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Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/333
690, eingereicht am 27. November 2001.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der visuellen Prüfung und des Testens von Mikroelektronikchips.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum zweckdienlichen
Auffinden des Chips, der in einem Hohlraum sitzt, um eine genaue
visuelle Analyse seiner Oberflächen
zu beginnen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
jüngste
Verkleinerung von Mikroelektronikchips und der hohe Bedarf für diese
Chips benötigt den
Bedarf für
ein schnelles, genaues und wirtschaftliches Testen ihrer physikalischen
und elektrischen Eigenschaften. Um die Chips effizienter zu testen,
ist es erforderlich, zuerst sichtbar beschädigte Chips aus der Produktionslinie
zu beseitigen, so dass ein späteres
elektrisches Testen nur an sichtbar annehmbaren Chips durchgeführt wird.
Beispiele solcher visuell beobachtbaren Beschädigungen sind eine Delaminierung
des dielektrischen Körpers,
Risse in der Außenseite
des Chips und Beschädigungen im
Metallanschluss wie z.B. Schlieren und Überlappungen und unannehmbare
Welligkeit. Visuelle Prüfvorrichtungen
werden in der Industrie verwendet, um diese physikalischen Eigenschaften
zu testen. Diese Vorrichtungen umfassen im allgemeinen Kameravorrichtungen
zum Beobachten des Chips, Softwareverarbeitungsvorrichtungen zum
Erfassen und Aufzeichnen der Beschädigungen und helle Lichtquellen
zum Beleuchten des Chips.
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Visuelle
Prüfvorrichtungen
des Standes der Technik konnten aufgrund der hohen Spiegelungswerte
des Chips und der Umgebungsmaterialien den Chip nicht genau und
effizient beobachten. Die Spiegelung eines Materials beschreibt
die Größe und Helligkeit
von spiegelnden hellen Stellen, die es reflektiert. Glatte, reflektierende
Objekte weisen helle Stellen auf, die klein und hell sind. Rauhe,
reflektierende Objekte weisen helle Stellen auf, die groß und diffus, aber
immer noch hell sind. Weniger reflektierende Objekte, die rauh oder
glatt sind, weisen schwächere helle
Stellen auf. Gewöhnlich
erzeugen herkömmliche
Metallmaterialien, wie z.B. Aluminium, rostfreier Stahl, Titan usw.,
die zur Herstellung von Bestückungsrädern zur
Unterbringung des Chips während des
visuellen Prüfprozesses
verwendet werden, signifikante spiegelnde helle Stellen auf Grund
von normalem Verschleiß und
Reißen
und Ansammlung von Fremdstoff auf den Metallen. Bestimmte Behandlungen
und Beschichtungen können
verwendet werden, um die scheinbare Spiegelung dieser Oberflächen zu verringern,
aber diese Abhilfen sind vorübergehend und
verschlechtern sich mit der Zeit. Der Austausch dieser Metalle gegen
Materialien auf Kunststoffbasis oder andere ähnliche Materialien ist unwirksam,
da die innewohnenden schwächeren
physikalischen Eigenschaften der Kunststoffmaterialien verursachen, dass
sie mit der Zeit verschleißen.
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Der
hohe Grad an Spiegelung um die freigelegte Oberfläche des
Chips und seiner Umgebung macht es schwierig, exakt elektronisch
zu visualisieren, wo sich der Chip im Chiphaltehohlraum befindet, damit
das Softwareprogramm beginnt, den visuellen Test am Chip zu starten.
Die Helligkeit und die Lichtreflexion der Umgebung mischen sich
mit jener des Chips und machen es theoretisch unmöglich, den Chip
vom Rest seiner Umgebung genau zu unterscheiden, insbesondere unter
Bedingungen einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, unter denen
die Verweilzeit des Chips im Hohlraum in Mikrosekunden gemessen
wird. Daher kann bei Fehlen eines Bezugspunkts das Softwareprogramm
das visuelle Testen des Chips nicht beginnen oder kann den visuellen Testprozess
an einem fehlerhaften Bezugspunkt beginnen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines dunklen, grundsätzlich schwarzen Schattens,
der strategisch so angeordnet ist, dass er zumindest an einen Teil
einer Kante eines Chips angrenzt, um einen Kontrast zwischen der
Kante des Chips, die an den Schatten angrenzt, und dem Schatten
bereitzustellen. Der Teil der Kante des Chips, der an den Schatten
angrenzt, bildet eine Kontrastlinie, um eine Prüfvorrichtung mit einem Bezugspunkt
zu versehen, um ihre visuelle Prüfung
zu beginnen. Diese Erfindung beseitigt die vorstehend dargelegten Probleme
hinsichtlich der visuellen Prüfverfahren
des Standes der Technik. Diese Erfindung ist insbesondere bei einem
metallisierten, rechteckigen, Parallelepiped-Mikroelektronikchip
nützlich,
der mindestens zwei entgegengesetzte, beabstandete Vorderkanten aufweist,
die durch das jeweilige Aufeinandertreffen einer Vorderwand und
von zwei entgegengesetzten, beabstandeten Seitenwänden gebildet
sind. Dieser Chip ist von der Art, die heute in der ganzen Computerindustrie
verwendet wird.
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Diese
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst einen Hohlraum, vorzugsweise eine Vielzahl davon, der sich
in einem Rand einer Chiphandhabungseinrichtung, wie z.B. um den
Umfang eines Chiphandhabungsrades befindet, zum Aufnehmen der Chips.
Die Hohlräume
weisen die Form und Größe auf,
um einen einzelnen Chip in einer aufrechten Position aufzunehmen
und um den Chip kurz zu halten, um zu ermöglichen, daß eine Prüfvorrichtung die Außenfläche des
Chips prüft
und testet. Der Hohlraum umfasst mindestens eine Hohlraumseitenwand und
kann eine Hohlraumrückwand
aufweisen, die senkrecht zur Hohlraumseitenwand ausgebildet ist, um
beim Halten des Chips im Hohlraum zu unterstützen. Die Hohlraumseitenwand
liegt an einem Teil von mindestens einer der Seitenwände des
Chips an, wenn der Chip korrekt sitzt.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung ist ein Teil der Hohlraumseitenwand zu einer Aussparung
mit einer ersten Wand, die sich vom Hohlraum wegerstreckt, ausgebildet.
Die Aussparung liegt benachbart zur Seitenwand des Chips. Die Aussparung
verringert das Ausmaß an
Spiegelung und Lichtreflexion um die Vorderkante des Chips, um eine
Störung
beim Erfassen der Kante des Chips durch die Prüfvorrichtung zu verringern.
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Eine
beobachtbare Vertiefung ist zumindest innerhalb der Hohlraumseitenwand
und der ersten Wand ausgebildet. Die Vertiefung ist tief genug,
so dass sie als sehr dunkler, grundsätzlich schwarzer Hintergrund
erscheint, der einen objektiv meßbaren Kontrast in der Grauheit
zwischen der Vertiefung und dem Chip erzeugt. Der Chip befindet
sich im Hohlraum in einer Position, in der zumindest ein Teil von mindestens
einer der Vorderkanten von diesem eine Grenze, die vorzugsweise
gerade und vertikal ist, des schwarzen Schattens oder Hintergrundes
bildet und folglich eine deutliche Kontrastlinie zwischen der Vorderkante
des Chips und der Vertiefung mit dunklem Schatten erzeugt. Die Vertiefung
kann kreisförmig, ovalförmig sein
oder kann ein horizontaler Schlitz sein, der sich vom Hohlraum wegerstreckt.
Die Form der Vertiefung kann durch verschiedene Faktoren festgelegt
werden, wie z.B. die Größe des den
Chip haltenden Hohlraums und die Größe des Chips.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung kann sich die Vertiefung weiter entlang der Hohlraumseitenwand
und entlang der Hohlraumrückwand
erstrecken, um darin einen Schatten zu erzeugen, der durch die andere
Vorderkante des Chips verdunkelt wird. Der Schatten, der erzeugt
wird, bildet einen objektiv messbaren Kontrast in der Grauheit zwischen
dem Schatten und dem Chip. Eine deutliche Kontrastlinie wird dort
erzeugt, wo die andere Vorderkante des Chips den dunklen Schatten der
Vertiefung in der Hohlraumrückwand
verdunkelt.
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Die
Vertiefung ist unter den Beleuchtungsbedingungen schwarz, was zur
Grauheit des Chips und des Handhabungsrades in Kontrast steht. Die
benachbart zum Chip angeordnete Aussparung verringert auch die Spiegelung
der Umgebung. Die Kontrastlinie findet den Chip auf. Aufgrund des
starken Kontrasts zwischen dem Schatten in der Vertiefung und dem
Chip kann die Prüfvorrichtung
daher die Kante des Chips effizient und schnell erfassen, um das
visuelle Testen des Chips zu beginnen.
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Während des
Prüfungsprozesses
wird der Chip durch eine Vakuumeinrichtung für einen genügend langen Zeitraum in einer
Position gehalten, um durch die Prüf vorrichtung getestet zu werden,
wobei die Prüfvorrichtung
ein ladungsgekoppeltes Bauelement, eine Softwareprüfeinheit
und eine Beleuchtungsquelle umfassen kann.
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Folglich
ist die Hauptaufgabe dieser Erfindung eine Schattenerzeugungsvorrichtung,
die eine Softwareprüfvorrichtung
unterstützt,
um den Chip genau aufzufinden, um den visuellen Testprozess zu beginnen.
Weitere Aufgaben der Erfindung sind eine Vorrichtung, die vorübergehende
Oberflächenbehandlungen
und -beschichtungen übertrifft;
die einfach und wirtschaftlich herzustellen und zu warten ist; die
hergestellt werden kann, um Chips aller Formen, Größen und
Gestalten aufzunehmen; die leicht mit den derzeitigen visuellen
Prüfvorrichtungen
verwendet werden kann, die in der Industrie heute zur Verfügung stehen;
und die eine hohe Produktionsrate aufweist, die aufgrund der Fähigkeit
der visuellen Prüfvorrichtung,
die Chips innerhalb des Hohlraums schnell und genau aufzufinden,
ein besseres Endprodukt ergibt.
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung werden besser ersichtlich, wenn
die Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels zusammen mit
den Zeichnungen, die hier beigefügt
sind, gelesen wird. Der vom Erfinder angestrebte Schutz kann aus einem
anständigen
Lesen der Ansprüche,
die die Beschreibung abschließen
entnommen werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische
Ansicht des rechteckigen, parallelepipedischen Mikroelektronikchips,
auf den diese Erfindung gerichtet ist;
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2 ist eine Vorderansicht
des Chips, die die erste und die zweite Vorderkante zeigt, die durch diese
Erfindung aufgefunden werden sollen;
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3 ist eine perspektivische
Ansicht eines typischen Hohlraums, der innerhalb eines typischen Chiphandhabungsrades
ausgebildet ist, welche ein Hohlraum seitenwand zeigt, in der eine
beobachtbare Schattenerzeugungsvertiefung gemäß der Lehre dieser Erfindung
ausgebildet ist;
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4 ist eine perspektivische
Ansicht eines weiteren Hohlraums, die die Hohlraumseitenwand und
eine erste Wand, in der die Schattenerzeugungsvertiefung ausgebildet
ist, zeigt;
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5 ist eine perspektivische
Ansicht von noch einem weiteren Hohlraum, welche die Hohlraumseitenwand
und die erste Wand zeigt, in der ein horizontaler Schlitz ausgebildet
ist, der sich weiter in die Wand erstreckt;
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6 ist eine perspektivische
Ansicht des in 1 gezeigten
Chips, der innerhalb des Hohlraums sitzt;
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7a ist eine Vorderansicht
des Chips, der innerhalb des in 6 gezeigten
Hohlraums sitzt, welche die erste Vorderkante zeigt, die eine Grenze des
Schattens bildet, der durch eine kreisförmige Vertiefung erzeugt wird;
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7b ist eine Vorderansicht
des Chips, der innerhalb des in 6 gezeigten
Hohlraums sitzt, welche die erste Vorderkante zeigt, die eine Grenze des
Schattens bildet, der durch eine ovale Vertiefung erzeugt wird;
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7c ist eine Vorderansicht
des Chips, der innerhalb des in 6 gezeigten
Hohlraums sitzt, welche die erste Vorderkante zeigt, die eine Grenze des
Schattens bildet, der durch eine horizontale geschlitzte Vertiefung
erzeugt wird;
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8 ist eine perspektivische
Ansicht des Chiphandhabungsrades mit einer aufgebrochenen Ansicht
eines Teils des Rades, welche die Beziehung der Vertiefung, des
Hohlraums, der Hohlraumseitenwand und des Chips, der innerhalb des
Hohlraums sitzt, zeigt;
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9 ist eine Vorderansicht
des Chips, der innerhalb des Hohlraums sitzt, welche die zweite
Vorderkante zeigt, die den Schatten verdunkelt, der durch die Vertiefung
erzeugt wird, die entlang der Rückwand
des Hohlraums ausgebildet ist; und
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10 ist eine perspektivische
Ansicht eines typischen Vakuummittels.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Wenn
man sich nun den Zeichnungen zuwendet, in denen durchweg in den
zwölf Figuren
Elemente oder Begrenzungen mit Zahlen identifiziert sind und gleiche
Elemente oder Begrenzungen mit gleichen Zahlen identifiziert sind,
zeigen die 1 und 2 einen Mikroelektronikchip 2,
auf den diese Erfindung gerichtet ist und der im allgemeinen einen rechteckförmigen,
festen, eingeschlossenen Körper 4 mit
mindestens einer Vorderwand 5 und einem Paar von entgegengesetzten,
beabstandeten Seitenwänden 6 und 7 umfaßt, wobei
die Vorderwand 5 auf jede der Seitenwände 6 und 7 trifft,
um eine jeweilige entgegengesetzte, beabstandete erste Vorderkante 8 und
zweite Vorderkante 9 zu bilden. Der bei dieser Erfindung
verwendete Chip 2 weist ein Paar von metallisierten, beabstandeten
Anschlussenden 10 zum Verbinden mit einer Leiterplatte
auf. Der Chip 2 kann auch in Winkeln, die größer oder
kleiner als 90 Grad sind, parallelepipedisch sein und kann verschiedene Größen aufweisen.
Der rechteckige, parallelepipedische Chip ist jedoch der Industriestandard
und ist das Produkt, auf das diese Erfindung hauptsächlich gerichtet
ist.
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Wie
in den 3 und 8 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 12 dieser
Erfindung einen Hohlraum oder ein Fach 13, der/das in einer
Chiphandhabungseinrichtung 14 wie z.B. einem Chiphandhabungsrad 16 ausgebildet
ist, zum Aufnehmen eines Inventars von Chips 2, so daß die Chips 2 zur
Untersuchung und zum Testen angeordnet werden können. Die Chiphandhabungseinrichtung 14 ist ähnlich zu
der im US-Pat. Nr. 6 294 747 gezeigten und umfasst ein Chiphandhabungsrad 16,
insbesondere ein Chipbestückungsrad,
mit einem äußeren Rand 18.
Das Chiphandhabungsrad 16 weist mindestens einen Hohlraum 13,
aber vorzugsweise eine Vielzahl davon, auf, die im äußeren Rand 18 zum
Aufnehmen von Chips 2 ausgebildet sind, und sie weisen
die Form und Größe auf,
um einen einzelnen Chip 2 in einer aufrechten Position
in jedem Hohlraum 13 aufzunehmen.
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Wie
in den 3, 7a, 7b und 7c gezeigt,
ist der Hohlraum 13 durch mindestens eine Hohlraumseitenwand 24 begrenzt,
die so ausgebildet ist, dass sie in Nebeneinanderstellung an mindestens
einem Teil der Seitenwand 6 des Chips 2 anliegt,
wenn der Chip 2 korrekt im Hohlraum 13 sitzt.
Der Hohlraum 13 kann ferner durch eine Hohlraumrückwand 26 begrenzt
sein, die vorzugsweise in einem senkrechten Winkel zur Hohlraumseitenwand 24 ausgebildet
ist. Eine weitere Hohlraumseitenwand 28, die von der ersten
Seitenwand 24 beabstandet ist, ist ausgebildet, um zu helfen,
dass der Chip 2 innerhalb des Hohlraums 13 angeordnet
wird. Der Hohlraum 13 kann auch eine Bodenfläche (nicht
dargestellt) aufweisen, auf der der Chip 2 aufliegen kann.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, zeigt ein weiteres
Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Hohlraumseitenwand 24, die an dem Teil
der Seitenwand 6 des Chips 2 anliegt, teilweise
zu einer ersten Wand 30 ausgebildet, die sich vom Hohlraum 13 wegerstreckt.
Eine Aussparung 32 ist dort ausgebildet, wo sich die erste
Wand 30 vom Hohlraum 13 wegerstreckt. Die Aussparung 32 liegt
benachbart zur Seitenwand 6 des Chips 2.
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Wie
in den 4, 5 und 7 gezeigt, ist eine Vertiefung 34 in
der Hohlraumseitenwand 24 ausgebildet, die breit genug
und tief genug ist, um einen schwarzen Schatten von der Seite des
Hohlraums 13 nach vorn zu projizieren, und einen objektiv
messbaren Kontrast in der Grauheit zwischen der Vertiefung 34 und
dem Chip 2 erzeugt. Der Chip 2 befindet sich im
Hohlraum 13 in einer Position, in der zumindest ein Teil
der ersten Vorderkante 8 eine vorzugsweise gerade und vertikale
Grenze des schwarzen Schattens oder Hintergrundes bildet und somit
eine deutliche Kontrastlinie zwischen der ersten Vorderkante 8 des
Chips 2 und der Vertiefung 34 mit dunklem Schatten
bildet. Die Höhe
der Vertiefung 34 ist vorzugsweise oberhalb der Bodenwand
und unterhalb der oberen Wand der Chipanschlussenden 10 festgelegt.
Es ist bevorzugt, dass die Grauheit des in der Vertiefung 34 erzeugten
Schattens sich um bis zu fünfzehn
Graueinheiten oder um mindestens sechzehn Graueinheiten von der
Grauheit der Vorderwand 5 des Chips 2 auf der
Standardgrauskala der Electronics Industry Association unter scheidet.
Diese Grauskala ist in 255 objektiv unterschiedliche Grauschattierungen
unterteilt, die an einem Ende von reinem Weiß bis zum anderen Ende von
reinem Schwarz reichen, und ist in der Farbindustrie anerkannt.
Die Vertiefung 34 kann in das Chiphandhabungsrad 16 geschnitten
oder gebohrt werden und ihre Tiefe hängt von verschiedenen Faktoren
ab, wie z.B. der Größe und Tiefe
des Hohlraums 13 und der Größe des Chips 2. Die
Vertiefung 34 kann ferner kreisförmig (7a), ovalförmig (7b) sein oder kann ein horizontaler Schlitz
(7c) sein, der sich vom
Hohlraum 13 in der ersten Wand 30 wegerstreckt.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung zeigt 9 eine
Vertiefung 34, die sich entlang der Hohlraumseitenwand 24 und
entlang der Hohlraumrückwand 26 erstreckt,
um darin einen Schatten zu erzeugen, der durch die zweite Vorderkante 9 des
Chips 2 verdunkelt wird. Der Schatten, der erzeugt wird,
bildet einen objektiv messbaren Kontrast in der Grauheit zwischen
dem Schatten in der Rückwand 26 und
dem Chip 2.
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Wie
in 10 gezeigt, kann
die Vorrichtung 12 ein Haltemittel 40 zum momentanen
Halten des Chips 2 im Hohlraum 13, um die Prüfung zu
ermöglichen,
umfassen. Das Haltemittel 40 umfasst eine Vakuumquelle
(nicht dargestellt) und einen Vakuumübertragungs-Durchgangsweg 42,
der von der Vakuumquelle zu einem Vakuumschlitz 44 führt, der
in den Hohlraum 13 mündet.
Das Vakuum unterstützt
das Halten des Chips 2 im Hohlraum 13 während der
Prüfung.
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Eine
Auffindungseinrichtung (nicht dargestellt) ist zum Auffinden des
innerhalb des Hohlraums 13 sitzenden Chips vorgesehen.
Die Auffindungseinrichtung kann eine Kamera mit ladungsgekoppeltem Bauelement
(nicht dargestellt) zum Sammeln und Fokussieren der Bilder des Chips 2 und
zum Übertragen
derselben zu einer naheliegenden Prüfvorrichtung wie z.B. einer
Bildverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) und eine ausreichende
Lichtquelle (nicht dargestellt) zum Auffinden der Kante 8 des
Chips 2, wo die Kante 8 die Vertiefung 34 mit
dunklem Schatten verdunkelt, umfassen. Die Kontrastlinie zwischen der
Vertiefung 34 und dem Chip 2 stellt den Bezugspunkt
für die
Prüfvorrichtung
bereit, um den Chip 2 aufzufinden, so dass die Prüfvorrichtung
den Testprozess einleiten kann.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel derselben beschrieben wurde,
können
Fachleute verschiedene Modifikationen am beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung vornehmen, ohne von deren wahrem Gedanken und Schutzbereich
abzuweichen. Es ist vorgesehen, dass alle Kombinationen von Elementen
und Schritten, die im wesentlichen dieselbe Funktion in im wesentlichen
derselben Weise erfüllen,
um im wesentlichen dasselbe Ergebnis zu erzielen, innerhalb des
Schutzbereichs dieser Erfindung liegen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Vorrichtung
(12) zum genauen Auffinden eines Mikroelektronikchips (9)
in einem Chiphaltehohlraum (28) zum visuellen Testen, wobei
der Chip (9) mindestens eine Vorderwand und ein Paar von
entgegengesetzten, beabstandeten Seitenwänden aufweist, wobei die Vorderwand
auf jede der Seitenwände
trifft, um entgegengesetzte, beabstandete erste und zweite Vorderkanten
zu bilden, mit einer Hohlraumseitenwand, die so ausgebildet ist,
dass sie in Nebeneinanderstellung an zumindest einer der Seitenwände des
Chips anliegt, wobei in der Hohlraumseitenwand eine Vertiefung ausgebildet
ist, die einen Schatten erzeugt, der von der Vertiefung nach vorn projiziert,
wobei die erste Vorderkante des Chips (9) eine Grenze des
Schattens bildet, um einen objektiv messbaren Kontrast in der Grauheit
zwischen dem Schatten und dem Chip (9) zu erzeugen.