) ein Aktor (21) mit einem Bolzen (22) befestigt ist, und dass die Vorrichtung in zwei Betriebsmodi betreibbar und für den Wechsel von dem einen Betriebsmodus in den anderen Betriebsmodus eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen: – Anheben des Schreibkopfs (1), – Einfahren oder Ausfahren des Bolzens (22), und – Absenken des Schreibkopfs (1) auf eine vorbestimmte Arbeitshöhe, wobei im eingefahrenen Zustand des Bolzens (22) die Spitzen der Dispensdüsen (4, 6) eine im wesentlichen gleiche Höhe über dem Substrat erreichen und wobei im ausgefahrenen Zustand des Bolzens (22) die Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse (6) eine grössere Höhe über dem Substrat erreicht als die Spitze der ersten Dispensdüse (4).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vier über Festkörpergelenke (18) miteinander verbundene Streben (17) aufweist, dass die mindestens eine zweite Dispensdüse (6) an einem dieser Streben (17) befestigt ist, wobei die Festkörpergelenke (18) eine Bewegung der Spitze der mindestens einen zweiten Dispensdüse (6) in der genannten, im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Substrats verlaufenden Richtung ermöglichen, und dass eine Führung (13) eine Bewegung des Strebens (17), an dem die mindestens eine zweite Dispensdüse (6) befestigt ist, in andere Richtungen verhindert.