DE4430381C2

DE4430381C2 - Saugpipette

Info

Publication number: DE4430381C2
Application number: DE4430381A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Nagai; Shuuzou Sakurai; Junko Ichinohe; Masayoshi Yamamoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2014-08-27
Also published as: US5582450A; US5707093A; GB2281281A; GB2281281B; GB9417438D0; DE4430381A1; US5904387A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Saugpipette zum Anziehen und Befördern elektronischer Komponenten, wie Halbleiterbauelementen

Bisher wurden mit einer Vakuumquelle gekoppelte Saugnäpfe oder Saugpipetten zur Beförderung von Werkstücken, wie Halbleiter bauelementen, verwendet. Eine Saugpipette besteht typischer weise aus elektrisch leitfähigem Gummi, wie leitfähigem NBR (Nitrilkautschuk), leitfähigem Silikongummi oder dgl.

Eine Saugpipette aus dem beschriebenen leitfähigen Gummi weist den Nachteil auf, daß beim Anziehen eines Halbleiterelementes oder dgl. oder beim Freigeben desselben an einer gewünschten Position die Oberfläche des Halbleiterbauelementes, die dem Anziehungskontakt mit der Saugpipette ausgesetzt ist, dazu neigt, aufgrund der Reibung statische Elektrizität auf zunehmen, die möglicherweise die Funktionsfähigkeit des Bauelements beeinträchtigt.

Eine Saugpipette, bei welcher die Erzeugung von statischer Elektrizität an der Oberfläche eines angezogenen Halbleiter bauelements vermieden wird, ist bspw. in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 4-82685 beschrieben.

Wie in Fig. 10 dargestellt, weist die Saugpipette 1 des obengenannten offengelegten Patentes einen metallischen Napf 2 auf, der um eine Saugkappe 3 aus leitfähigem Nitrilgummi, die ihrerseits an einer metallischen Befestigungseinrichtung 4 befestigt ist, angeordnet ist. Eine Lücke G ist zwischen dem vorderen Ende des Saugtopfes 3 und der Oberfläche des anzuziehenden elektronischen Bauelementes 5 vorgesehen, um keinen direkten Kontakt dazwischen zu erlauben.

Mit dieser Anordnung wird statische Elektrizität, die durch Reibung zwischen dem metallischen Napf 2 und dem Bauelement 5 erzeugt oder bereits vorher von dem Bauelement 5 getragen wurde, über den metallischen Napf 2, den Saugtopf 3 aus Nitrilgummi und die metallische Befestigungseinrichtung 4 entladen. Der leitfähige Nitrilgummi hat jedoch einen im Vergleich zum Metall relativ hohen elektrischen Widerstand, so daß es schwierig ist, die statische Aufladung vollständig von dem elektronischen Bauelement 5 zu entladen.

Eine als Alternative zu der in Fig. 10 dargestellten Saugpi pette 1 zur Erleichterung der Entladung der statischen Aufladung vollständig aus Metall bestehende Saugpipette würde Fehler beim Anziehen erleiden, da eine derartige Saugpipette eine geringere Flexibilität aufweist und einen steifen Kontakt mit der Oberfläche des Bauelements 5 herstellt. Andererseits könnte eine zu schnelle Entladung der statischen Elektrizität das elektronische Bauelement beschädigen, was von dessen Typ abhängt.

An einem Fließband wird ein elektronisches Bauelement, wie ein IC-Chip, der auf einer Palette abgelegt ist, durch die Saugpipette angezogen und transportiert, um die Anschlüsse des IC-Chips in vorher bestimmte Löcher einer auf dem Band angeordneten Platte einzusetzen, so daß sie elektrisch verbunden werden.

Bei einer derartigen Beförderung des IC-Chips tritt ein weiterer Nachteil auf, bei dem die Saugpipette aufgrund von Stößen, Vibrationen oder anderer durch einen Roboterarm übertragener Kräfte oder durch Verdrehen eines Verbindungs rohres zwischen einer Vakuumquelle und der Saugpipette, das durch die Bewegung des Roboterarms verursacht wird, gedreht wird. Dies erschwert die Durchführung eines genauen Einsetzens der IC-Chip-Anschlüsse in die Plattenlöcher, insbesondere bei neueren technischen Anwendungen, bei denen eine Oberflächenbe festigung mit hoher Dichte erforderlich ist, wobei die IC-Chips kleiner und kleiner werden. Geringe Anschlußabstände der IC-Chips erfordern ein hochgenaues Positionieren der IC-Chips auf der Platte.

Aus der DE 90 18 052 U1 ist ein Adapter für eine Saugpipette zur Anpassung an die Größe von aufzunehmenden elektronischen Bauelementen bekannt, wobei der Adapter am unteren Ende der Saugpipette angebracht ist und auf der dem Bauelement zugewandten Seite eine Saugfläche zur Aufnahme von Bau elementen aufweist. Hierbei besteht der Adapter aus einem Grundkörper und einem Körper, die über ein Kugelgelenk miteinander verbunden sind. Der Grundkörper ist über einen Klemmsitz an der Saugpipette befestigt und leitet über eine Bohrung das Vakuum zu der Saugfläche. Solange kein Bauelement an der Saugfläche gehalten wird bzw. solange kein Vakuum anliegt, ist der Körper frei gegenüber dem Grundkörper beweglich, wobei zwischen beiden Elementen ein umlaufender Ring und eine zwischengeschaltete plastisch verformbare Masse als Kontaktfläche vorgesehen ist. Beim Aufsetzen des Adapters auf das Bauelement wird der Körper an die plastisch verform bare Masse angedrückt, in diese eingedrückt und durch Reibschluß am Grundkörper arretiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Saugpipette zu schaffen, von welcher statische Elektrizität, die von elektronischen Komponenten, wie Halbleiterbauelementen, getragen wird, vollständig entfernt werden kann, und die in der Lage ist, die elektronischen Komponenten flexibel anzuziehen, zu halten und zu transportieren.

Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung im wesentli chen durch eine Saugpipette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Saugpipette kann das elastische Element eine Feder oder ein Balg sein und die Feder kann in einer in dem Grundkörper ausgebildeten Öffnung oder außerhalb des Grundkör pers angeordnet sein. Außerdem kann in die Saugpipette zwischen Abschnitten der Feder ein Gleichrichter und/oder ein variabler Widerstand (Varistor) eingesetzt werden.

Bei der Saugpipette gemäß der vorliegenden Erfindung wird statische Elektrizität, die auf einer Oberfläche einer elektronischen Komponente, wie insbesondere einem Halbleiter bauelement, gehalten und durch Reibung zwischen der elektro nischen Komponente und dem Werkstückanziehungsabschnitt erzeugt wird, über den metallischen Werkstückanziehungs abschnitt, das elastische Element und den Adapter, die in Kontakt miteinander stehen, zur Erde abgeleitet. Dadurch wird die statische Elektrizität, mit der die elektronische Komponente aufgeladen ist, vollständig beseitigt.

Außerdem wirken, da der Grundkörper aus einem flexiblen Gummimaterial besteht und der Werkstückanziehungsabschnitt aufgrund der Elastizität der Feder schwenkbar angeordnet ist, der Grundkörper und die Feder zusammen, um den Werkstückanzie hungsabschnitt entlang der geneigten Oberfläche oder der gekrümmten Oberfläche zu schwenken, selbst wenn die Oberfläche der elektronischen Komponente eine geneigte oder gekrümmte Oberfläche hat. Somit wird es für die Saugpipette möglich, die elektronische Komponente flexibel anzuziehen, ohne Anziehungs fehler zu verursachen. Außerdem ist ein Gleichrichter zwischen Abschnitten der Feder eingesetzt, was die zur Erde zu entladende statische Elektrizität daran hindert, zu der elektronischen Komponente zurückzufließen. Ein variabler Widerstand ist zwischen Abschnitten der Feder als elastisches Element eingesetzt, das die Entladungsrate der statischen Elektrizität zur Erde kontrolliert, um eine sichere Entladung der statischen Elektrizität zu erlauben und die Funktion der elektronischen Komponente vor einer Beeinträchtigung zu bewahren.

Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen und der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen vertikalen Querschnitt einer Saug pipette gemäß einer ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt einer Saug pipette gemäß einer zweiten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt einer Saug pipette gemäß einer dritten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt einer Saug pipette gemäß einer vierten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt einer Saug pipette gemäß einer fünften Ausführungs form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene vertikale Ansicht einer Saugpipette gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene vertikale Ansicht einer Saugpipette gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene vertikale Ansicht einer Saugpipette gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine teilweise geschnittene vertikale Ansicht einer Saugpipette gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 10 einen vertikalen Querschnitt einer her kömmlichen Saugpipette.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist eine Saugpipette 20 im wesentlichen einen Grundkörper 24 aus elastischem Material wie Gummi auf, der eine etwa zylindrische Form mit einer in Axialrichtung ausgebildeten Öffnung 22 aufweist, einen Werkstückanziehungsabschnitt 26 aus metallischem Material, der an der Bodenfläche des Grundkörpers 24 befestigt ist, sowie einen Adapter 32 aus metallischem Material, der eine ringför mige Scheibe 30 aufweist, die in einen in der Öffnung 22 ausgebildeten Absatz 28 eingesetzt ist. Der flexible Grundkör per 24 kann beliebig aus synthetischem Gummi, natürlichem Gummi, leitfähigem Gummi und dgl. hergestellt werden. Der Werkstückanziehungsabschnitt 26 ist einstückig an dem Grundkörper 24 befestigt, vorzugsweise mittels Vulkanisie rungsadhäsion.

Eine metallische Schraubenfeder 34 ist elastisch zwischen dem Werkstückanziehungsabschnitt 26 und dem Adapter 32 in der in dem Grundkörper 24 ausgebildeten Öffnung 22 angeordnet.

Der Werkstücksanziehungsabschnitt 26 und der Adapter 32 sind aus einem Material wie Kupfer, Eisen oder dgl. gebildet. Eine Anziehungsöffnung 36, die mit der Öffnung 22 des Grundkörpers 24 in Verbindung steht, ist etwa in der Mitte des Werkstück anziehungsabschnitts 26 ausgebildet, während ein Durchgang 28 des Adapters 32 zur Verbindung mit der Öffnung 22 im wesentli chen entlang der zentralen Achse des Adapters 32 ausgebildet ist. Ein (nicht dargestelltes) Innengewinde ist an der inneren Wandoberfläche des Durchgangs 38 ausgebildet, um die Saugpi pette mit einem Führungsmechanismus zu verbinden.

Die Saugpipette 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wie folgt verwendet:
Zunächst wird die Saugpipette 20 mit einem nicht näher dargestellten Führungsmechanismus gekoppelt. Dies erfolgt bspw. durch Einschrauben eines Verbindungselements, bspw. einer Keilwelle, in das in dem Durchgang 38 des Adapters 32 ausgebildete Innengewinde und durch Befestigen eines (nicht dargestellten) Verschlußrings, wodurch beide auf einfache Weise gekoppelt werden.

Als nächstes wird die Saugpipette 20 in einem Fördervorgang für elektronische Komponenten, wie IC-Chips, verwendet, wobei die Saugpipette 20 über einen Rotationsstop- und Führungs mechanismus oder dgl. und ggf. eine Befestigungsplatte an einem Roboterarm befestigt ist. Der Abstand zwischen der Saugpipette 20 und dem IC-Chip kann eingestellt werden. Nach dem Einstellen wird die Verbindung zu einer Vakuumquelle betrieben, eine elektronische Komponente 68, wie ein Halblei terbauelement, wird durch die Saugpipette 20 durch die Saugöffnung 36 des Werkstückanziehungsabschnitts 26 angezogen (vgl. Fig. 1) und der Roboterarm wird bewegt, um die elektro nische Komponente 68 zu einer gewünschten Position zu bewegen.

Zuvor auf der Oberfläche der elektronischen Komponente 68 verteilte und durch Reibung zwischen dem Werkstückanziehungs abschnitt 26 und der elektronischen Komponente erzeugte statische Elektrizität wird über den metallischen Werk stückanziehungsabschnitt 26, das Federelement 34 und den Adapter 32, die jeweils in Kontakt miteinander stehen, zur Erde entladen. Somit kann die von der elektronischen Komponen te 68 getragene statische Elektrizität vollständig entfernt werden.

Da der Grundkörper 24 aus einem flexiblem Gummimaterial besteht und der Werkstückanziehungsabschnitt 26 aufgrund der Elastizität des Federelements 34 schwenkbar angeordnet ist, können, selbst wenn die Oberfläche der elektronischen Komponente 68 eine geneigte Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche ist, der Grundkörper 24 und das Federelement 34 zusammenwirken, um den Werkstückanziehungsabschnitt 26 entlang der geneigten oder gekrümmten Oberfläche zu schwenken. Somit wird es für die Saugpipette 20 möglich, die elektronische Komponente 68 flexibel anzuziehen, ohne ein Fehlverhalten beim Anziehen zu verursachen.

Eine Saugpipette 70 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei den nachfolgenden Ausführungsformen werden die gleichen Elemente wie bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.

Bei der Saugpipette 70 ist im Austausch zu dem in Fig. 1 dargestellten Federelement 34 ein elastischer metallischer Balg 72 in der Öffnung 22 in dem Grundkörper 24 angeordnet. Bei dieser Anordnung wird auf der elektronischen Komponente 68 gehaltene statische Elektrizität über den metallischen Werkstückanziehungsabschnitt 26, den Balg 72 und den Adapter 32, die in Kontakt miteinander stehen, zur Erde entladen.

Eine Saugpipette 80 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Saugpipette 80 unterscheidet sich dadurch von den vorhergehenden Ausführungsformen, daß ein Gleichrichter 82 zwischen Hälften des in Fig. 1 dargestellten Federelements 34 eingesetzt ist. Bei dieser Anordnung verhindert der Gleich richter 82, daß die zur Erde zu entladende statische Elek trizität zu der elektronischen Komponente 68 zurückfließt. Nebenbei bemerkt ist vorzugsweise ein Abstandshalter 84, der einen Isolator wie ein Kunstharz enthält, zwischen den Hälften des Federelements 34 eingesetzt.

Eine Saugpipette 90 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Saugpipette 90 unterscheidet sich dadurch, daß ein variabler Widerstand 92 zwischen Hälften des in Fig. 1 dargestellten Federelementes 34 eingesetzt ist. Bei dieser Anordnung steuert der variable Widerstand 92 die Entladungs rate der statischen Elektrizität zur Erde, um eine sichere Entladung der statischen Elektrizität zu erlauben, und die Funktion der elektronischen Komponente 68 vor einer Beein trächtigung zu bewahren.

Eine Saugpipette 100 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt.

Die Saugpipette 100 ist eine Kombination der zweiten und dritten Ausführungsform, wobei der Gleichrichter 82 und der variable Widerstand 92 in Reihe geschaltet sind und zwischen Hälften des in Fig. 1 dargestellten Federelements 34 einge setzt sind. Die Funktionen des Gleichrichters 82 und des variablen Widerstands 92 sind dieselben wie oben beschrieben. Mit Bezugszeichen 94a ist ein Abstandhalter bezeichnet.

Eine Saugpipette 110 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt.

Die Saugpipette 110 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Saugpipette 20 dadurch, daß Flansche 112, 114 an dem Werkstückanziehungsabschnitt 26 bzw. dem Adapter 32 ausgebildet sind, und daß ein Federelement 116 entlang der äußeren Oberfläche des Grundkörpers 24 vorgesehen ist und durch die Flanschabschnitte 112, 114 gehalten wird. Bei dieser Anordnung ist es einfach, die Saugpipette 110 zusammen zusetzen, da das Federelement 116 entlang der äußeren Oberfläche des Grundkörpers 24 vorgesehen ist.

Eine Saugpipette 120 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Bei dieser und folgenden Ausführungsformen sind ein Federelement 116 und Flansche 112, 114 auf ähnliche Weise eingesetzt wie bei der Saugpipette 110 gemäß der sechsten Ausführungsform, wobei auf deren erneute detaillierte Beschreibung verzichtet wird.

Die Saugpipette 120 unterscheidet sich dadurch, daß der Gleichrichter 82 zwischen Hälften des Federelements 116 der in Fig. 6 dargestellten Saugpipette 110 eingesetzt ist.

Eine Saugpipette 130 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt.

Die Saugpipette 130 unterscheidet sich dadurch, daß der variable Widerstand 92 zwischen Hälften des Federelements 116 der in Fig. 6 dargestellten Saugpipette 110 eingesetzt ist.

Eine Saugpipette 140 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt.

Die Saugpipette 140 unterscheidet sich dadurch, daß der Gleichrichter 82 und der variable Widerstand 92, die in Reihe geschaltet sind, zwischen Hälften des Federelements 116 der in Fig. 6 dargestellten Saugpipette 110 eingesetzt sind.

Bezugszeichenliste

1 Saugpipette
2 metallischer Napf
3 Saugtopf
4 Befestigungseinrichtung
5 elektronisches Element
20 Saugpipette
22 Öffnung
24 Grundkörper
26 Werkstückanziehungsabschnitt
28 Absatz
30 Scheibe
32 Adapter
34 Feder
36 Anziehungsöffnung
38 Durchgang
68 elektronische Komponente
70 Saugpipette
72 Balg
80 Saugpipette
82 Gleichrichter
84 Abstandshalter
90 Saugpipette
92 variabler Widerstand
94a Abstandshalter
100 Saugpipette
110 Saugpipette
112 Flansch
114 Flansch
116 Federelement
120 Saugpipette
130 Saugpipette
140 Saugpipette
G Lücke.

Claims

1. Saugpipette zum Anziehen, Halten und Transportieren einer elektronischen Komponente (68), wie einem Halbleiterbau element, mit:

a) einem Werkstückanziehungsabschnitt (26) aus metallischem Material, der in Kontakt mit der Oberfläche der elektro nischen Komponente (68) gebracht wird;
b) einem Grundkörper (24) aus elastischem Material, der auf einer Seite mit dem Werkstückanziehungsabschnitt (26) verbunden ist;
c) einem Adapter (32) aus metallischem Material, der mit der anderen Seite des Grundkörpers (24) aus elastischem Material verbunden ist; und
d) einem elastischen, leitenden und zumindest teilweise aus metallischem Material bestehenden Element, dessen eines Ende mit dem Werkstückanziehungsabschnitt (26) und dessen anderes Ende mit dem Adapter (32) leitend verbun den ist.

2. Saugpipette nach Anspruch 1, wobei das elastische Element eine Feder (34) oder einen Balg (72) aufweist.

3. Saugpipette nach Anspruch 2, wobei die Feder (34) in einer in dem Grundkörper (24) ausgebildeten Öffnung (22) oder außerhalb des Grundkörpers (24) angeordnet ist.

4. Saugpipette nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Gleich richter (82) oder ein variabler Widerstand (92) zwischen Abschnitten der Feder (34) eingesetzt ist.

5. Saugpipette nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Gleich richter (82) und ein variabler Widerstand (92) zwischen Abschnitten der Feder (34) eingesetzt sind.