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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Chip-
Montagevorrichtung zum Sortieren und anschließenden mühelosen
Montieren eines jeden einer großen Anzahl von allgemein
quadratischen Chip-Bauelementen, zum Beispiel Halbleiter-
Chips, Chip-Kondensatoren, Chip-Widerständen oder dergleichen
auf einen Gehäusesockel oder eine Leiterplatte, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung
ist aus der FR-A-2 468 285 bekannt.
Beschreibung des Standes der Technik
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Im allgemeinen werden zuerst eine große Anzahl von
Halbleiterelementen auf einer Halbleiterscheibe (Wafer) zu
einem bestimmten Muster geformt und werden dann einzeln in
allgemein quadratische Chips getrennt. Vor einem
anschließenden Chip-Bondingverfahren werden die getrennten
Halbleiter-Chips nacheinander zu einer Chip-Montagevorrichtung
transportiert, wobei sie auf ein Dehnklebeband aufgeklebt
sind. Während des Chip-Bondingverfahrens werden die
Halbleiter-Chips vom Dehnband getrennt und dann einer nach dem
anderen mittels einer Unterdruckaufnahmehülse oder dergleichen
aufgenommen, um sie auf einen Gehäusesockel zu montieren.
Alternativ werden die vom Band getrennten Chips gelegentlich
auf eine Schale gelegt, um sie in einer Ordnung neu
anzuordnen.
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Fig. 1 zeigt eine Schale 1, die für diesen Zweck verwendet
werden soll, welche an ihrer Oberseite mit einer Mehrzahl von
allgemein quadratischen Eintiefungen 4 versehen ist, die durch
eine Mehrzahl sich rechtwinklig kreuzender Unterteilungswände
2 und 3 in regelmäßiger Ordnung, im allgemeinen in Form eines
Schachbrettmusters abgeteilt sind. Die Eintiefungen 4 besitzen
dieselbe Gestalt, die geringfügig größer als jegliche Chips
ist, so daß jede der Eintiefungen 4 ungeachtet der Größe einen
beliebigen der Chips aufnehmen kann.
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Wenn die Chips auf einer solchen Schale 1 liegen, sind sie
jedoch in der Regel innerhalb der jeweiligen Eintiefungen 4 in
unterschiedlichen Lagen oder Winkeln angeordnet, was
Schwankungen der Lagebeziehung zwischen den Chips und den
Eintiefungen 4 zur Folge hat, welche die jeweiligen Chips
aufnehmen. Folglich mißlingt es der Unterdruckaufnahmehülse
oder dergleichen gelegentlich, die Chips entsprechend ihrer
Lage richtig aus der Schale aufzunehmen, was dazu führt, daß
einige derartige Chips von der Hülse abfallen oder an ihren
Ecken beschädigt werden. Dieses Problem macht ein
Bildverarbeitungssystem zum Identifizieren der Lage der Chips
auf der Schale 1 erforderlich, das jede Aufnahme verlangsamt
und bewirkt, daß die Vorrichtung kompliziert wird oder zu
einer relativ großen Baugröße ausgebildet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung mit Blick darauf
entwickelt worden, den oben beschriebenen Nachteil im
wesentlichen zu beseitigen, welcher der Chip-
Montagevorrichtung des Standes der Technik innewohnt, und hat
als ihr wesentliches Ziel, eine verbesserte Chip-
Montagevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
bereitzustellen, bei der eine Mehrzahl von Chips in einer
Ordnung in einer solchen Weise auf einer Schale liegt, daß
jeder der Chips in einer beliebigen aus einer Mehrzahl von in
der Schale ausgebildeten Eintiefungen in derselben
Lagebeziehung zwischen den Chips und den jeweiligen
Eintiefungen untergebracht ist.
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Ein anderes wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
eine Chip-Montagevorrichtung der oben beschriebenen Art
bereitzustellen, die in der Lage ist, die in den jeweiligen
Eintiefungen untergebrachten Chips unter Verwendung einer
Unterdruckaufnahmehülse einen nach dem anderen mühelos und
schnell aufzunehmen.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Chip-Montagevorrichtung bereitzustellen, die zuverlässig
funktioniert und mit verhältnismäßig niedrigen Kosten mühelos
hergestellt werden kann.
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Zum Erreichen dieser und anderer Ziele ist eine Chip-
Montagevorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Sockel, einem
fest auf dem Sockel gehaltenen Tragelement, einer lösbar im
Tragelement angebrachten und mit einer Mehrzahl im
wesentlichen quadratischer, jeweils zur Aufnahme eines der
Chips dienender Eintiefungen versehenen Schale und mit einer
Schwingvorrichtung versehen, um die Schale in Schwingungen zu
versetzen. Die Eintiefungen der Schale sind durch eine
Mehrzahl von auf der Schale ausgebildeten Unterteilungswänden
in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Das
Tragelement ist in der Lage, die Schale zu neigen, so daß eine
Ecke jeder Eintiefung tiefer als jegliche anderen Ecken
derselben liegen kann. Die Chip-Montagevorrichtung mit dem
oben beschriebenen Aufbau macht es möglich, die Clips in
denselben Ecken der jeweiligen Eintiefungen in einer Ordnung
neu anzuordnen.
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Da eine Richtungsidentifikationsmarkierung auf einer Ecke
jedes Chips ausgebildet ist, können außerdem sämtliche der
Chips bei Erkennung der Richtungsidentifikationsmarkierung in
derselben Richtung ausgerichtet werden, wenn sie von der
Schale aufgenommen werden. Dies erleichtert eine anschließende
Verarbeitung.
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Die Chip-Montagevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist weiter mit einer
Unterdruckaufnahmehülse versehen, die zwei Vorsprünge
aufweist, die auf ihrer Unterseite diagonal zueinander
angeordnet sind, wohingegen die Schale mit einer Mehrzahl von
kreuzförmigen Kerben an Kreuzungsstellen der
Unterteilungswände versehen ist. Da nie irgend eine
Behinderung zwischen der Hülse und den Unterteilungswänden der
Schale vorkommt, kann dementsprechend die Hülse zuverlässig
und schnell jeden Chip aufnehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden in Verbindung mit ihrer bevorzugten Ausführungsform aus
der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen ersichtlicher, in welchen gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in
welchen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Schale
mit einer Mehrzahl von Eintiefungen darin ist, jede zur
Aufnahme eines Chips;
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die Figuren 2a bis 2e Seitenansichten sind, die den Aufbau und
den Betrieb einer Chip-Montagevorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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die Figuren 3a bis 3e Ansichten ähnlich den Figuren 2a bis 2e
sind, wobei sie insbesondere eine Abwandlung derselben zeigen;
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die Figuren 4a bis 4c Draufsichten auf einen Teil der Schale
sind, welche die Art und Weise zeigen, wie eine Mehrzahl von
in den jeweiligen Eintiefungen untergebrachten Chips in einer
Ordnung neu angeordnet werden;
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die Figuren 5a und 5b Draufsichten auf einen Teil der Schale
sind, welche die Art und Weise zeigen, wie eine Mehrzahl von
in den jeweiligen Eintiefungen untergebrachten und jeweils
eine Richtungsidentifikationsmarkierung aufweisenden Chips in
einer Ordnung neu angeordnet werden;
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die Figuren 6a und 6b Draufsichten auf eine Mehrzahl von
Halbleiterchips sind, die auf einer Halbleiterscheibe (Wafer)
miteinander verbunden sind, um ihr Herstellungsverfahren zu
zeigen;
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Fig. 7 eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht eines
Teils der Schale ist;
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Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 ist, die insbesondere eine
Abwandlung derselben zeigt; und
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Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer
Unterdruckaufnahmehülse ist, um die Chips einen nach dem
anderen aufzunehmen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Figuren 2a bis 2e zeigen eine Chip-Montagevorrichtung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, die mit einem Sockel 10, einem fest auf dem Sockel
10 gehaltenen Träger 11, einer Unterdruckaufnahmehülse 15, um
eine Mehrzahl von auf einer Schale 1 liegenden Chips einen
nach dem anderen aufzunehmen, und dergleichen versehen ist.
Der Träger 11 umfaßt ein Schalenspannfutter 12, um die in Fig.
1 dargestellte Schale 1 sicher darin zu festzuhalten oder
einzuspannen, sowie eine Hubvorrichtung 13 zum Tragen und
Neigen des Schalenspannfutters 12. Eine Ausnehmung 14 ist an
einer Oberseite des Schalenspannfutters 12 ausgebildet, um die
Schale 1 durch Anlegen von Unterdruck oder durch eine
beliebige andere geeignete Haltevorrichtung, zum Beispiel ein
mechanisches Spannfutter kraft einer Blattfeder oder
dergleichen sicher darin zu halten.
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Der Hubvorrichtung 13 ist so betätigbar, daß sie das
Schalenspannfutter 12 neigt, und ist daher mit einer
beliebigen geeigneten Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt)
verbunden, die innerhalb desselben oder innerhalb des Sockels
10 vorgesehen ist. Die Hubvorrichtung 13 besteht aus einem
äußeren Zylinder 13a und einem inneren Zylinder 13b, der in
den äußeren Zylinder 13a hin und her beweglich und drehbar
eingesetzt ist. Bei Drehung und Aufwärtsbewegung des inneren
Zylinders 13b wird das Schalenspannfutter 12 geneigt, wie in
Fig. 2c dargestellt.
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Die Figuren 3a bis 3e zeigen eine Abwandlung der Chip-
Montagevorrichtung, die mit einer Hubvorrichtung 13' versehen
ist, die mindestens zwei Stäbe, vorzugsweise vier Stäbe
umfaßt, um das Schalenspannfutter 12 bei einer
Aufwärtsbewegung eines beliebigen der Stäbe zu neigen.
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Die Schale 1 wird zusammen mit dem Schalenspannfutter 12 in
einer solchen Weise geneigt, daß eine der Ecken jeder in der
Schale ausgebildeten Eintiefung 4 tiefer liegt, als jegliche
andere Ecken. Deswegen wird eine Ecke jedes Chips in einer
Ecke der Eintiefung 4 positioniert, um den Chip richtig zu
positionieren.
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Es soll hier angemerkt werden, daß der Neigungswinkel der
Schale 1 ein kleiner Winkel sein sollte, zum Beispiel etwa 3
Grad. Falls der Neigungswinkel diesen Wert übersteigt, sind
die Chips immer in Gefahr, von der Schale 1 zu fallen.
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Die Chip-Montagevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist
weiter mit einer Schwingvorrichtung 19 versehen, um ihren
Träger 11 oder mindestens ihr Schalenspannfutter 12 in
Schwingungen zu versetzen, um die Schale 1 damit zusammen in
Schwingungen zu versetzen. Die Schwingvorrichtung 19 kann im
Sockel 10 der Vorrichtung untergebracht sein, oder kann
außerhalb vorgesehen und mit Hilfe einer Stange oder
dergleichen mit dem Sockel 10 verbunden sein. Die Schwingung,
die eine sehr kleine Amplitude besitzt, welche keinesfalls ein
Herabfallen der Chips von der Schale 1 verursacht, ist
bevorzugt so gewählt, daß sie die Chips sanft verschiebt. Eine
derartige Schwingung wird zum Beispiel von einer
Ultraschallwellen-Schwingvorrichtung hervorgerufen.
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Der Betrieb der Chip-Montagevorrichtung mit dem oben
beschriebenen Aufbau wird nachfolgend erläutert.
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Wie in den Figuren 2a und 2b oder den Figuren 3a und 3b
dargestellt, wird die Schale 1, die mit einer Mehrzahl von
Eintiefungen 4 versehen ist, von denen jede einen Chip faßt,
zuerst oberhalb (heran) transportiert und sicher in der im
Schalenspannfutter 12 ausgebildeten Ausnehmung 14 eingespannt.
In diesem Fall sind die Chips 20 in den jeweiligen
Eintiefungen 4 in verschiedenen Lagen zufällig angeordnet, wie
in Fig. 4a dargestellt. Nach dem Einspannen der Schale 1 wird
das Schalenspannfutter 12 nach Betätigung der Hubvorrichtung
13 oder 13' geneigt, wodurch die Schale 1 in einer solchen
Weise in eine Neigung gebracht wird, daß eine Ecke jeder
Eintiefung 4 so positioniert ist, daß sie tiefer liegt, als
jegliche anderen Ecken, wie in Fig. 2c oder Fig. 3c
dargestellt.
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Ein anschließendes Versetzen der Schale 1 in Schwingung
mittels der Schwingvorrichtung 19 verschiebt die in den
jeweiligen Eintiefungen 4 der Schale 1 zufällig
untergebrachten Chips 20 in Richtung der abgesenkten Ecken der
Eintiefungen 4. Die Chips 20 werden allmählich in den
jeweiligen Eintiefungen 4 neu angeordnet, wie in Fig. 4b
dargestellt, und sind schließlich in einer Ordnung in deren
abgesenkten Ecken positioniert, so daß eine Ecke jedes Chips
20 im Einklang mit der abgesenkten Ecke einer Eintiefung sein
kann, wie in Fig. 4c dargestellt. Auf diese Weise werden
sämtliche der Chips 20 in Berührung mit denselben Ecken der
jeweiligen Eintiefungen 4 gebracht und richtig in diesen
positioniert.
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Nach dem Positionieren der Chips 20 wird die Hubvorrichtung 13
oder 13' in ihre in Fig. 2d oder Fig. 3d dargestellte
Ruheposition zurückgeführt, so daß die Chips 20 einer nach dem
anderen von der Hülse 15 aufgenommen werden können, wie in
Fig. 2e oder Fig. 3e dargestellt. Die Hülse 15 ist in jeder
gewünschten Richtung beweglich, um durch Anlegen von
Unterdruck jeden Chip 20 aufzunehmen. Da sämtliche der Chips
20 richtig in den jeweiligen Eintiefungen positioniert sind,
mißlingt es der Hülse 15 während des Aufnehmens niemals, jeden
von ihnen aufzunehmen.
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Falls es erforderlich ist, die Ausrichtung jedes Chips 20 zu
erkennen, kann vorab auf jedem Chip 20 eine
Richtungsidentifikationsmarkierung 21 angebracht werden, wie
in den Figuren 5a, 5b und 6a, 6b dargestellt. Eine derartige
Markierung ist in der Nähe einer Ecke des Chips 20
ausgebildet, zum Beispiel an einer Stelle, wo kein
Leiterbahnmuster ausgebildet ist. Die Ausrichtung des Chips 20
in Bezug zur Schale 1 kann durch die Mustererkennung der
Richtungsidentifikationsmarkierung 21 erfaßt werden. Die
Richtungsidentifikationsmarkierung 21 kann durch Aufbringen
von Tinte durch einen Tintenstrahl auf den Chip 20 gebildet
werden, oder indem ein gewünschtes Muster auf diesem
ausgebildet wird, wenn das Leiterbahnmuster gebildet wird.
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Die Figuren 6a und 6b zeigen ein Herstellungsverfahren in dem
Fall, wo die Chips 20 Halbleiter-Chips sind.
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Vor dem Dicing wird eine Mehrzahl von
Richtungsidentifikationsmarkierungen 21 auf denselben Ecken
der jeweiligen Chips 20 ausgebildet, die auf einer
Halbleiterscheibe (Wafer) 23 miteinander verbunden sind, wie
in Fig. 6a dargestellt. Einige der Chips von minderer Qualität
werden ebenfalls jeweils mit einer Markierung 24 für mindere
Qualität markiert. Während des Dicing wird die
Halbleiterscheibe 23 in einzelne Chips 20 zertrennt, die dann
von einer beliebigen bekannten Aufnahmevorrichtung, zum
Beispiel einer Hülse aufgenommen werden, um sie in den
jeweiligen Eintiefungen 4 der Schale 1 unterzubringen, wie in
Fig. 6b dargestellt. In diesem Fall werden die Chips 20 mit
der Markierung 24 für mindere Qualität beim Aufnehmen mittels
der Hülse oder dergleichen aussortiert und gar nicht auf die
Schale 1 gelegt.
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Nach Versetzen der Schale 1 in Schwingung in der oben
beschriebenen Weise liegen die Chips 20 mit der
Richtungsidentifikationsmarkierung 21 auf dieser und sind
richtig auf ihr positioniert.
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Wenn jeder der Chips mittels der Hülse 15 aus der Schale 1
herausgenommen wird, wird seine Ausrichtung durch die
Mustererkennung seiner Richtungsidentifikationsmarkierung 21
erkannt. Falls irgend einer der Chips 20 abweichend von
anderen Chips 20 ausgerichtet ist, kann seine Ausrichtung
durch Drehen des Schalenspannfutters 12 oder der Hülse 15
entsprechend der Lage der Richtungsidentifikationsmarkierung
21 verändert werden. Sogar falls einer oder mehr Chips 20 in
ihrer Ausrichtung um mehr als 90 Grad von jeglichen anderen
Chips 20 abweichen, können sämtliche der Chips 20 beim
Aufnehmen von der Schale 1 in derselben Richtung ausgerichtet
werden.
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Fig. 7 zeigt einen Teil einer Schale 1a gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine
Mehrzahl von kreuzförmigen Kerben 24 an sämtlichen
Kreuzungspunkten von Unterteilungswänden 2a und 3a ausgebildet
ist. Der Grund dafür ist, die Behinderung zwischen der Hülse
15 und den Unterteilungswänden 2a und 3a während des
Aufnehmens des Chips 20 zu verhindern.
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Obwohl Fig. 7 die Schale 1a mit den an sämtlichen der vier
Ecken der Eintiefung 4 ausgebildeten Kerben 24
veranschaulicht, soll angemerkt werden, daß mindestens zwei
Kerben jeweils an zwei Ecken ausgebildet sein können, die
bezüglich einer Eintiefung 4 diagonal positioniert sind.
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Wie in Fig. 8 dargestellt, kann alternativ eine Mehrzahl von
im Abstand angeordneten rechteckigen Quadern 2b und 3b in
einer solchen Weise auf der Schale 1b angebracht sein, daß
eine Mehrzahl von im wesentlichen quadratischen Eintiefungen
4b in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet und
jeweils von vier rechteckigen Quadern 2b und 3b begrenzt sind.
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Bei dieser Ausführungsform weist die Unterdruckaufnahmehülse
15 zum Aufnehmen der auf der Schale 1 liegenden Chips 20 eine
Gestalt auf, wie in Fig. 9 dargestellt. Insbesondere ist die
Hülse 15 mit einer Saugöffnung 17 versehen, um jeden Chip
durch Anlegen von Unterdruck aufzunehmen, und ist mit einem
unteren Ende eines Saugrohrs 16 verbunden, das weiter mit
einer beliebigen bekannten Saugeinrichtung (nicht
dargestellt), zum Beispiel einer Vakuumpumpe, verbunden ist.
Wenn die Hülse 15 jeden Chip 20 aufnimmt, wird sie in
Berührung mit Umfangsrändern des Chips 20 gebracht, um diesen
an sich zu ziehen. Zu diesem Zweck sind zwei im wesentlichen
L-förmige Vorsprünge 18 als Einheit mit der Unterseite der
Hülse 15 ausgebildet oder fest mit ihr verbunden, jeweils an
ihren diagonal positionierten zwei Ecken.
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Um die auf der Schale 1 liegenden Chips 20 aufzunehmen, wird
die Hülse 15 mit dem oben beschriebenen Aufbau vor ihrer
Abwärtsbewegung zuerst gedreht, so daß einer der beiden
Vorsprünge 18 im Einklang mit einer Kerbe 24 einer bestimmten
Eintiefung 4 sein kann. Dementsprechend werden die beiden
Vorsprünge 18 mit den beiden diagonalen Ecken des Chips 20 in
einem Zustand in Kontakt gebracht, in dem einer der Vorsprünge
18 in die Kerbe 24 eingeführt wird, während der andere
Vorsprung 18 in die Eintiefung eingeführt wird. Da die
Unterseite der Hülse 15 mit Ausnahme ihrer zwei Ecken mit den
Vorsprüngen 18 eben ausgebildet ist, erfolgt in diesem Fall
nie eine Behinderung zwischen der Hülse 15 und den
Unterteilungswänden 2a und 3a, wodurch eine zuverlässige
Aufnahme der Chips 20 mittels der Unterdruckanziehungskraft
sichergestellt wird.
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Im Betrieb verschieben sich die in den jeweiligen Eintiefungen
4 zufällig untergebrachten Chips 20 auf dieselben Ecken der
Eintiefungen 4 zu und sind nach dem mittels der
Schwingvorrichtung 19 bewirkten Versetzten in Schwingung
richtig in diesen positioniert.
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Nach dem Positionieren der Chips 20 in den jeweiligen
Eintiefungen 4, wird die Hubvorrichtung 13 oder 13' in ihre
Ruheposition zurückgeführt, wie in Fig. 2d oder 3d
dargestellt, so daß die Chips mühelos einer nach dem anderen
von der Hülse 15 aufgenommen werden können. Da sämtliche der
Chips 20 in Berührung mit denselben Ecken der jeweiligen
Eintiefungen 4 gehalten werden, mißlingt es der Hülse 15 nie,
sie aufzunehmen. Wenn einer der Chips 20 von der Hülse 15
aufgenommen wird, werden die Vorsprünge 18 der Hülse 15
zuverlässig in Berührung mit den Ecken des Chips 20 gebracht,
da es keine Behinderung zwischen der Hülse 20 und den
Unterteilungswänden 2a und 3a gibt. Dementsprechend kann die
Hülse 15 den Chip 20 durch Anlegen von Unterdruck richtig und
schnell aufnehmen.