DE69106410T2 - Chip-Zuführungssystem für Chipkontaktierer. - Google Patents

Chip-Zuführungssystem für Chipkontaktierer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem für eine Hybrid-Chipbondmaschine, insbesondere eine automatische Hybrid-Chipbondmaschine.
  • Eine Hybrid-Chipbondmaschine dient dazu, Halbleiterchips verschiedener Typen und insbesondere Größen auf ein Substrat zu bonden. In der Chipzuführungsstufe werden Chips jeweils einzeln einem Chipauswerfkopf zugeführt, um ausgeworfen und anschließend von einem geeigneten Aufnahmewerkzeug aufgenommen zu werden. Eine Reihe von verschiedenen Chipzuführungssystemen ist bekannt und in Benutzung, und die Wahl des Chipzuführungssystems wird hauptsächlich durch die Größe des Chips bestimmt. Vorhandene Chipzuführungssysteme umfassen beispielsweise Waferringe, Trägerfilmrahmen und Waffelschalen, die jeweils in verschiedenen Größen verfügbar sind.
  • Beim automatischen Hybrid-Chipbonden muß die Maschine fähig sein, eine Reihe von verschiedenen Größen oder Typen von Chips mit einem möglichst kurzen Zeitintervall und entsprechend kurzem Betriebszeitverlust der Maschine zu handhaben, wenn ein Wechsel von einer Chipgröße oder einem Chiptyp zu einem anderen stattfindet.
  • Bekannte Chipzuführungssysteme umfassen Waferringe, Trägerfilmrahmen und Waffelschalen; jeder einzelne Wafer, jeder Rahmen oder jede Schale enthält Chips nur eines Typs oder einer Größe, so daß, wenn es beim Bonden notwendig wird, von einem Chiptyp oder einer -größe zu einer anderen zu wechseln, es auch erforderlich ist, zu einem anderen Chipzuführungsgehäuse zu wechselnl obwohl es sich um einen gleichartigen Gehäusetyp handeln kann und der einzige Unterschied in den zugeführten Chips besteht. Bei bekannten Hybrid-Chipbondmaschine werden die Chipzuführungsgehäuse mit entsprechendem Produktionsausfall manuell gewechselt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Chipzuführungssystem anzugeben, bei dem die obigen Nachteile verringert oder im wesentlichen beseitigt sind.
  • Durch die Erfindung wird ein Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem angegeben zur Verwendung in einer Hybrid-Chipbondmaschine, und zwar insbesondere einer automatischen Hybrid-Chipbondmaschine. Ein automatischer Hybrid-Chipbonder, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, weist zweckmäßig folgendes auf: ein Chipzuführungssystem gemäß der Erfindung, das allgemein bei (202) gezeigt ist, eine Chipauswerfstation, die allgemein bei (204) gezeigt ist, und ein Chipaufnahme- und -montagesystem, das ein Chipgreifzangensystem (206) oder ein Epoxid-Chipbonder (208) sein kann.
  • Zweckmäßig weist die Chipauswerfstation (204) ein Chipauswerfsystem auf, etwa das Chipauswerf system, das in der eigenen EP-Patentanmeldung EP-A-0 447 083 mit gleichen Anmeldetag beschrieben und beansprucht ist und das einen Träger, eine Vielzahl von Chipauswerfköpfen, die an dem Träger angebracht sind, und eine Einrichtung zum schrittweisen Fortschalten des Trägers zum Fortschalten eines Chipauswerfkopfs in eine Betriebsposition aufweist. Die verschiedenen Chipauswerfköpfe weisen verschiedene Anordnungen von Chipauswerfnadeln auf, die jeweils geeignet sind, um eine bestimmte Chipgröße oder einen bestimmten Chiptyp auszuwerfen.
  • Nach dem Auswerfen an der Chipauswerfstation (204) wird der Chip von einem geeigneter Aufnehmer aufgenommen und zu einer Chipmontagestation verbracht. Ein automatischer Hybrid-Chipbonder weist bevorzugt sowohl eine Greifzangen-Chipmontagestation (206) als auch eine Epoxid-Druckstation (208) auf. Die Chipaufnahmestufe weist zweckmäßig ein Werkzeugwechselsystem auf, wie es in der eigenen EP-Patentanmeldung EP-A-0 447 087 mit gleichem Anmeldetag beschrieben und beansprucht ist, das einen Werkzeugsatz (120, 122) mit einer Vielzahl von Werkzeughaltern (124, 126) aufweist, in die jeweils ein Werkzeug eingesetzt ist und die zur Aufnahme durch einen Kopf (128) ausgebildet sind. Der Kopf (128) ist an einer Halterung angebracht und kann zwischen dem Werkzeugsatz (120, 122), der Chipauswerfstation (104) gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Chipmontagestation (106, 108) angetrieben werden. Der Werkzeugsatz (120, 122) kann angetrieben werden, um einen ausgewählten Werkzeughalter zu einer Station weiterzuschalten, an der er von dem Kopf (128) aufgenommen werden kann. Das Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf:
  • (a) ein Magazin, um eine Vielzahl von Chipzuführungsgehäusen zu speichern,
  • (b) eine Einspannanordnung, die auf einem axialen Zapfen, der um seine Vertikalachse drehbar ist, angebracht ist und eine erste und eine zweite Einspanneinrichtung aufweist, die an einer drehbaren Halterung angebracht sind, wobei jede Einspanneinrichtung ausgebildet ist, um ein ausgewähltes Chipzuführungsgehäuse von dem Magazin abzuholen, es einer Chipauswerfstation der Chipbondmaschine zuzuführen, es aus der Chipauswerfstation wieder aufzunehmen, nachdem eine vorbestimmte Anzahl Chips ausgeworfen worden ist, und es zu dem Magazin zurückzubringen,
  • (c) eine Schalteinrichtung zum Weiterbewegen der Gehäuse in dem Magazin, so daß das gewählte Gehäuse an einem Abholpunkt zur Abholung aus dem Magazin positioniert wird, und
  • (d) eine Schalteinrichtung zum Weiterdrehen der Einspannanordnung um die genannte Vertikalachse.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Chipzuführungsgehäuse- Systems gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine allgemeine Ansicht einer automatischen Hybrid-Chipbondmaschine;
  • Fig. 2 im Schnitt eine Ansicht eines Magazins zur Aufnahme einer Vielzahl von Chipzuführungsgehäusen;
  • Fig. 3 im Schnitt eine Ansicht einer drehbaren Einspanneinheit;
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf die drehbare Einspanneinheit von Fig. 3;
  • Fig. 5 eine Ansicht eines Halters für Chipzuführungsgehäuse; und
  • Fig. 6 eine Darstellung eines Arbeitszyklus der drehbaren Einspanneinheit der Fig. 3 und 4.
  • Ein Magazin (10), das in Fig. 2 gezeigt ist, weist ein Vorrats- und Abgabemagazin für fünf oder mehr Chipzuführungsgehäuse (12) auf. Das Magazin (10) hat ein fest angeordnetes Rahmenwerk (14), dessen eine Wand eine Verbindungsplatte (16) aufweist. Eine Trägerplatte (18) ist an der Verbindungsplatte (16) angebracht, um in Vertikalrichtung gleitbewegbar zu sein.
  • Eine Vielzahl von Einspannanordnungen (20), und zwar jeweils eine für jedes Chipzuführungsgehäuse, ist in Vertikalrichtung übereinander auf der Trägerplatte (18) angebracht. Jede dieser Einspannanordnungen (20) umfaßt einen Einspannhebel (22), einen Hebelanschlag (24) und eine Abstützplatte (26). Der Einspannhebel (22) ist so angebracht, daß er zwischen einer Einspannposition, die in Fig. 1 gezeigt ist und in der er das Chipzuführungsgehäuse (12) einspannt, und einer Freigabeposition (nicht gezeigt), in der er das Chipzuführungsgehäuse freigibt, um eine Achse (28) drehbar ist. Der Einspannhebel (22) ist von einer Druckfeder (30) in die Einspannposition vorgespannt Der Hebelanschlag (24) begrenzt die Drehbewegung des Einspannhebels (22). Die Druckfeder (30) ist in der Abstützplatte (26) angebracht.
  • Ein Zylinder (32) liegt in einem Gehäuse (34), das an einer Seite des fest angeordneten Rahmenwerks (14) angebracht ist. Der Betrieb des Magazins (10) wird nachstehend im einzelnen beschrieben.
  • Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, weist das Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem ferner eine drehbare Einspannanordnung (40) auf. Diese Einheit umfaßt eine erste und eine zweite Einspanneinrichtung (42, 44), die unter 90º zueinander an einer drehbaren Halterung (einem Kopf) (46) angebracht sind.
  • Jede von der ersten und der zweiten Einspanneinrichtung (42, 44) weist eine Einspannplatte (48) auf, auf der ein Einspannstück (50) angeordnet ist. Das Einspannstück (50) weist zwei Zentrierkonusse (52) auf, die mit entsprechenden Vertiefungen (54) an dem Chipzuführungsgehäuse (12) zusammenwirken. Die Einspannplatte (48) und das Einspannstück (50) sind von einer Feder (56) in die 0ffenstellung vorgespannt.
  • Zwei Kurzhubzylinder (58), die jeweils ein zugehöriges Druckstück (60) haben, sind an dem Kopf (46) angebracht, und zwar der eine unter der ersten Einspanneinrichtung (42) und der andere unter der zweiten Einspanneinrichtung (44), um die Einspanneinrichtung zu schließen.
  • Der Kopf (46) ist auf einem axialen Zapfen (62) so angebracht, daß er um eine Vertikalachse (A) drehbar ist, die in einem Gehäuse (64) liegt. Der Kopf (46) wird von einem Schrittmotor (66), der durch ein erstes und ein zweites Zahnrad (68, 69) mit dem axialen Zapfen (62) verbunden ist, drehangetrieben.
  • Das Gehäuse (64) ist auf einer Grundplatte (70) angebracht, unter der die Zahnräder (68) und (69) angeordnet sind. Die Rotation des axialen Zapfens (62) wird von dem Schrittmotor (66) und einem Lagegeber (74) gesteuert.
  • Wie Fig. 5 zeigt, weist das Chipzuführungsgehäuse-System ferner einen Gehäusehalter (90) auf, der allgemein Kreisgestalt hat. Ein Flansch (92) mit Zentriervertiefungen (94) bildet einen Ansatz zu einer Seite des Kreises hin, und auf der entgegengesetzten Seite des Kreises bildet ein zweiter Flansch (96) mit Zentriervertiefungen (98) gleichermaßen einen Ansatz an dieser Seite des Kreises. Ein Festlegearm (100) ist an dem Halter (94) durch einen Gelenkbolzen (104) angebracht und wird von einer Feder (102) gegen die Mitte des Kreises gezogen, um eine Bewegung des Chipgehäuses zu begrenzen.
  • Das Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem bildet Teil eines automatischen Hybrid-Chipbonders (200), wie in Fig. 1 der Zeichnung zu sehen ist. Kurz gesagt weist der Chipbonder ein Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem (202) gemäß der Erfindung auf, das ein Chipzuführungsgehäuse einer Chipauswerfstation (204) zuführt, wie in unserer gleichzeitig anhängigen GB-Patentanmeldung Nr. (F.15094) vom gleichen Anmeldetag beschrieben und beansprucht ist. Die Chips werden dem Chipauswerfkopf von dem Zuführgehäuse zugeführt und mittels Nadeln in dem Chipauswerfkopf ausgeworfen, um von dem Werkzeug (206, 208) des Aufnahmesystems aufgenommen und zu der Greifzangen-Chipmontagestation verbracht zu werden.
  • Im Betrieb wird die Trägerplatte (18) von einem Gleichstrommotor in die vertikale Position angetrieben, in der ein ausgewähltes Chipzuführungsgehäuse (12) sich in der korrekten vertikalen Lage zur Zuführung zu der drehbaren Einspannanordnung (40) befindet. Wie Fig. 6 der Zeichnungen zeigt, befindet sich die drehbare Einspannanordnung (40) in einer ersten Drehposition (i), in der ein Gehause (A) in der ersten Einspanneinrichtung (42) empfangen und von der Einspannanordnung (20) des Magazins (10) freigegeben wird. Der drehbare Kopf wird dann um 90º im Gegenuhrzeigersinn in eine zweite Drehposition (ii) gedreht, in der das Gehäuse (A) von der Chipauswerfstation (204) empfangen und von der Einspanneinrichtung (42) freigegeben wird. Dann wird der Kopf um 90º im Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Einspanneinrichtung (42) erneut mit dem Magazin (10) ausgefluchtet ist, wie in Position (iii) zu sehen ist. Die Trägerplatte (52) wird gleichzeitig von dem Gleichstrommotor in die Vertikalposition angetrieben, in der sich ein zweites ausgewähltes Chipzuführungsgehäuse (B) in der richtigen vertikalen Lage zur Zuführung zu der Einspannanordnung (40) befindet. Das Gehäuse (B) wird in der ersten Einspanneinrichtung (42) aufgenommen und von der Einspannanordnung des Magazins (10) freigegeben.
  • Dann wird die Einheit in dieser Orientierung gehalten, bis die vorbestimmte Anzahl Chips aus dem Gehäuse (A) entnommen worden ist. Dann wird das Gehäuse (A) von der Einspanneinrichtung (44) aufgenommen, der Kopf wird um 90º im Gegenuhrzeigersinn gedreht (Position iv), und das Gehäuse (B) wird dann der Chipauswerfstation zugeführt. Dann wird der Kopf um weitere 180º im Gegenuhrzeigersinn gedreht, um das Gehäuse (A) zu dem Magazin zurückzubringen (Position v), das in die richtige vertikale Lage angetrieben worden ist, um das Gehäuse (A) zu seiner richtigen Einspannanordnung (20) zurückzubringen. Der Zyklus wird dann nach Bedarf von Position (iii) zu Position (v) wiederholt.
  • Durch Ausführen des oben beschriebenen Arbeitszyklus ist es möglich, den Hybrid-Chipbonder mit einer stark verringerten Abschaltzeit zwischen dem Bonden verschiedener Chiptypen zu betreiben.

Claims (2)

1. Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem zur Verwendung in einer Hybrid-Chipbondmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das System aufweist:
(a) ein Magazin (10), um eine Vielzahl von Chipzuführungsgehäusen (12) zu speichern,
(b) eine Einspannanordnung (40), die auf einem axialen Zapfen (62), der um seine Vertikalachse (A) drehbar ist, angebracht ist und eine erste Einspanneinrichtung (42) und eine zweite Einspanneinrichtung aufweist, die an einer drehbaren Halterung (46) angebracht sind, wobei jede Einspanneinrichtung (42, 44) ausgebildet ist, um ein ausgewähltes Chipzuführungsgehäuse (12) von dem Magazin (10) abzuholen, es einer Chipauswerfstation (204) der Chipbondmaschine zuzuführen, es aus der Chipauswerfstation (204) wieder auf zunehmen, nachdem eine vorbestimmte Anzahl Chips ausgeworfen worden ist, und es zu dem Magazin (10) zurückzubringen,
(c) eine Schalteinrichtung zum Weiterbewegen der Gehäuse (12) in dem Magazin (10), so daß das gewählte Gehäuse an einem Abholpunkt zur Abholung aus dem Magazin (10) positioniert wird, und
(d) eine Schalteinrichtung zum Weiterdrehen der Einspannanordnung (40) um die genannte Vertikalachse (A).
2. Chipzuführungsgehäuse-Auswechselsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (10) ausgebildet ist, um wenigstens fünf Chipzuführungsgehäuse (12) zu speichern.
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