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Die vorliegende Erfindung betrifft das Handhaben von Halbleitergehäusen, insbesondere die Ausrichtung von Halbleitergehäusen während des Handhabens.
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Halbleitervorrichtungen wie Baugruppen (Packages) und Chips müssen aus verschiedenen Gründen, wie dem Transport zwischen Anlagen, Testung usw., gehandhabt werden. In jedem Fall sind eine oder mehrere Halbleitervorrichtungen in einer Aufnahme einer Platte oder einer anderen Struktur wie einem Vorrichtungsträger (oder so genanntem Shuttle), Testsockel usw. angeordnet. Die Vorrichtungen müssen richtig innerhalb der Aufnahmen, in welchen die Vorrichtungen angeordnet sind, ausgerichtet sein. Anderenfalls wird das nachfolgende Handhaben der Vorrichtungen nicht erfolgreich sein. Zum Beispiel kann eine nicht ausgerichtete Vorrichtung nicht genau geprüft werden oder richtig aus einem Vorrichtungsträger wie einem Shuttle entfernt werden. Während Halbleitervorrichtungsabmessungen weiter kleiner werden, bleibt die Vorrichtungstoleranz relativ groß.
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Statische Ausrichtungsverfahren zum Anordnen einer Halbleitervorrichtung in einer Aufnahme besitzen keine Mittel, um Ausrichtungsanpassungen nach dem Anordnen der Vorrichtung vorzunehmen, und sind daher unbrauchbare Lösungen für Halbleitervorrichtungen mit relativ kleinen Abmessungen. Dynamische Ausrichtungsverfahren können Halbleitervorrichtungen mit relativ kleinen Abmessungen aufnehmen, aber benötigen sowohl Sichtinspektion als auch mechanische Ausrichtung. Herkömmliche dynamische Ausrichtungsverfahren erfordern aufwändige Hardwareintegration von Kameras und Ausrichtungsmotoren. Typischerweise erfordert jede Vorrichtungsausrichtung drei Motoren, um in X-, Y- und Theta-Richtungen bewegbar zu sein. Für den Fall von achtfach- oder höherem Paralleltesten sind mehrfache Sätze von Kameras und Ausrichtungsmotoren erforderlich. Solch zusätzliche Ausrüstung erhöht nicht nur deutlich die Kosten, sondern verringert auch den Vorrichtungsdurchsatz, gemessen in Einheiten pro Stunde (UPH).
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WO 2009 / 100 910 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ausrichten und Halten einer Mehrzahl von Halbleiterkomponenten in voneinander getrennten Aufnahmetaschen eines Klemmträgers. über mehrere absenkbare Dorne können die Aufnahmetaschen geöffnet und durch Anheben der Dorne in ihre Ausrichtungsposition gebracht werden.
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US 2011 / 0 041 311 A1 beschreibt eine Ausrichtungshalterung für elektronische Komponenten, die Aufnahmen für den Empfang der elektronischen Komponenten enthält. Erste und zweite Anschläge sind über elastische Abschnitte gehaltert und ausgelegt, mit der elektronischen Komponente in Eingriff zu gelangen.
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US 2012 / 0 139 176 A1 beschreibt einen Träger für mikroelektronische Vorrichtungen, die in Aufnahmeöffnungen des Trägers an ihren Rändern festgehalten werden. Durch eine elastischen Verzug der Aufnahmeöffnungen werden die elektronischen Vorrichtungen freigegeben.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, ein einfaches und praktikables Verfahren und Gerät zum Ausrichten einer Halbleitervorrichtung anzugeben.
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Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Gerätes umfasst das Gerät ein Nest und ein Betätigungselement (Aktuator). Das Nest umfasst einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt. Das Nest ist konfiguriert, um eine Halbleitervorrichtung in einer Aufnahmeposition zu empfangen, in welcher der erste und der zweite Abschnitt durch einen ersten Abstand voneinander beabstandet sind, und um die Halbleitervorrichtung in einer Ausrichtungsposition auszurichten, in welcher der erste und der zweite Abschnitt durch einen zweiten Abstand, der kleiner als der erste Abstand ist, voneinander beabstandet sind. Das Betätigungselement ist konfiguriert, um das Nest von der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition zu bewegen. Das Gerät umfasst ferner eine Welle, welche zwischen einer ersten Position, in der die Welle zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Nestes eingefügt ist, und einer zweiten Position, in der die Welle unterhalb des ersten und des zweiten Abschnitts des Nestes angeordnet ist, bewegbar ist und wobei das Betätigungselement ausgelegt ist, um das Nest als Reaktion auf die Bewegung der Welle von der ersten Position in die zweite Position von der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition zu bewegen. Ferner umfasst das Gerät einen Kolben, welcher in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptoberfläche des ersten und des zweiten Abschnitts des Nestes bewegbar ist, so dass der Kolben eine Halbleitervorrichtung in das Nest zur Ausrichtung anordnen und die Halbleitervorrichtung nach der Ausrichtung aus dem Nest entfernen kann. Dabei ist der Kolben ausgelegt, um die Welle zwischen der ersten und der zweiten Position zu bewegen.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ausrichten einer Halbleitervorrichtung umfasst das Verfahren: Anordnen einer Halbleitervorrichtung in einem Nest zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Nestes, wenn sich das Nest in einer Aufnahmeposition befindet, in welcher der erste und der zweite Abschnitt weiter voneinander beabstandet sind, als wenn das Nest sich in einer Ausrichtungsposition befindet; Bewegen des Nestes von der Aufnahmeposition zur Ausrichtungsposition mit einer Halbleitervorrichtung im Nest, so dass der erste und der zweite Abschnitt näher zueinander beabstandet sind und die Halbleitervorrichtung im Nest ausrichten; und Entfernen der Halbleitervorrichtung aus dem Nest, nachdem die Halbleitervorrichtung ausgerichtet worden ist. Dabei umfasst das Bewegen des Nestes von der Aufnahmeposition zur Ausrichtungsposition das Bewegen einer Welle von einer ersten Position, in welcher die Welle zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt des Nestes eingefügt ist, zu einer zweiten Position, in welcher die Welle unterhalb des ersten und des zweiten Abschnitts des Nestes angeordnet ist. Ein Kolben, welcher in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptoberfläche des ersten und des zweiten Abschnitts des Nestes bewegbar ist, ordnet die Halbleitervorrichtung in das Nest zur Ausrichtung an und entfernt die Halbleitervorrichtung nach der Ausrichtung aus dem Nest, wobei der Kolben die Welle zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Geräts umfasst das Gerät ein Nest, welches einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei das Nest ausgelegt ist, um eine Halbleitervorrichtung in einer Aufnahmeposition zu empfangen, in welcher der erste und der zweite Abschnitt voneinander durch einen ersten Abstand beabstandet sind, und um die Halbleitervorrichtung in einer Ausrichtungsposition auszurichten, in welcher der erste und der zweite Abschnitt voneinander durch einen zweiten Abstand beabstandet sind, der geringer als der erste Abstand ist. Das Gerät umfasst ferne ein Betätigungselement, welches ausgelegt ist, um das Nest von der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition zu bewegen, wobei das Betätigungselement eine erste Welle, benachbart einem Ende des ersten Abschnitts des Nestes, und eine zweite Welle, benachbart einem Ende des zweiten Abschnitts des Nestes, umfasst. Sowohl die erste als auch die zweite Welle sind in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptoberfläche des ersten und des zweiten Abschnitts des Nestes als Reaktion auf eine auf die Wellen wirkende Kraft nach unten bewegbar. Sowohl die erste als auch die zweite Welle weisen einen ersten Teil mit einem kleineren Durchmesser und einen zweiten Teil mit einem größeren Durchmesser auf. Das Betätigungselement ist ausgelegt, um das Nest reagierend darauf, wenn der zweite Teil der ersten Welle in Kontakt mit dem ersten Abschnitt des Nestes tritt und der zweite Teil der zweiten Welle in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt des Nestes tritt, von der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition zu bewegen.
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Fachleute auf diesem Gebiet der Technik werden zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Studium der folgenden Beschreibung beim Betrachten der Zeichnungen erkennen.
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Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise relativ zueinander im Maßstab. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen entsprechende gleiche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, außer sie schließen einander gegenseitig aus. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung detailliert beschrieben.
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1, welche die 1A und 1B umfasst, zeigt unterschiedliche Ansichten eines Geräts, welches ein Nest zum Halten einer Halbleitervorrichtung und ein Betätigungselement zum Bewegen des Nestes von einer Vorrichtungsaufnahmeposition in eine Vorrichtungsausrichtungsposition gemäß einer Ausführungsform umfasst.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kolbens für den Einsatz mit dem Gerät aus 1.
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3, welche die 3A bis 3F umfasst, zeigt eine perspektivische Ansicht des Geräts aus 1 während unterschiedlicher Stufen einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ausrichten einer Halbleitervorrichtung innerhalb des Nestes des Geräts.
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4, welche die 4A und 4B umfasst, zeigt unterschiedliche Ansichten eines Geräts, welches ein Nest zum Halten einer Halbleitervorrichtung und ein Betätigungselement zum Bewegen des Nestes von einer Vorrichtungsaufnahmeposition in eine Vorrichtungsausrichtungsposition gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst.
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5, welche die 5A bis 5E umfasst, zeigt eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines Geräts, welches ein Nest zum Halten einer Halbleitervorrichtung und ein Betätigungselement zum Bewegen des Nestes von einer Vorrichtungsaufnahmeposition in eine Vorrichtungsausrichtungsposition während unterschiedlicher Stufen einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ausrichten einer Halbleitervorrichtung im Nest des Geräts umfasst.
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Die hierin beschriebenen Ausführungsformen stellen eine dynamische Ausrichtung von Halbleitervorrichtungen bereit, welche in Aufnahmen einer Platte oder einer anderen Struktur wie ein Vorrichtungsträger (oder sogenanntes Shuttle) zum Transportieren von Halbleitervorrichtungen, ein Testsockel zum Testen von Halbleitervorrichtungen usw. angeordnet sind. Die dynamischen hier beschriebenen Ausrichtungstechniken bieten genaue und konsistente Vorrichtungspositionierung, z.B. Verbesserung der Positionswiederholbarkeit von Leiter-Pads (Anschluss-Pads) von Halbleitergehäusen für Testkontaktierung trotz weiter Gehäusetoleranzen. Zu diesem Zweck wird eine vertikale Kraft eingesetzt, um eine in einem Nest angeordnete Halbleitervorrichtung dynamisch auszurichten. In einer Ausführungsform wird ein Kolben verwendet, um die Ausrichtung einer in dem Nest angeordneten Halbleitervorrichtung in einer vertikalen Abwärtshubbewegung zu betätigen, welche gegenüberliegende Abschnitte des Nestes sich schließen und die Seiten der Vorrichtung berühren lässt, was die Ausrichtung der Vorrichtung in dem Nest bewirkt. Während des folgenden Rückaufwärtshubs bewirkt die vertikale Bewegung des Kolbens, dass sich die Abschnitte des Nestes weiter auseinander bewegen, so dass die Vorrichtung durch den Kolben aus der Aufnahme entnommen werden kann. Die hier beschriebenen dynamischen Ausrichtungstechniken können mit jeder Standard-Vorrichtungstransportausrüstung verwendet werden, z.B. in einer Vorausrichtungsplatte (Shuttle), als Teil einer Testfassung, usw.
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1, welche die 1A und 1B enthält, veranschaulicht eine Ausführungsform einer Vorrichtung, welche ein Nest 100 und ein Betätigungselement (Aktuator) 102 umfasst. 1A zeigt eine schräge perspektivische Ansicht der Vorrichtung und 1B zeigt eine vergrößerte Draufsicht entsprechend der gestrichelten Umrahmung in 1A. Die Vorrichtung umfasst eine Platte oder andere Struktur 104, wie einen Vorrichtungsträger (oder sogenanntes Shuttle) zum Transport von Halbleitervorrichtungen, einen Testsockel zum Testen von Halbleitervorrichtungen usw., wobei jede Aufnahme 106 in der Platte/Struktur 104 eine Realisierung des Nestes 100 und des Betätigungselements 102 umfasst.
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Das Nest 100 hat einen ersten Abschnitt 108 und einen zweiten Abschnitt 110. Das Nest 100 ist konfiguriert, um eine Halbleitervorrichtung 112 wie ein Halbleitergehäuse bzw. einen Halbleiterchip (Chip) in einer Aufnahmeposition aufzunehmen, in welcher der erste und der zweite Nestabschnitt 108, 110 voneinander durch einen ersten Abstand (dR) beabstandet sind. Das Nest 100 ist ferner konfiguriert, um die Halbleitervorrichtung 112 in einer Ausrichtungsposition, in welcher der erste und der zweite Aufnahmeabschnitt 108, 110 voneinander durch einen zweiten Abstand (dA) entfernt sind, der kleiner ist als der erste Abstand, auszurichten (1 zeigt das Nest 100 in der Aufnahmeposition). Das Betätigungselement 102 bewegt das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition.
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Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst das Betätigungselement 102 eine erste Feder 114, die benachbart zu dem äußeren Ende 116 des ersten Aufnahmeabschnitt 108 angeordnet ist und sich weg von diesem erstreckt, und eine zweite Feder 118, die zu dem äußeren Ende 120 des zweiten Abschnitts 110 benachbart angeordnet ist und sich von diesem weg erstreckt. Der erste und der zweite Abschnitt 108, 110 des Nestes 100 können Blöcke mit einem Hohlraum 122 an dem äußeren Ende 116, 120 jedes Nestabschnitts 108, 110 zur Aufnahme der entsprechenden Feder 114, 118 sein. Der erste und der zweite Nestabschnitt 108, 110 können ohne einen Hohlraum zur Aufnahme einer Feder vorliegen und die entsprechende Feder 114, 118 kann stattdessen gegen die Oberfläche des äußeren Endes 116, 120 des jeweiligen Abschnitts 108, 110 gedrückt sein. In jedem Fall sind die inneren Enden 124, 126 des ersten und des zweiten Nestabschnitts 108, 110 so geformt, um das Nest 100 zum Aufnehmen und Ausrichten der Halbleitervorrichtung 112 zu bilden. Zum Beispiel ist das innere Ende 124 des ersten Abschnitts 108 ausgebildet, um mit zwei Seiten der Halbleitervorrichtung 112 in Kontakt zu kommen, wenn das Betätigungselement 102 das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition bewegt. Das innere Ende 126 des zweiten Abschnitts 110 ist ebenfalls ausgelegt, um die beiden anderen Seiten der Halbleitervorrichtung 112 zu kontaktieren, wenn das Nest 100 in der Ausrichtungsposition ist. 1 zeigt das Nest 100 in der Aufnahmeposition, wobei der erste und der zweite Aufnahmeabschnitt 108, 110 weiter voneinander entfernt sind und die Vorrichtung ungefähr mit dem Nest 100 ausgerichtet ist.
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Die Halbleitervorrichtung 112 wird in dem Nest 100, welches durch die beiden Abschnitte 108, 110 ausgebildet ist, über einen beliebigen geeigneten Mechanismus wie einen Aufnahmekopf einer Trageeinrichtung angeordnet. Die Halbleitervorrichtung 112 ist grob im Nest 100 ausgerichtet, wenn sich das Nest 100 in der Aufnahmeposition befindet, wie in größerem Detail in der vergrößerten Ansicht von 1B gezeigt. Das Betätigungselement 102 bewegt das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist jede Betätigungsfeder 114, 118 in der Aufnahmeposition unter größerer Druckspannung als in der Ausrichtungsposition, um die seitliche Bewegung der Nestabschnitte 108, 110 bereitzustellen. Zumindest eine Welle (Schaft, Stange) 128 ist zwischen den Abschnitten 108, 110 des Nestes 100 in der Aufnahmeposition eingefügt, wodurch eine größere Fläche vorliegt, um die Halbleitervorrichtung 112 aufzunehmen. Jede Welle 128 ist in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche 130 der Nestabschnitte 108, 110 bewegbar. Jede Welle 128 bewegt sich zwischen einer ersten Position, in der sich die Welle 128 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 108, 110 des Nestes 100 befindet, und einer zweiten Position, in der sich die Welle 128 unterhalb der Nestabschnitte 108, 110 befindet. 1 zeigt die Wellen 128 in der ersten Position. Die Platte/Struktur 104 besitzt ausreichend offenen Platz, um jede Welle 128 in der zweiten Position unterzubringen. Die Wellen 128 können federbelastet sein, um die oben beschriebene vertikale Bewegung zu erzielen.
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Wenn die Wellen 128 nach unten unter die Abschnitte 108, 110 des Nestes 100 durch Anlegen einer äußeren Kraft bewegt werden, entspannen sich die Betätigungsfedern 114, 118 und zwingen die Nestabschnitte 108, 110 dazu, sich aufeinander zu in der lateralen Richtung (d.h. der Richtung senkrecht zur vertikalen Richtung) in die Ausrichtungsposition zu bewegen. In der Ausrichtungsposition kontaktieren die inneren Enden 124, 126 der Nestabschnitte 108, 110 die Seiten der Halbleitervorrichtung 112, um die Vorrichtung 112 im Nest 100 durch eine seitliche Druckkraft auszurichten. Das Nest 100 kann zurück zur Aufnahmeposition bewegt werden, nachdem die Halbleitervorrichtung 112 ausgerichtet ist, so dass die Vorrichtung 112 leicht aus dem Nest entfernt werden kann. Das Nest 100 wird von der Ausrichtungsposition in die Aufnahmeposition durch ein Entspannen der auf die Wellen 128 angelegten, äußeren, nach unten wirkenden Kraft bewegt. Dies wiederum erlaubt den Wellen 128, sich in vertikaler Richtung von der zweiten Position unter den Abschnitten 108, 110 des Nestes 100 zurück auf die erste, zwischen den Nestabschnitten 108, 110 eingefügte Position zu bewegen. Die Enden 132 der Wellen 128, die den Nestabschnitten 108, 110 nächstgelegen sind, können, wie in 1 gezeigt, verjüngt sein, um die Nestabschnitte 108, 110 in die Aufnahmeposition gleichmäßig zu spreizen. In jedem Fall wirkt das federbasierte Betätigungselement 102 auf die Nestabschnitte 108, 110 in Reaktion auf die vertikale Bewegung der Wellen 128.
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2 zeigt eine schräge perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kolbens 200 zum Zurückholen der Halbleitervorrichtung 112 aus der Aufnahme 100 nach der Ausrichtung der Vorrichtung 112. Der Kolben 200 ist in einer Richtung senkrecht zu der Hauptoberfläche 130 des ersten und des zweiten Abschnitts 108, 110 des Nestes 100 bewegbar, so dass der Kolben 200 eine Halbleitervorrichtung 112 im Nest 100 zum Ausrichten anordnen und später die Vorrichtung 112 aus dem Nest 100 nach der Ausrichtung entfernen kann. Zu diesem Zweck umfasst der Kolben 200 einen Aufnahmekopf 202. In einer Ausführungsform bildet der Aufnahmekopf 202 eine Vakuumdichtung mit der oberen Oberfläche der Halbleitervorrichtung 112, wenn der Aufnahmekopf 202 in Kontakt mit der Vorrichtung 112 kommt.
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Nach einer Ausführungsform ist der Kolben 200 der Mechanismus, welcher jede Welle 128 zwischen der ersten und der zweiten Position durch Anwenden einer vertikalen Kraft auf die Wellen 128 bewegt. Durch Anlegen einer nach unten gerichteten Kraft auf die Wellen 128 zwingt der Kolben 200 jede Welle 128 in die zweite Position und bewirkt, dass das Betätigungselement 102 das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition in der lateralen Richtung bewegt. Durch Bewegen des Kolbens 200 weg vom Nest 100 kehrt jede Welle 128 in die erste, zwischen den Nestabschnitten 108, 110 eingefügte Position zurück, zum Beispiel durch Federkraft.
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In einer Ausführungsform umfasst der Kolben 200 ein Element 204, welches vertikal mit einer der Wellen 128 ausgerichtet ist. Jedes Element 204 hat ein distales Ende 206 mit einem kleineren Durchmesser (dD) und ein proximales Ende 208 mit einem größeren Durchmesser (dP). Der Durchmesser des distalen Endes 206 jedes Elements 204 ist kleiner als der Durchmesser der entsprechenden Welle 128. Der Kolben 200 drückt das distale Ende 206 des jeweiligen Elements 204 gegen die entsprechende Welle 128, um die Welle 128 in die zweite Position zu bewegen und das distale Ende 206 jedes Elements 204 zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 108, 110 des Nestes 100 anzuordnen. Das Betätigungselement 102 bewegt das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition als Reaktion darauf, dass das distale Ende 204 der Betätigungselemente 204 zwischen den ersten und den zweiten Abschnitt 108, 110 des Nestes 100 gebracht wird. In der Ausführungsform aus 1 bedeutet das, dass sich dabei jede Antriebsfeder 114, 118 entspannt und dadurch den ersten und den zweiten Aufnahmeabschnitt 108, 110 aufeinander zu drückt, um die Seiten der Halbleitervorrichtung 112, die im Nest 100 positioniert ist, zu kontaktieren. Der Kolben 200 bewegt das distale Ende 206 jedes Elements 204 in einer vertikalen Aufwärtsrichtung weg vom Nest 100, nachdem die Halbleitervorrichtung 112 in dem Nest 100 ausgerichtet ist, so dass sich jede Welle 128 zurück zu der ersten Position bewegen kann. Dies wiederum zwingt das Nest 100, sich aus der Ausrichtungsposition in die Aufnahmeposition zu bewegen, so dass die ausgerichtete Vorrichtung 112 aus dem Nest 100 durch den Aufnahmekopf 202 des Kolbens 200 entfernt werden kann.
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Die 3A bis 3F veranschaulichen verschiedene Schritte einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Ausrichten einer Halbleitervorrichtung 112 unter Verwendung eines Geräts, welches das Nest 100 und das Betätigungselement 102, gezeigt in 1, und den Kolben 200, gezeigt in 2, umfasst.
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In 3A positioniert eine Aufnahmekopf-Tragevorrichtung 300 eine Halbleitervorrichtung 112 über dem Nest 100, angeordnet in der Aufnahme 106 der Platte/Struktur 104. Das Nest 100 ist zu diesem Zeitpunkt in der Aufnahmeposition, wobei die ersten und zweiten Nestabschnitte 108, 110 mit einem ersten Abstand (dR) durch die Wellen 128, welche zwischen den Nestabschnitten 108, 110 gelegt sind, beabstandet sind und wobei die Antriebsfedern 114, 118 zusammengedrückt sind. Die Betätigungselementfedern sind in 3 nicht sichtbar.
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In 3B ist die Halbleitervorrichtung 112 im Nest 100 angeordnet, welches in der Aufnahmeposition bleibt.
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In 3C wird der Kolben 200 nach unten in eine Richtung senkrecht zu einer Hauptfläche 132 des ersten und des zweiten Abschnitts 108, 110 des Nestes 100 bewegt (wie durch den nach unten weisenden gestrichelten Pfeil in 3C angegeben ist), so dass die Kolbenelemente 204 gegen die entsprechende Welle 128 drücken. In einer ersten Phase des Abwärtspressens des Kolbens 200 werden die Wellen 128 durch die Kolbenelemente 204 unter den ersten und den zweiten Abschnitt 108, 110 des Nestes 100 gezwungen und anstelle der Wellen 128 werden die distalen Enden 206 der Kolbenelemente 204 zwischen den Nestabschnitten 108, 110 angeordnet. Durch den kleineren Durchmesser des distalen Endes 206 der Kolbenelemente 204 im Vergleich zu den Wellen 128 wird das Nest 100 in die Ausrichtungsposition durch das Betätigungselement 102 gezwungen und der erste und der zweite Nestabschnitt 108, 110 sind voneinander in einem kleineren Abstand (dA) beabstandet. Nach der federbasierten Betätigungselementausführungsform von 1 entspannt sich die Druckkraft jeder Betätigungsfeder 114, 118, um den entsprechenden Nestabschnitt 108, 110 in Richtung des anderen Abschnitts in die seitliche Richtung zu zwingen (wie durch die nach innen gerichteten, gestrichelten, seitlichen Pfeile in 3C angedeutet), um die Halbleitervorrichtung 112 im Nest 100 in der Ausrichtungsposition auszurichten, z.B. durch die Nestabschnitte 108, 110, welche seitlich gegen die Seiten der Vorrichtung 112 drücken.
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In 3D sind die Nestabschnitte 108, 110 auseinander in einer zweiten Phase des Abwärtspressens gedrückt. In dieser zweiten Phase des Pressens (wie durch den nach unten weisenden, gestrichelten Pfeil in 3D dargestellt) werden die breiteren proximalen Enden 208 der Kolbenelemente 204 zwischen die Nestabschnitte 108, 110 anstelle der schmaleren, distalen Enden 206 angeordnet, um die Nestabschnitte 108, 110 auseinander zu zwingen (wie durch die nach außen gerichteten, gestrichelten Pfeile in 3D gezeigt). Auch während dieser zweiten Phase des Pressens bildet der Aufnahmekopf 202 des Kolbens 200 eine Vakuumdichtung mit dem ausgerichteten Halbleiterbauelement 112 im Nest 100. Der Kolbenaufnahmekopf 202 kann federbelastet sein, so dass der Aufnahmekopf 202 mit der Halbleitervorrichtung 112 während der ersten Phase der Abwärtspresskolben Kontakt herstellen kann. Wenn das Nach-unten-Drücken weitergeht, zieht sich der Aufnahmekopf 202 durch Federkraft zurück, um die Abwärtsbewegung des Kolbens 200 ohne Beschädigung der Halbleitervorrichtung 112 aufzunehmen. Eine Vakuumdichtung ist mit der Halbleitervorrichtung 112 ausgebildet, nachdem die Vorrichtung 112 im Nest 100 zentriert ist, um die richtige Ausrichtung zu gewährleisten.
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In 3E beginnt der Kolben 200, sich von dem Nest 100 in der vertikalen Richtung wegzubewegen (wie durch den nach oben weisenden, gestrichelten Pfeil in 3E dargestellt), so dass die Kolbenelemente 204 die Wellen 128 beginnen lassen, in ihre erste Position zurückzukehren. Wiederum aufgrund des kleineren Durchmessers des distalen Endes 206 der Kolbenelemente 204, die jetzt zwischen den Nestabschnitten 108, 110 anstelle des breiteren proximalen Enden 208 eingefügt sind, entspannt sich jede der Antriebsfedern 114, 118 und die Nestabschnitte 108, 110 bewegen sich zueinander in lateraler Richtung (wie durch die nach innen gerichteten, gestrichelten Pfeile in 3E dargestellt). Eine Vakuumdichtung ist zwischen dem Aufnahmekopf 202 des Kolbens 200 und der Halbleitervorrichtung 112 gebildet, bevor sich das Nest 100 schließt, um einen ausreichenden Halt an der Vorrichtung 112 zu gewährleisten.
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In 3F wird der Kolben 200 vollständig zurückgezogen und das Nest 100 in die Aufnahmeposition zurückgeführt. Das Verfahren kann für eine weitere Halbleitervorrichtung wiederholt werden.
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4, welche die 4A und 4B umfasst, zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung, die ein Nest 100 und ein Betätigungselement 102 aufweist. 4A zeigt eine schräge perspektivische Ansicht des Geräts und 4B zeigt eine Querschnittansicht durch das Gerät entlang der Linie mit der Bezeichnung „K“ in 4A. Das in 4 gezeigte Gerät ist ähnlich dem in 1 gezeigten, jedoch umfasst das Betätigungselement 102 eine einzelne Feder 300, welche unter dem Nest 100 angeordnet ist und an einem ersten Ende 302 am ersten Abschnitt 108 des Nestes 100 befestigt und an einem zweiten Ende 304 am zweiten Abschnitt 110 des Nestes 100 befestigt ist. In einer Ausführungsform ist jedes Ende 302, 304 der Feder 302 mit dem entsprechenden Nestabschnitt 108, 110 durch einen jeweiligen Stift 306 befestigt. In der Aufnahmeposition sind die Nestabschnitte 108, 110 weiter voneinander entfernt als in der Ausrichtungsposition angeordnet, wie zuvor beschrieben. Die Feder 300 ist unter größerer Zugspannung in der Aufnahmeposition als in der Ausrichtungsposition. Als solches kann das Nest 100 aus der Aufnahmeposition in die Ausrichtungsposition bewegt werden, indem die Zugspannung der Feder 300 reduziert wird. Die Zugspannung der Feder 300 kann reduziert werden, indem die Wellen 128 von der ersten zwischen den Nestabschnitten 108, 110 angeordneten Position in die zweite Position unterhalb der Nestabschnitte 108, 110 unter Verwendung des Kolbens 200, z.B. wie in 3C veranschaulicht und vorstehend hierin beschrieben, gedrückt werden. Die Betätigungsfedern 114, 118, 300, die hierin beschrieben sind, können Schrauben- oder Blattfedern sein.
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5, welche die 5A und 5E umfasst, stellt eine weitere Ausführungsform des Geräts dar, welche ein Nest 100 und ein Betätigungselement 102 während verschiedener Phasen der Ausrichtung einer Halbleitervorrichtung 112 umfasst. Der untere Teil jeder der 5A und 5E zeigt eine Querschnittsansicht des Geräts während einer jeweiligen Stufe des Ausrichtungsvorgangs und der obere Teil jeder der 5A und 5E zeigt eine entsprechende Draufsicht auf das Gerät. Das in 5 gezeigte Gerät ähnelt dem in 1 gezeigten, jedoch umfasst das Betätigungselement 102 eine erste Welle (Schaft, Stange) 400 benachbart dem äußeren Ende 116 des ersten Abschnitts 108 des Nestes 100 und eine zweite Welle (Schaft, Stange) 402 benachbart dem äußeren Ende 120 des zweiten Abschnitts 110 des Nestes 100, wie in 5A gezeigt. Jede Betätigungswelle 400, 402 weist einen ersten Teil 404 mit einem kleineren Durchmesser (d1) und einen zweiten Teil 406 mit einem größeren Durchmesser (d2) auf. Jede Betätigungswelle 400, 402 ist in einer Richtung senkrecht zu einer Hauptfläche 132 des ersten und des zweiten Abschnitts 108, 110 des Nestes 100 in Reaktion auf eine auf die Wellen wirkende Kraft 402, 404 bewegbar. Die äußere Kraft kann durch einen Kolben 200 ausgeübt werden.
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Der Kolben 200 weist einen Aufnahmekopf 202 zum Halten einer Halbleitervorrichtung 112 auf. Die Halbleitervorrichtung 112 wird durch Bewegen des Kolbens 200 nach unten in Richtung des Nestes 100, wie durch die nach unten weisenden Pfeile in 5B gekennzeichnet, im Nest 100 in der Aufnahmeposition abgesetzt. Nachdem die Halbleitervorrichtung 112 im Nest 100 sitzt, kann die Vorrichtung 112 durch eine weitere Bewegung des Kolbens 200 nach unten ausgerichtet werden, wie durch die nach unten weisenden Pfeile in 5C gezeigt. In Reaktion auf den Kolben, welcher nach unten auf die Betätigungswellen 400, 402 drückt, bewegt das Betätigungselement 102 das Nest 100 aus der Aufnahmeposition zur Ausrichtungsposition, wenn der zweite (breitere) Teil 406 der ersten Welle 400 in Kontakt mit dem ersten Abschnitt 108 des Nestes 100 tritt und der zweite (breitere) Teil 406 der zweiten Welle 402 in Kontakt mit dem zweiten Abschnitt 110 des Nestes 100 tritt. Dadurch ergibt sich eine seitliche Druckkraft, die gegen die Nestabschnitte 108, 110 ausgeübt wird, wie durch die seitlichen, nach innen gerichteten Pfeile in 5C dargestellt, wodurch die Nestabschnitte 108, 110 veranlasst werden, sich aufeinander zu zu bewegen und die Halbleitervorrichtung 112 durch Kontakt mit den Seiten der Vorrichtung 112 auszurichten.
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Der Kolben 200 kann etwas weiter nach unten gedrückt werden, als von den nach unten weisenden Pfeilen in 5D gezeigt, nachdem die Halbleitervorrichtung 112 ausgerichtet ist, z.B. um die Vorrichtung 112 zu testen, indem ausreichend Kontakt mit einem Testsockel sichergestellt wird. Dieses zusätzliche, leichte Nach-unten-Drücken reduziert etwas die seitliche Druckkraft, welche gegen die Nestabschnitte 108, 110 ausgeübt wird, wie durch die seitlichen, nach außen gerichteten Pfeile in 5D dargestellt. Der Kolben 200 kann dann nach oben weg von der Halbleitervorrichtung 112, ohne eine Vakuumdichtung mit der Vorrichtung 112 auszubilden, bewegt werden, z.B. während des Testens der Vorrichtung 112, wie durch die nach oben gerichteten Pfeile in 5E angezeigt. Der breitere Teil 406 der Betätigungswellen 400, 402 übt ausreichend Querkräfte gegen die Nestabschnitte 108, 110 aus, um zu gewährleisten, dass das Nest 100 in den Ausrichtungspositionsabschnitten bleibt, wie durch die seitlichen, nach innen weisenden Pfeile in 5E angezeigt, z.B. während des Testens. Die Vorrichtung 112 kann später nach Beendigung der Prüfung durch Bewegen des Kolbens 200 nach unten z.B. aus dem Testsockel entfernt werden, wobei eine Vakuumdichtung mit der Vorrichtung 112 ausgebildet wird und anschließendes der Kolben 200 vom Nest 100 nach oben weg bewegt wird, wobei die Vorrichtung 112 mit dem Vakuumaufnahmekopf 202 des Kolbens 200 mit Vakuum abgedichtet ist.
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Räumlich relative Begriffe, wie „unter“, „unterhalb“, „unten“, „über“, „oberer“ und dergleichen werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erklären. Diese Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu verschiedenen Ausrichtungen, als die in den Figuren dargestellten, umfassen. Weitere Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen, werden auch verwendet, um verschiedene Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. zu beschreiben und sind ebenfalls nicht als Einschränkung gedacht. Ähnliche Begriffe beziehen sich auf gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
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Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „einschließlich“, „umfassend“ und dergleichen offene Ausdrücke, welche das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale angeben, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der, die, das“ sollen den Plural als auch den Singular umfassen, wenn der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt.
