EP1400159A1 - Device for assembling components on a substrate - Google Patents

Device for assembling components on a substrate

Info

Publication number
EP1400159A1
EP1400159A1 EP02735072A EP02735072A EP1400159A1 EP 1400159 A1 EP1400159 A1 EP 1400159A1 EP 02735072 A EP02735072 A EP 02735072A EP 02735072 A EP02735072 A EP 02735072A EP 1400159 A1 EP1400159 A1 EP 1400159A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
unit
component
positioning
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02735072A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Hoehn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1400159A1 publication Critical patent/EP1400159A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/081Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
    • H05K13/0812Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement

Definitions

  • the invention relates to a device for assembling components, in particular semiconductor chips, according to the preamble of claim 1.
  • Cartesian precision pick-and-place machines which pick up a chip at a first location from a chip carrier (sawn wafer, magazine, ...) with the aid of a gripper and laterally offset at its mounting location on the substrate drop.
  • Mounting devices of the type specified above are known as so-called die bonders. These systems are characterized by the spatially separate image recordings of the chip and the mounting position on the substrate.
  • the gripped chip is first moved over a first camera which is arranged in a fixed manner in the work area and is directed upwards and an image of the underside of the chip is recorded.
  • the placement head then moves over the substrate and uses a second camera, which is carried on the side of the placement head, to locate the mounting location on the substrate. If the position of the two image recording locations is known, the position of the chip or substrate determined in the respective camera field of view is transformed into the machine coordinate system and the positional deviation between chip and substrate is calculated in axis coordinates.
  • the deviation of the chip relative to the substrate can then be determined by means of image processing and corrected by the axes of the xy table. After aligning the chip with respect to the substrate structures, the position of the chip and substrate can be measured again with the optics and readjusted if necessary until the deviation of the two actual positions has reached a predetermined, permissible tolerance value.
  • the optics are moved out of the way between the two workpieces into a rest position laterally outside the area of the substrate and the bondhead carries out the settling movement in the z coordinate.
  • the bond head can only be moved in the z direction and the splitfield optics can only be moved between two end positions (measuring position and rest position)
  • an additional, complex handling or loading device is required to insert the workpieces (substrates and chips) into the Bring - or field of view of the optics.
  • a carousel or turret head which can be moved in the xy plane takes a substrate and a chip from a substrate or chip magazine and transfers them to the xy table or the bond head. If necessary, the corresponding magazines must be replaced or refilled manually.
  • the machine configuration described above mainly allows the handling of individual substrates with the turret head, while the processing of multiple blanks or workpiece carriers to increase productivity does not seem possible. Due to the discontinuous, manual loading of the machine, it is not possible to link it with other production facilities in a line with a directed, continuous material flow for reasons of productivity and lot tracking (traceability, Kno n Good Die). Disadvantages are the comparatively low throughput rate of the device of approx. 200 to 3-00 components per hour, the high design effort for material handling within the machine and the associated relatively high costs and the high cost Degree of specialization exclusively for the assembly of flip chips. Furthermore, a high level of effort is required for image processing because the structures of the chip and the substrate overlap in a common image by using the optics specified above and must therefore be selected and differentiated by the image evaluation software.
  • the object of the invention is to propose a device for assembling components, in particular semiconductor chips, which enables fully automated assembly of a wide variety of components on substrates and at the same time has a high throughput in a linked production and a very high positioning accuracy.
  • a device according to the invention is characterized in that the substrate is arranged on a transport device for largely continuously feeding and removing numerous substrates to and from the device.
  • the transport device according to the invention With the aid of the transport device according to the invention, a comparatively high throughput of the substrates or components in a production line is achieved with high accuracy.
  • the transport device according to the invention is designed as a transfer belt or the like and is integrated in an automatic production line with other, different production systems or systems for semiconductor components or is linked to them.
  • Transport device provided a buffer segment for 'adaptation of the transport speed of the transport device with the or the transport speeds of an automatic production line.
  • the transport speed of the substrate in the device according to the invention can be adapted to the speed of the assembly of the component on the substrate.
  • the transport speed of the substrate in the device according to the invention can be adapted to the speed of the assembly of the component on the substrate.
  • Transport speed of the substrate at least at the moment of positioning or joining almost zero, which improves the accuracy of the positioning or assembly.
  • the transport speed of the substrate on the transport device is preferably outside the Positioning period at least temporarily well above the transport speed of the automatic production line, which means that a possibly provided hold of the substrate or the transport device during positioning or assembly without sacrificing the throughput rate or the continuous supply and discharge of the numerous substrates to and from the Device can be realized according to the invention.
  • the position measuring unit advantageously comprises at least one optical device with two opposite measuring directions for determining the two actual positions.
  • the optical device is advantageously combined with the transport device.
  • This optical device comprises a diametrically imaging optical head with two opposite measuring directions for simultaneous image recording of the actual positions of the substrate fed on the transport device and the component or chip held above it by a gripper or placement head.
  • the structures of the chip and substrate are mapped onto a camera in the optical head via a deflection prism.
  • the two cameras are arranged horizontally behind the deflection prism in order to achieve a short beam path.
  • a high numerical aperture and thus a relatively high optical resolution can be achieved with a comparatively compact and light design of the optics.
  • Such a compact optics can be moved comparatively quickly into and out of the area between the substrate and the component due to its relatively low mass to be accelerated, as a result of which the cycle time for mounting components can be largely minimized by means of the device according to the invention.
  • An optical unit according to the publication is preferred JP 32 17 095 and the as yet unpublished publication DE 100 12 043 AI are used, which are characterized in particular by the features described above and thus by their relatively compact embodiment and small mass to be moved.
  • a relative positioning principle is preferably implemented by means of the position measuring unit or optical unit, as a result of which, for example, a first traversing unit or a handling system can be used which moves comparatively quickly and possibly inaccurately from the first location over a relatively large distance to the area of the substrate.
  • multi-position assembly devices e.g. Pick-and-place devices, with a standing and / or hanging axis portal system
  • Corresponding mounting devices have a comparatively large usable working space, it being possible, for example, for a component to be picked up from any location in the working space and to be positioned comparatively quickly and optionally roughly with the first displacement unit at any location above the substrate.
  • the exact determination of the actual position of the component relative to the actual position of the substrate or the mounting location is advantageously carried out by means of the optical device.
  • the transport device comprises at least one substrate travel unit with at least one positioning axis, which is arranged almost parallel to the plane formed by the substrate, and in particular is adjustable, for moving the substrate in the x / y plane.
  • the substrate can be moved, for example, orthogonally to the transport direction.
  • the interaction of the substrate travel unit and the transport device advantageously makes it possible to freely move the substrate in the x / y Position level.
  • the substrate travel unit has two, in particular , adjustable positioning axes which are arranged almost perpendicular to one another and largely parallel to the plane formed by the substrate. With the aid of this measure, it is possible that the substrate positioning can optionally be realized along the two positioning axes, in particular parallel to the substrate plane, without additional method or positioning of the substrate with the transport device.
  • the optical movement unit has at least two, in particular, arranged almost perpendicular to one another and largely parallel to the plane formed by the substrate.
  • adjustable positioning axes The position measuring unit can be moved back and forth along these two positioning axes, as a result of which it can be moved flexibly and at least over the entire area of the substrate.
  • the optical device can be used to approach several different mounting locations on a substrate without the substrate having to be moved relatively strongly.
  • the optical movement unit has a focus, which can be arranged almost perpendicular to the plane formed by the substrate, in particular an adjustable axis for focusing the first and / or the second location, in particular the respective mounting location on the substrate.
  • a focus which can be arranged almost perpendicular to the plane formed by the substrate, in particular an adjustable axis for focusing the first and / or the second location, in particular the respective mounting location on the substrate.
  • At least one fine positioning unit with two to each other Almost perpendicular and, in particular, adjustable positioning axes arranged largely parallel to the plane formed by the substrate, for fine positioning of one or both actual positions or of the substrate and / or the component.
  • the first travel unit for the feed movement of the component and / or the substrate travel unit preposition the component or the substrate relatively roughly, ie with comparatively low accuracy, in the field of view of the optical device, as a result of which these travel units are carried out relatively inexpensively can.
  • the positional deviation of the component relative to the substrate determined with the aid of the position measuring unit is then compensated for by the much more precise fine positioning drive of the fine positioning unit.
  • a maximum travel range of the fine positioning unit is many times smaller than a maximum travel range of the first travel unit.
  • the integrated fine positioning unit can then be moved by the integrated fine positioning unit to correct the actual position of the substrate in the xy plane.
  • two Substratver can for example be provided ahreint ⁇ eiten ', wherein in particular one of the two movement units is formed as Feinpositionierü for fine positioning.
  • the first substrate displacement unit can, for example, move the substrate comparatively roughly and, above all, the fine positioning unit can position the substrate comparatively precisely or finely.
  • FIG. 1 shows a schematic section of a device according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic section of another device according to the invention.
  • the transfer belt 1 shows a transfer belt 1, an optics module 2 and a placement head 3 of a device according to the invention.
  • the optics module 2 essentially consists of an optics positioning unit and an optics head 11.
  • a substrate 4 which is arranged individually or in a multipurpose on a workpiece carrier 5, is continuously fed or removed to the device according to the invention .
  • the transfer belt 1 comprises ⁇ rT * P3 PH ö g; ⁇ P- S o P tr N ⁇ P PJ d to 3 Pl N tö 3 iQ PJ nj ⁇ J - ⁇ -j ⁇
  • 01 rt P ⁇ ⁇ iQ P P- 3 ⁇ P-? I- 1 01 P ⁇ rr ⁇ tr ⁇ _ ⁇ P- PJ ⁇ N ⁇ XPP DI rr P- p- P
  • the component 10 is positioned by means of the placement head 3 over the substrate 4 by means of a travel unit, not shown in detail.
  • the moving unit, together with the placement head 3, enables the component 10 to be picked up at any location in the relatively large working space or travel range of the moving unit and a relatively coarse and rapid positioning of the component 10 over the substrate 4.
  • a corresponding moving unit can be comparatively economical and inexpensive very flexible pick up any Ba ⁇ implant 10 at any place within the work space and position on the substrate.
  • the optical head 11 by means of the
  • Optics travel unit of the optics module 2 sweep over the entire substrate 4 or a multiple use.
  • the optical head 11 can already be positioned via corresponding axes of the optical module 2, the substrate 4 and the substrate 4 can be securely fixed by lifting the workpiece carrier 5. If necessary, the actual position of the substrate 4 is determined while the component 10 is being moved by means of the placement head 3 or its displacement unit, and after the component 10 has been positioned above the substrate 4 or the optical head 11 of the optical module 2, the actual position of the Exactly ermi11e11.
  • the actual position of the component 10 is then calculated using an evaluation unit (not shown in more detail) with the actual position of the substrate 4 or the joining location on the substrate 4 and, if the two actual positions deviate too much from one another, this deviation largely compensated by means of the micromanipulator 8.
  • Both the component 10 and the mounting location on the substrate 4 are always in the field of view of the optical head 11, so that the position correction or adjustment is carried out in a closed control loop between the image processing and the axes X, Y and / or an axis of rotation theta of the micromanipulator 8 can.
  • the axis of rotation Theta is aligned parallel to the Z axis.
  • this control circuit again detects the positional deviation of the two actual positions relative to one another and, if the permissible assembly tolerances are exceeded, initiates a repetition of the adjustment process by means of the axes X, Y, Theta of the micromanipulator 8. Only after the required accuracy of adjustment has been achieved is the optical head 11 withdrawn laterally from the joining area (Y axis of the optical module 2) and the component 10 placed or joined along the axis Z of the placement head 3 on the substrate 4 at the predetermined location.
  • the moving unit of the placement head 3 can be part of an automatic assembly machine, for example.
  • Corresponding automatic assembly machines are referred to, among other things, as so-called pick-and-place devices or as so-called di ⁇ bonders.
  • FIG. 2 shows a further device according to the invention, similar or comparable elements being identified by the corresponding reference numerals according to FIG. 1.
  • the device according to FIG. 2 has a stator 12 on which a rotor 13 is arranged.
  • the rotor 13 can additionally have a micromanipulator 8 with a comparatively small working area for fine positioning of the substrate 4 or of the workpiece carrier 5 include.
  • the rotor 13 moves to the input buffer segment 7, so that it receives a workpiece carrier 5 'with a substrate 4' and moves to the position shown in FIG. In this position, the actual position of the substrate 4 or the mounting location and the actual position of the component 10 are determined relative to one another by means of the optical head 11 and in accordance with the previously carried out measuring and control methods until the required adjustment accuracy along the X- or move the Y axes.
  • the respective mounting position on the substrate 4 can always take place in the same area ⁇ below the optical head 11, even if there are several mounting locations on a substrate 4.
  • the optical head 11 can only be moved into the joining area of the component 10 or assembly location and by means of a relatively simple, single-axis lifting drive of the optical module 2, for example a pneumatic cylinder or the like . can be moved into a rest position, not shown, outside the area of the substrate 4. This means that different mounting positions on the substrate 4 can be achieved in that the rotor 13 is moved relative to the optical head 11 which is fixed with respect to its measuring position.
  • Both the approach to the assembly positions and the position correction after the measurement can be carried out by the same drive, i.e. by the rotor 13 or by means of a separate micromanipulator 8 according to FIG. 1 on the rotor 13.

Abstract

The invention relates to a device for assembling components (10), in particular semiconductor chips (10) on a substrate (4). Said device comprises a first travelling unit for picking up the component (10) at a first location using a component holder (3) and placing the component (10) on the substrate (4) at a second location. A position measuring unit (2, 11) for optically determining an actual position of the component (10), based on an actual position of the substrate (4), is mounted on an optical travelling unit (2), in order to move the position measuring unit (2, 11) from a working position in the vicinity of the substrate (4) into an idle position. Said device permits a fully-automatic assembly of various components (10) on substrates (4) and at the same time a high throughput in a production chain, in addition to exhibiting a high degree of positional accuracy. To achieve this, the substrate (4) is located on a transport device (1, 6, 7) for the largely continuous feeding and removal of numerous substrates (4) to and from the device.

Description

"Vorrichtung zur Montage von Bauelementen auf einem Substrat" "Device for mounting components on a substrate"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von Bauelementen, insbesondere von Halbleiter-Chips, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for assembling components, in particular semiconductor chips, according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Zunehmende Miniaturisierung und Funktionsintegration bei elektronischen Baugruppen und MikroSystemen erfordern den Einsatz automatischer Montagesysteme zur schnellen und präzisen Ausrichtung von Halbleiter-Chips in Bezug auf eine Leiterplatte oder ein Substrat. Hierfür werden meist kartesisch aufgebaute Präzisions-Pick-and-Place-Automaten verwendet, die einen Chip an einem ersten Ort von einem Chipträger (gesägter Wafer, Magazin, ... ) mit Hilfe eines Greifers aufnehmen und seitlich versetzt an seinem Montageort auf dem Substrat absetzen.Increasing miniaturization and functional integration in electronic assemblies and micro systems require the use of automatic assembly systems for the quick and precise alignment of semiconductor chips in relation to a printed circuit board or a substrate. For this purpose, Cartesian precision pick-and-place machines are usually used, which pick up a chip at a first location from a chip carrier (sawn wafer, magazine, ...) with the aid of a gripper and laterally offset at its mounting location on the substrate drop.
Insbesondere bei hochintegrierten Aufbautechnologien, wie z.B. der Flip-Chip-Technik, ist dabei eine sehr hohe Montagegenauigkeit von wenigen Mikrometern zu realisieren. Bei der Flip-Chip-Montage müssen Halbleiter-Chips mit ihrer strukturierten Seite nach unten gerichtet auf das Substrat positioniert und durch Löten oder Kleben Stoffschlüssig gefügt werden. Um die 'engen zulässigen Montagetoleranzen einzuhalten, werden bei bekannten Verfahren die einander zugewandten Strukturen auf der Unterseite des Bauteils und der Landefläche des Substrats mittels Bildverarbeitung erkannt und abgeglichen. Damit können Lageungenauigkeiten kompensiert werden, wie sie durch die nicht exakte Präsentation oder Toleranzen der Werkstücke entstehen.Particularly in the case of highly integrated assembly technologies, such as flip-chip technology, a very high degree of assembly accuracy of a few micrometers can be achieved. In flip-chip assembly, semiconductor chips must be positioned with their structured side facing downwards on the substrate and firmly bonded by soldering or gluing. In order to comply with the ' narrow permissible assembly tolerances, in known methods the mutually facing structures on the underside of the component and the landing surface of the substrate are recognized and compared by means of image processing. In this way, positional inaccuracies can be compensated for, such as those caused by the inaccurate presentation or tolerances of the workpieces.
Montagevorrichtungen der vorstehend angegebenen Art sind als sogenannte Die-Bonder bekannt. Charakteristisch für diese Systeme sind die örtlich getrennten Bildaufnahmen von Chip und Montageposition auf dem Substrat. Hierbei wird der gegriffene Chip zunächst über eine erste, ortsfest im Arbeitsraum angeordnete und nach oben gerichtete Kamera gefahren und ein Bild der Chip-Unterseite aufgenommen. Danach verfährt der Bestückkopf über das Substrat und lokalisiert mittels einer zweiten, seitlich am Bestückkopf mitgeführten Kamera den Montageort auf dem Substrat. Bei bekannter Position der beiden Bildaufnahmeorte wird die im jeweiligen Kamerasichtfeld ermittelte Lage des Chips bzw. des Substrats in das Maschinenkoordinatensystem transformiert und die Lageabweichung zwischen Chip und Substrat in Achskoordinaten berechnet. Dadurch lässt sich ein Korrekturwert ermitteln, der bei der anschließenden Positionierung berücksichtigt wird. Aufgrund der langen Verfahrwege zwischen den örtlich getrennten Bildaufnahmen ist 'dieses Verfahren jedoch mit Positionierungenauigkeiten verbunden. Diese sind auf unvermeidliche Abweichungen des Achεsystems, z.B. auf Winkelfehler der Führungen, auf Teilungsfehler oder Messfehler des WegmessSystems oder auf Ungenauigkeiten der Spindelsteigung eines Spindelantriebes zurückzuführen. Um derartige Fehlereinflüsse gering zu halten, ist eine aufwendige -und kostenintensive Mechanik mit hoher absoluter Positioniergεnauigkeit der Achsen notwendig. Die derzeit am Markt verfügbaren Die-Bonder erreichen im allgemeinen Genauigkeiten zwischen 20 μm und 60 μm.Mounting devices of the type specified above are known as so-called die bonders. These systems are characterized by the spatially separate image recordings of the chip and the mounting position on the substrate. In this case, the gripped chip is first moved over a first camera which is arranged in a fixed manner in the work area and is directed upwards and an image of the underside of the chip is recorded. The placement head then moves over the substrate and uses a second camera, which is carried on the side of the placement head, to locate the mounting location on the substrate. If the position of the two image recording locations is known, the position of the chip or substrate determined in the respective camera field of view is transformed into the machine coordinate system and the positional deviation between chip and substrate is calculated in axis coordinates. This enables a correction value to be determined, which is taken into account in the subsequent positioning. Due to the long travel paths between the physically separate image exposures, this method is' however, associated with positioning inaccuracies. These are due to unavoidable deviations of the axis system, for example to angular errors of the guides, to division errors or measuring errors of the position measuring system or to inaccuracies in the spindle pitch of a spindle drive. In order to keep such influences of errors low, a complex and expensive mechanics with high absolute Positioning accuracy of the axes is necessary. The die bonders currently available on the market generally achieve accuracies between 20 μm and 60 μm.
Eine weitere, speziell für die Flip-Chip-Montage ausgelegte vollautomatische Montageeinrichtung, wurde auf dem Seminar „Flip-Chip-Technik" in einem Vortrag mit dem Titel „Ξquipment for Flip-Chip-Bonding* am 08.12.1992 an der Technischen Universität Dresden, veranstaltet von der VDI/VDE- Technologiezentrum Informationstechnik GmbH, Berlin, vorgestellt und wird heute von der Firma Karl Suss, Garching, vertrieben. Diese Montageeinrichtung nutzt eine sogenannte Splitfield-Optik für die optische Lageerkennung von Chip und Substrat. Die Optik wird hierbei in eine Messposition zwischen das auf einem xy-Tisch liegende Substrat und den in einem bestimmten Abstand darüber befindlichen und vom Bondkopf gehaltenen Chip eingeschoben. In dieser Messposition werden die einander gegenüberliegenden Strukturen des Chips und des Substrats über einen halbdurchläεsigen Spiegel und mehrere Umlenkspiegel in einen optischen Strahlengang projiziert, um die Überlagerung ihrer Bilder durch eine Videokamera darzustellen. Mittels Bildverarbeitung lässt sich dann die Abweichung des Chips relativ zum Substrat bestimmen und durch die Achsen des xy-Tisches korrigieren. Nach dem Ausrichten des Chips in Bezug auf die SubstratStrukturen kann die Lage von Chip und Substrat mit der Optik erneut gemessen und gegebenenfalls nachjustiert werden, bis die Abweichung der beiden Ist-Lagen einen vorgegebenen, zulässigen Toleranzwert erreicht hat.Another fully automatic assembly device specially designed for flip-chip assembly was presented at the seminar "Flip-Chip Technology" in a lecture entitled "Equipment for Flip-Chip Bonding *" on December 8, 1992 at the Technical University of Dresden , organized by VDI / VDE-Technologiezentrum Informationstechnik GmbH, Berlin, and is now distributed by Karl Suss, Garching, Germany This assembly device uses so-called splitfield optics for the optical position detection of chip and substrate a measuring position is inserted between the substrate lying on an xy table and the chip located at a certain distance above it and held by the bondhead, in which measuring position the opposing structures of the chip and the substrate are inserted into an optical beam path via a semi-transparent mirror and several deflecting mirrors projected to overlay their images through a vid to represent eocamera. The deviation of the chip relative to the substrate can then be determined by means of image processing and corrected by the axes of the xy table. After aligning the chip with respect to the substrate structures, the position of the chip and substrate can be measured again with the optics and readjusted if necessary until the deviation of the two actual positions has reached a predetermined, permissible tolerance value.
Da bei diesem Verfahren nach der optischen Lage essung deutlich kleinere laterale Positionierbewegungen als bei den vorstehend angegebenen Die-Bondern zum Ausgleich der Ist- Lagen notwendig sind, kann eine höhere Montagegenauigkeit unterhalb von 5 μm erreicht werden. Allerdings gestaltet sich die Feinjustage über die steifen und relativ schweren Achsen des xy-Tisches aufgrund des ungünstigen Verhältnisses von hoher bewegter Masse zu Antriebsleistung relativ zeitaufwendig.Since this method requires significantly smaller lateral positioning movements than the above-mentioned die bonders to compensate for the actual positions, this enables a higher assembly accuracy below 5 μm to be achieved. However, the fine adjustment takes place over the stiff and relatively heavy axes of the xy table due to the unfavorable ratio of high moving mass to drive power is relatively time-consuming.
Zum Absetzen des oberhalb der Optik vom Bondkopf gehaltenen Chips wird die Optik aus dem Weg zwischen den beiden Werkstücken in eine Ruhelage seitlich außerhalb des Bereichs des Substrats herausbewegt und der Bondkopf führt die - Absetzbewegung in der z-Koordinate durch.To deposit the chip held above the optics by the bondhead, the optics are moved out of the way between the two workpieces into a rest position laterally outside the area of the substrate and the bondhead carries out the settling movement in the z coordinate.
Da der Bondkopf nur in der z-Richtung und die Splitfield- Optik nur zwischen zwei Endlagen (Messposition und Ruheposition) verfahrbar ist, wird eine zusätzliche, aufwendige Handhabungs- bzw. Beladeeinrichtung benötigt, um die zu fügenden Werkstücke (Substrate und Chips) in den Bond - bzw. Sichtbereich der Optik zu bringen. Hierzu entnimmt ein in der xy-Ebene verfahrbarer Karussell- bzw. Revolverkopf jeweils ein Substrat und einen Chip aus einem Substrat- bzw. Chipmagazin und übergibt sie an den xy-Tisch bzw. den Bondkopf . Bei Bedarf müssen die entsprechenden Magazine manuell ausgewechselt bzw. nachgefüllt werden.Since the bond head can only be moved in the z direction and the splitfield optics can only be moved between two end positions (measuring position and rest position), an additional, complex handling or loading device is required to insert the workpieces (substrates and chips) into the Bring - or field of view of the optics. For this purpose, a carousel or turret head which can be moved in the xy plane takes a substrate and a chip from a substrate or chip magazine and transfers them to the xy table or the bond head. If necessary, the corresponding magazines must be replaced or refilled manually.
Die vorstehend beschriebene Maschinenkonfiguration erlaubt vorwiegend die Handhabung von Einzelsubstraten mit dem Revolverkopf, während die Verarbeitung von Mehrfachnutzen oder -werkstückträgern zur Steigerung der Produktivität nicht möglich erscheint. Aufgrund der diskontinuierlichen, manuellen Beschickung der Maschine ist eine Verkettung mit anderen Fertigungseinrichtungen in einer- Linie mit einem gerichteten, kontinuierlichen Materialfluss aus Gründen der Produktivität und der Losverfolgung (Traceability, Kno n Good Die) nicht möglich. Nachteilig ist damit die vergleichsweise geringe Durchsatzrate der Einrichtung von ca. 200 bis 3-00 Bauelemente pro Stunde, der hohe konstruktive Aufwand für die Materialhandhabung innerhalb der Maschine und die damit verbundenen relativ hohen Kosten sowie der hohe Spezialisierungsgrad ausschließlich für die Montage von Flip- Chips. Weiterhin ist ein hoher Aufwand für die Bildverarbeitung notwendig, weil sich durch Verwendung der vorstehend angegebenen Optik die Strukturen von Chip und Substrat in einem gemeinsamen Bild überlagern und somit von der Bildauswertesoftware selektiert und unterschieden werden müssen.The machine configuration described above mainly allows the handling of individual substrates with the turret head, while the processing of multiple blanks or workpiece carriers to increase productivity does not seem possible. Due to the discontinuous, manual loading of the machine, it is not possible to link it with other production facilities in a line with a directed, continuous material flow for reasons of productivity and lot tracking (traceability, Kno n Good Die). Disadvantages are the comparatively low throughput rate of the device of approx. 200 to 3-00 components per hour, the high design effort for material handling within the machine and the associated relatively high costs and the high cost Degree of specialization exclusively for the assembly of flip chips. Furthermore, a high level of effort is required for image processing because the structures of the chip and the substrate overlap in a common image by using the optics specified above and must therefore be selected and differentiated by the image evaluation software.
Weitere Optikprinzipien, die in der Lage sind, zeitgleich die Ist-Lage des Bauelementes und die Ist-Lage des Substrats abzubilden, werden in den Druckschriften US 4,608,494 oder US 5,752,446 beschrieben. Aus der US 5,457,538 oder DE 195 24 475 Cl sind ferner manuelle und halbautomatische Positioniereinrichtungen, die eine Strahlteileroptik für die Lageerkennung nutzen, bekannt. Hierbei handelt es -sich jedoch um spezielle Laboreinrichtungen, die in Bezug auf ihre eingeschränkte Produktivität nicht den Anforderungen einer vollautomatischen Serienfertigung genügen.Further optical principles that are capable of simultaneously depicting the actual position of the component and the actual position of the substrate are described in the publications US Pat. No. 4,608,494 or US Pat. No. 5,752,446. From US 5,457,538 or DE 195 24 475 Cl manual and semi-automatic positioning devices that use a beam splitter optics for position detection are also known. However, these are special laboratory facilities that do not meet the requirements of fully automated series production in terms of their limited productivity.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungObject and advantages of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zur Montage von Bauelementen, insbesondere von Halbleiterchips vorzuschlagen, die eine vollautomatische Montage unterschiedlichster Bauelemente auf Substraten ermöglicht und gleichzeitig einen hohen Durchsatz in einer verketteten Fertigung sowie eine sehr hohe Positioniergenauigkeit aufweist.In contrast, the object of the invention is to propose a device for assembling components, in particular semiconductor chips, which enables fully automated assembly of a wide variety of components on substrates and at the same time has a high throughput in a linked production and a very high positioning accuracy.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.Starting from a device of the type mentioned in the introduction, this object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous designs and developments of the invention are possible through the measures mentioned in the subclaims.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass das Substrat auf einer Transportvorrichtung zur weitgehend kontinuierlichen Zu- und Abführung von zahlreichen Substraten zu bzw. von der Vorrichtung angeordnet ist.Accordingly, a device according to the invention is characterized in that the substrate is arranged on a transport device for largely continuously feeding and removing numerous substrates to and from the device.
Mit Hilfe der er indungsgemäßen Transportvorrichtung wird vor allem ein vergleichsweise hoher Durchsatz der Substrate bzw. Bauelemente in einer Fertigungslinie bei hoher Genauigkeit realisiert. Beispielsweise ist die Transportvorrichtung gemäß der Erfindung als ein Transferband oder dergleichen ausgebildet und in einer automatischen Fertigungslinie mit anderen, unterschiedlichen Fertigungsanlagen bzw. -Systemen für Halbleiterbauelemente integriert bzw. mit diesen verkettet.With the aid of the transport device according to the invention, a comparatively high throughput of the substrates or components in a production line is achieved with high accuracy. For example, the transport device according to the invention is designed as a transfer belt or the like and is integrated in an automatic production line with other, different production systems or systems for semiconductor components or is linked to them.
In vorteilhafter Weise ist gegebenenfalls vor und/oder hinter der erfindungsgemäßen .Transportvorrichtung ein Puffersegment zur' Anpassung der Transportgeschwindigkeit der Transportvorrichtung mit der oder den Transportgeschwindigkeiten einer automatischen Fertigungslinie vorgesehen. Insbesondere mit Hilfe dieser Puffersegmente kann die Transportgeschwindigkeit des Substrates in der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Geschwindigkeit der Montage des Bauelementes auf dem Substrat angepasst werden. Vorzugsweise ist dieAdvantageously, if necessary, is in front of and / or behind the invention . Transport device provided a buffer segment for 'adaptation of the transport speed of the transport device with the or the transport speeds of an automatic production line. In particular, with the aid of these buffer segments, the transport speed of the substrate in the device according to the invention can be adapted to the speed of the assembly of the component on the substrate. Preferably, the
Transportgeschwindigkeit des Substrates wenigstens im Moment des Positionierens bzw. Fügens nahezu Null, wodurch die Genauigkeit der Positionierung bzw. Montage verbessert wird.Transport speed of the substrate at least at the moment of positioning or joining, almost zero, which improves the accuracy of the positioning or assembly.
Vorzugsweise ist die Transportgeschwindigkeit des Substrates auf der Transportvorrichtung außerhalb des Positionierzeitraumes wenigstens zeitweise deutlich über der Transportgeschwindigkeit der automatischen Fertigungslinie, wodurch ein gegebenenfalls vorgesehener Halt des Substrats bzw. der Transportvorrichtung während dem Positionieren bzw. der Montage ohne Einbußen auf die Durchsatzrate bzw. die kontinuierliche Zu- und Abführung der zahlreichen Substrate zu bzw. von der Vorrichtung gemäß der Erfindung realisierbar ist.The transport speed of the substrate on the transport device is preferably outside the Positioning period at least temporarily well above the transport speed of the automatic production line, which means that a possibly provided hold of the substrate or the transport device during positioning or assembly without sacrificing the throughput rate or the continuous supply and discharge of the numerous substrates to and from the Device can be realized according to the invention.
Vorteilhafterweise umfasst die Lagemesseinheit wenigstens eine Optikvorrichtung mit zwei entgegengerichteten Messrichtungen zur Ermittlung der beiden Ist-Lagen. In vorteilha er Weise wird mit der Transportvorrichtung die Optikvorrichtung kombiniert. Diese Optikvorrichtung umfasst einen diametral abbildenden Optikkopf mit zwei entgegengesetzten Messrichtungen zur simultanen Bildaufnahme der Ist-Lagen des auf der Transportvorrichtung zugeführten Substrats und des darüber von einem Greifer bzw. Bestückkopf gehaltenen Bauteils bzw. Chips. Um getrennte und mittels digitaler Bildverarbeitung relativ einfach auswertbare Bilder zu erhalten, werden z.B. die Strukturen von Chip und Substrat über ein Umlenkprisma auf jeweils eine Kamera im Optikkopf abgebildet. Dabei sind die beiden Kameras horizontal liegend hinter dem Umlenkprisma angeordnet, um einen kurzen Strahlengang zu erreichen. Insbesondere aufgrund des kurzen Strahlengangs kann eine hohe numerische Apertur und somit eine relativ hohe optische Auflösung bei vergleichsweise kompakter und leichter Bauform der Optik realisiert werden. Eine derartige, kompakte Optik kann aufgrund ihrer relativ geringen zu beschleunigenden Masse vergleichsweise schnell in und aus dem Bereich zwischen dem Substrat und dem Bauelement verfahren werden, wodurch sich die Zykluszeit zur Montage von Bauelementen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitgehend minimieren lässt.The position measuring unit advantageously comprises at least one optical device with two opposite measuring directions for determining the two actual positions. The optical device is advantageously combined with the transport device. This optical device comprises a diametrically imaging optical head with two opposite measuring directions for simultaneous image recording of the actual positions of the substrate fed on the transport device and the component or chip held above it by a gripper or placement head. In order to obtain separate images that are relatively easy to evaluate using digital image processing, e.g. the structures of the chip and substrate are mapped onto a camera in the optical head via a deflection prism. The two cameras are arranged horizontally behind the deflection prism in order to achieve a short beam path. In particular due to the short beam path, a high numerical aperture and thus a relatively high optical resolution can be achieved with a comparatively compact and light design of the optics. Such a compact optics can be moved comparatively quickly into and out of the area between the substrate and the component due to its relatively low mass to be accelerated, as a result of which the cycle time for mounting components can be largely minimized by means of the device according to the invention.
Vorzugsweise wird eine Optikeinheit gemäß der Druckschrift JP 32 17 095 bzw. der noch unveröffentlichten Druckschrift DE 100 12 043 AI verwendet, die sich insbesondere durch die zuvor beschriebenen Merkmale und somit durch ihre relativ kompakte Ausführungsform und geringe zu bewegende Masse auszeichnen.An optical unit according to the publication is preferred JP 32 17 095 and the as yet unpublished publication DE 100 12 043 AI are used, which are characterized in particular by the features described above and thus by their relatively compact embodiment and small mass to be moved.
Vorzugsweise wird ein relatives Positionierprinzip mittels der Lagemesseinheit bzw. Optikeinheit umgesetzt, wodurch beispielsweise eine erste Verfahreinheit bzw. ein Handhabungssystem verwendet werden kann, die bzw. das vom ersten Ort über eine relativ große Strecke zum Bereich des Substrates vergleichsweise schnell und möglicherweise ungenau verfährt. Dementsprechend sind beispielsweise multipositionsfähige Montageeinrichtungen, z.B. Pick-and- Place-Einrichtungen, mit einem stehenden und/oder hängende Achsportalsystem als erste Verfahreinheit einsetzbar. Entsprechende Montageeinrichtungen weisen einen vergleichsweise großen nutzbaren Arbeitsraum auf, wobei beispielsweise von einem beliebigen Ort des Arbeitsraums ein Bauelement aufgenommen und zu einem- beliebigen Ort über dem Substrat vergleichsweise schnell und gegebenenfalls grob mit der ersten Verf hreinheit positioniert werden kann. Die exakte Bestimmung der Ist-Lage des Bauelementes relativ zur Ist-Lage des Substrates bzw. des Montageortes erfolgt in vorteilhafter Weise mittels der Optikvorrichtung.A relative positioning principle is preferably implemented by means of the position measuring unit or optical unit, as a result of which, for example, a first traversing unit or a handling system can be used which moves comparatively quickly and possibly inaccurately from the first location over a relatively large distance to the area of the substrate. Accordingly, for example, multi-position assembly devices, e.g. Pick-and-place devices, with a standing and / or hanging axis portal system, can be used as the first travel unit. Corresponding mounting devices have a comparatively large usable working space, it being possible, for example, for a component to be picked up from any location in the working space and to be positioned comparatively quickly and optionally roughly with the first displacement unit at any location above the substrate. The exact determination of the actual position of the component relative to the actual position of the substrate or the mounting location is advantageously carried out by means of the optical device.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Transportvorrichtung mindestens eine Substratverfahreinheit mit wenigstens einer zur vom Substrat ausgebildeten Ebene nahezu parallel angeordneten, insbesondere regelbaren Positionierachse zum Verfahren des Substrates in der x/y-Ebene. Mit Hilfe der Substratverfahreinheit kann das Substrat beispielsweise orthogonal zur Transportrichtung verfahren werden. Vorteilhafterweise ist durch das Zusammenwirken von Substratverfahreinheit und Transportvorrichtung möglich, das Substrat frei in der x/y- Ebene zu positionieren.In a special development of the invention, the transport device comprises at least one substrate travel unit with at least one positioning axis, which is arranged almost parallel to the plane formed by the substrate, and in particular is adjustable, for moving the substrate in the x / y plane. With the aid of the substrate travel unit, the substrate can be moved, for example, orthogonally to the transport direction. The interaction of the substrate travel unit and the transport device advantageously makes it possible to freely move the substrate in the x / y Position level.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung weist die Substratverfahreinheit zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete, insbesondere, regelbare Positionierachsen auf. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird ermöglicht, dass die Substratpositionierung gegebenenfalls entlang der beiden Positionierachsen, insbesondere parallel zur Substratebene, realisiert werden kann, ohne zusätzliches Verfahren bzw. Positionieren des Substrats mit der Transportvorrichtung.In a preferred variant of the invention, the substrate travel unit has two, in particular , adjustable positioning axes which are arranged almost perpendicular to one another and largely parallel to the plane formed by the substrate. With the aid of this measure, it is possible that the substrate positioning can optionally be realized along the two positioning axes, in particular parallel to the substrate plane, without additional method or positioning of the substrate with the transport device.
Vorteilhafterweise weist die Optikverfahreinheit wenigstens zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete, insbesondere. regelbare Positionierachsen auf. Entlang dieser beiden Positionierachsen kann die Lagemesseinheit entsprechend hin und her verfahren werden, wodurch diese flexibel und wenigstens über dem gesamten Bereich des Substrates verfahren werden kann. Beispielsweise können mit Hilfe der Optikvorrichtung mehrere unterschiedliche Montageorte auf einem Substrat angefahren werden, ohne dass hierzu das Substrat relativ stark verfahren werden muss .Advantageously, the optical movement unit has at least two, in particular, arranged almost perpendicular to one another and largely parallel to the plane formed by the substrate. adjustable positioning axes. The position measuring unit can be moved back and forth along these two positioning axes, as a result of which it can be moved flexibly and at least over the entire area of the substrate. For example, the optical device can be used to approach several different mounting locations on a substrate without the substrate having to be moved relatively strongly.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Optikverfahreinheit eine zur vom Substrat gebildeten Ebene nahezu senkrecht angeordnete, insbesondere regelbare Fokus ier chse zum Fokussieren des ersten und/oder des zweiten Ortes auf, insbesondere des jeweiligen Montageortes auf dem Substrat. Hierdurch wird ermöglicht, dass beispielsweise Bauelemente auf verschiedenen Ebenen des Substrats bzw. mehrere Bauelemente übereinander angeordnet bzw. montiert werden können.In an advantageous embodiment of the invention, the optical movement unit has a focus, which can be arranged almost perpendicular to the plane formed by the substrate, in particular an adjustable axis for focusing the first and / or the second location, in particular the respective mounting location on the substrate. This enables, for example, components to be arranged or mounted on different levels of the substrate or a plurality of components one above the other.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine Feinpositioniereinheit mit zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete, insbesondere regelbare Positionierachsen zur Feinpositionierung einer oder beider Ist-Lagen bzw. des Substrates und/oder des Bauelementes vorgesehen. Mit Hilfe dieser Maßnahme ist es möglich, dass die erste Verfahreinheit für die Zubringbewegung des Bauelementes und/oder die Substratverfahreinheit das Bauelement bzw. das Substrat relativ grob, d.h. mit vergleichsweise geringer Genauigkeit, im Sichtfeld der Optikvorrichtung vorpositionieren, wodurch diese Verfahreinheiten relativ kostengünstig ausgeführt werden können. Die mit Hilfe der Lagemesseinheit ermittelte Lageabweichung des Bauelementes relativ zum Substrat wird dann durch den wesentlich genaueren Feinpositionierantrieb der Feinpositioniereinheit ausgeglichen.In a special development of the invention, at least one fine positioning unit with two to each other Almost perpendicular and, in particular, adjustable positioning axes arranged largely parallel to the plane formed by the substrate, for fine positioning of one or both actual positions or of the substrate and / or the component. With the aid of this measure, it is possible for the first travel unit for the feed movement of the component and / or the substrate travel unit to preposition the component or the substrate relatively roughly, ie with comparatively low accuracy, in the field of view of the optical device, as a result of which these travel units are carried out relatively inexpensively can. The positional deviation of the component relative to the substrate determined with the aid of the position measuring unit is then compensated for by the much more precise fine positioning drive of the fine positioning unit.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist ein maximaler Fahrbereich der Feinpositioniereinheit um ein Vielfaches kleiner als ein maximaler Verfahrbereich der ersten Verfahreinheit . Mit Hilfe dieser Maßnahme wird eine weitere Steigerung der Montagegenauigkeit und -geschwind!gkeit erreicht, da insbesondere aufgrund des vergleichsweise kleinen Verfahrbereichs der Feinpositioniereinheit dieser hoch präzise gesteuert bzw. geregelt werden kann. Der wesentlich kleinere Verf hrbereich des Feinpositionierantriebes ist z.B. im Bereich von einigen hundert Mikrometern realisiert. Aufgrund dieses kleinen Verfahrbereich.es kann der Feinpositionierantrieb auch bei hoher Genauigkeit sehr kostengünstig ausgeführt werden. Zudem müssen nur sehr geringe Massen des Feinpositionierantriebes beschleunigt werden, wodurch sich insbesondere bei hochpräzisen Montagevorgängen eine Ausrichtung bzw. Justage der zu fügenden Bauteile zueinander über den Feinpositionierantrieb wesentlich schneller als über die Achsen der anderen Verfahreinheiten gestaltet. In an advantageous variant of the invention, a maximum travel range of the fine positioning unit is many times smaller than a maximum travel range of the first travel unit. With the aid of this measure, a further increase in assembly accuracy and speed is achieved, since the fine positioning unit can be controlled and regulated with high precision, in particular due to the comparatively small travel range. The much smaller displacement range of the fine positioning drive is realized, for example, in the range of a few hundred micrometers. Because of this small traversing range, the fine positioning drive can be carried out very cost-effectively even with high accuracy. In addition, only very small masses of the fine positioning drive have to be accelerated, as a result of which, in particular in the case of high-precision assembly processes, alignment or adjustment of the components to be joined to one another is made much faster via the fine positioning drive than via the axes of the other travel units.
beispielsweise einige Millimeter ausgehoben und kann dann durch die integrierte Feinpositioniereinheit zur Korrektur der Ist-Lage des Substrats in der xy-Ebene verfahren werden.for example, a few millimeters and can then be moved by the integrated fine positioning unit to correct the actual position of the substrate in the xy plane.
Generell können beispielsweise zwei Substratver ahreintαeiten vorgesehen 'werden, wobei insbesondere eine der beiden Verfahreinheiten als Feinpositioniereinheit zur Feinpositionierung ausgebildet ist. Dementsprechend kann die erste Substratverfahreinheit beispielsweise das Substrat vergleichsweise grob verfahren und vor allem anschließend die Feinpositioniereinheit das Substrat vergleichsweise genau bzw. fein positionieren.In general, two Substratver can for example be provided ahreintαeiten ', wherein in particular one of the two movement units is formed as Feinpositioniereinheit for fine positioning. Accordingly, the first substrate displacement unit can, for example, move the substrate comparatively roughly and, above all, the fine positioning unit can position the substrate comparatively precisely or finely.
Ausführungsbeispielembodiment
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert .An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below with reference to the figures.
In Einzelnen zeigt:In detail shows:
Figur 1 einen schematischen Ausschnitt einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und1 shows a schematic section of a device according to the invention and
Figur 2 einen schematischen Ausschnitt einer weiteren Vorrichtung gemäß der Erfindung.Figure 2 shows a schematic section of another device according to the invention.
In Figur 1 ist ein Transferband 1, ein Optikmodul 2 sowie ein Bestückkopf 3 einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Das Optikmodul 2 besteht im Wesentlichen aus einer Optikpositioniereinheit und einem Optikkopf 11. Mit Hilfe des Transferbandes 1 wird ein Substrat 4, das einzeln , oder in einem Mehrf chnutzen auf einem Werkstückträger 5 angeordnet ist, der Vorrichtung gemäß der Erfindung kontinuierlich zu- bzw. abgeführt. Das Transferband 1 umfasst φ rT* P3 P H ö g; < P- S o P tr N φ P PJ d to 3 Pl N tö 3 iQ PJ nj ^J - < -j φ1 shows a transfer belt 1, an optics module 2 and a placement head 3 of a device according to the invention. The optics module 2 essentially consists of an optics positioning unit and an optics head 11. With the aid of the transfer belt 1, a substrate 4, which is arranged individually or in a multipurpose on a workpiece carrier 5, is continuously fed or removed to the device according to the invention , The transfer belt 1 comprises φ rT * P3 PH ö g; <P- S o P tr N φ P PJ d to 3 Pl N tö 3 iQ PJ nj ^ J - <-j φ
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H (D rt P- P φ d tr 1 pj Φ Φ Ω rt DI P P- φ Φ P- φ trH (D rt P- P φ d tr 1 p j Φ Φ Ω rt DI P P- φ Φ P- φ tr
P P P PPP
realisierbar.realizable.
Das Bauteil 10 wird mittels dem Bestückkopf 3 über das Substrat 4 mittels einer nicht näher dargestellten Verfahreinheit positioniert. Die Verfahreinheit ermöglicht zusammen mit dem Bestückkopf 3 ein Aufnehmen des Bauteils 10 an einem beliebigen Ort des relativ großen Arbeitsraumes- bzw. Verfahrbereiches der Verfahreinheit und ein relativ grobes und schnelles Positionieren des Bauteils 10 über dem Substrat 4. Eine entsprechende Verfahreinheit kann vergleichsweise wirtschaftlich günstig und sehr flexibel beliebige Baμelemente 10 an beliebigen Orten innerhalb des Arbeitsraumes aufnehmen und auf dem Substrat positionieren.The component 10 is positioned by means of the placement head 3 over the substrate 4 by means of a travel unit, not shown in detail. The moving unit, together with the placement head 3, enables the component 10 to be picked up at any location in the relatively large working space or travel range of the moving unit and a relatively coarse and rapid positioning of the component 10 over the substrate 4. A corresponding moving unit can be comparatively economical and inexpensive very flexible pick up any Baμelemente 10 at any place within the work space and position on the substrate.
Generell kann der Optikkopf 11 mittels derIn general, the optical head 11 by means of the
Optikverfahreinheit des Optikmoduls 2 das ganze Substrat 4 bzw. einen Mehrfachnutzen überstreichen.Optics travel unit of the optics module 2 sweep over the entire substrate 4 or a multiple use.
Vor allem während dem Aufnehmen bzw. dem Verfahren des Bauteils 10 hin zu der in Figur 1 dargestellten Position kann der Optikkopf 11 über entsprechende Achsen des Optikmoduls 2 bereits über, das Substrat 4 positioniert und das Substrat 4 durch Anheben des Werkstückträgers 5 sicher fixiert werden. Gegebenenfalls wird noch während dem Verfahren des Bauteils 10 mittels dem Bestückkopf 3 bzw. dessen Verfahreinheit die Ist-Lage des Substrates 4 ermittelt und nach dem Positionieren des Bauteils 10 über dem Substrat 4 bzw. über dem Optikkopf 11 des Optikmoduls 2 die Ist-Lage des Bauteils genau ermi11e11.Especially during the picking up or the movement of the component 10 towards the position shown in FIG. 1, the optical head 11 can already be positioned via corresponding axes of the optical module 2, the substrate 4 and the substrate 4 can be securely fixed by lifting the workpiece carrier 5. If necessary, the actual position of the substrate 4 is determined while the component 10 is being moved by means of the placement head 3 or its displacement unit, and after the component 10 has been positioned above the substrate 4 or the optical head 11 of the optical module 2, the actual position of the Exactly ermi11e11.
Anschließend wird mittels einer nicht näher dargestellten Auswerteeinheit, die Ist-Lage des Bauteils 10 -mit der Ist- Lage des Substrates 4 bzw. des Fügeortes auf dem Substrat 4 berechnet und bei gegebenenf lls zu großer Abweichung der beiden Ist-Lagen zueinander, diese Abweichung mittels dem Mikromanipulator 8 weitestgehend ausgeglichen. Hierbei sind sowohl das Bauteil 10 als auch der Montageort auf dem Substrat 4 ständig im Sichtfeld des Optikkopfes 11, so dass die Lagekorrektur bzw. Justage in einem geschlossenen Regelkreis zwischen der Bildverarbeitung sowie den Achsen X, Y und/oder einer Drehachse Theta des Mikromanipulators 8 durchgeführt werden kann. Die Drehachse Theta ist parallel zur Z-Achse ausgerichtet.The actual position of the component 10 is then calculated using an evaluation unit (not shown in more detail) with the actual position of the substrate 4 or the joining location on the substrate 4 and, if the two actual positions deviate too much from one another, this deviation largely compensated by means of the micromanipulator 8. Here are Both the component 10 and the mounting location on the substrate 4 are always in the field of view of the optical head 11, so that the position correction or adjustment is carried out in a closed control loop between the image processing and the axes X, Y and / or an axis of rotation theta of the micromanipulator 8 can. The axis of rotation Theta is aligned parallel to the Z axis.
Dieser Regelkreis erfasst nach jeder Lagekorrektur erneut die Lageabweichung der beiden Ist-Lagen relativ zueinander und leitet bei Überschreitung der zulässigen Montagetoleranzen eine Wiederholung des Justagevorganges mittels der Achsen X, Y, Theta des Mikromanipulators 8 ein. Erst nachdem die erforderliche Justagegenauigkeit erreicht ist, wird der Optikkopf 11 seitlich aus dem Fügebereich zurückgezogen (Y- Achse des Optikmoduls 2) und das Bauteil 10 entlang der Achse Z des Bestückkopfes 3 auf dem Substrat 4 am vorgegebenen Ort abgesetzt bzw. gefügt.After each position correction, this control circuit again detects the positional deviation of the two actual positions relative to one another and, if the permissible assembly tolerances are exceeded, initiates a repetition of the adjustment process by means of the axes X, Y, Theta of the micromanipulator 8. Only after the required accuracy of adjustment has been achieved is the optical head 11 withdrawn laterally from the joining area (Y axis of the optical module 2) and the component 10 placed or joined along the axis Z of the placement head 3 on the substrate 4 at the predetermined location.
Die Verfahreinheit des Bestückkopfes 3 kann beispielsweise Bestandteil eines Montageautomaten sein. Entsprechende Montageautomaten werden unter anderem als sogenannte Pick- and-Place-Einrichtungen bzw. als sogenannte Diε-Bonder bezeichnet .The moving unit of the placement head 3 can be part of an automatic assembly machine, for example. Corresponding automatic assembly machines are referred to, among other things, as so-called pick-and-place devices or as so-called diε bonders.
In Figur 2 ist eine weitere Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei ähnliche bzw. vergleichbare Elemente mit den entsprechenden Bezugszeichen gemäß Figur 1 gekennzeichnet sind.FIG. 2 shows a further device according to the invention, similar or comparable elements being identified by the corresponding reference numerals according to FIG. 1.
Im Gegensatz zur Vorrichtung gemäß Figur 1 weist die Vorrichtung gemäß Figur 2 einen Stator 12 auf, auf dem ein Läufer 13 angeordnet ist. In nicht näher dargestellter Weise kann der Läufer 13 zusätzlich einen Mikromanipulator 8 mit vergleichsweise geringem Arbeitsbereich zur Feinpositionierung des Substrates 4 bzw. des Werkstückträgers 5 umfassen .In contrast to the device according to FIG. 1, the device according to FIG. 2 has a stator 12 on which a rotor 13 is arranged. In a manner not shown in more detail, the rotor 13 can additionally have a micromanipulator 8 with a comparatively small working area for fine positioning of the substrate 4 or of the workpiece carrier 5 include.
Zur Montage des Bauelementes 10 auf dem Substrat 4 verfährt der Läufer 13 zum Eingangspuffersegment 7, so dass er einen - Werkstückträger 5' mit einem Substrat 4' aufnehmen und zur in Figur 2 dargestellten Position verfährt. In dieser Position wird die Ist-Lage des Substrates 4 bzw. des Montageortes sowie die Ist-Lage des Bauteils 10 mittels dem Optikkopf 11 relativ zueinander ermittelt und entsprechend den zuvor ausgeführten Mess- bzw. Regelverfahren bis zur Erreichung der geforderten Justagegenauigkeit längs der X- bzw. Y-Achsen verfahren.To mount the component 10 on the substrate 4, the rotor 13 moves to the input buffer segment 7, so that it receives a workpiece carrier 5 'with a substrate 4' and moves to the position shown in FIG. In this position, the actual position of the substrate 4 or the mounting location and the actual position of the component 10 are determined relative to one another by means of the optical head 11 and in accordance with the previously carried out measuring and control methods until the required adjustment accuracy along the X- or move the Y axes.
Mittels des Stators 12 bzw. Läufers 13 kann die jeweilige Montageposition auf dem Substrat 4, selbst bei mehreren Montageorten auf einem Substrat 4 immer im selben Bereich unterhalb des Optikkopfes 11 erfolgen. Hierdurch kann der Optikkopf 11 lediglich mittels einem relativ einfachen, einachsigen Hubantrieb des Optikmoduls 2, beispielsweise einem Pneumatikzylinder oder dergleichen längs der Achse Y in den Fügebereich des Bauteils 10 bzw. Montageortes und. in eine nicht näher dargestellte Ruheposition außerhalb des Bereichs des Substrates 4 verfahren werden. D.h., dass unterschiedliche Montagepositionen auf dem Substrat 4 dadurch erreicht werden können, dass der Läufer 13 relativ in Bezug zum bezüglich seiner Messposition feststehenden Optikkopf 11 verfahren wird.By means of the stator 12 or rotor 13, the respective mounting position on the substrate 4 can always take place in the same area below the optical head 11, even if there are several mounting locations on a substrate 4. As a result, the optical head 11 can only be moved into the joining area of the component 10 or assembly location and by means of a relatively simple, single-axis lifting drive of the optical module 2, for example a pneumatic cylinder or the like . can be moved into a rest position, not shown, outside the area of the substrate 4. This means that different mounting positions on the substrate 4 can be achieved in that the rotor 13 is moved relative to the optical head 11 which is fixed with respect to its measuring position.
Sowohl das Anfahren der Montagepositionen als auch die Lagekorrektur nach der Vermessung könne vom selben Antrieb, d.h. vom Läufer 13 oder mittels einem separaten Mikromanipulator 8 gemäß Figur 1 auf dem Läufer 13 vorgenommen werden.Both the approach to the assembly positions and the position correction after the measurement can be carried out by the same drive, i.e. by the rotor 13 or by means of a separate micromanipulator 8 according to FIG. 1 on the rotor 13.
Grundsätzlich ermöglicht erst die Kombination der Merkmale gemäß der Erfindung eine Montagevorrichturig mit hoher Durchsatzrate bei hoher Flexibilität und Genauigkeit, wobei der gerichtete Materialfluss , d.h. der Transport der Substrate 4 auf dem Transferband 1 durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Möglichkeit eröffnet, diese in einer automatisierten Fertigungslinie zur seriellen Produktion von Halbleiterprodukten zu verketten. Basically, only the combination of the features according to the invention enables an assembly device with high Throughput rate with high flexibility and accuracy, the directional material flow, ie the transport of the substrates 4 on the transfer belt 1 through the device according to the invention, making it possible to chain them in an automated production line for the serial production of semiconductor products.
Bezugszeichenliste :Reference symbol list:
1 Tr nsferband1 transfer band
2 Optik-Modul2 optics module
3 Bestückkopf3 placement head
4 Substrat4 substrate
5 Werkstückträger β Ausgangspuffersegment5 workpiece carriers β output buffer segment
7 Eingangspuffersegment7 input buffer segment
8 Mikromanipulator8 micromanipulator
9 Riemen9 straps
10 Bauteil10 component
11 Optikkopf11 optical head
12 . Stator12th stator
13 Läufer13 runners
14 Indexer14 indexers
X AchseX axis
Y AchseY axis
Achse axis

Claims

Ansprüche : Expectations :
1. Vorrichtung zur Montage von Bauelementen (10), insbesondere von Halbleiter-Chips (10) , auf einem Substrat (4) mit einer ersten Verfahreinheit zum Aufnehmen des1. Device for mounting components (10), in particular semiconductor chips (10), on a substrate (4) with a first displacement unit for receiving the
Bauelements (10) mit einem Bauelementhalter (3) an einem ersten Ort und Absetzen des Bauelements (10) an einem zweiten Ort auf dem Substrat (4), wobei eine Lagemesseinheit (2, 11) zur optischen Ermittlung einer Ist-Lage des Bauelements (10) in Abhängigkeit einer Ist-Lage des Substrates (4) an einer Optik-Verfahreinheit (2) zum Verfahren der Lagemesseinheit (2, 11) von einer Arbeitsposition im Bereich des Substrates (4) zu einer Ruheposition angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (4) auf einer Transportvorrichtung (1, 6, 7) zur weitgehend kontinuierlichen Zu- und Abführung von zahlreichen Substraten (4) zu bzw. von der Vorrichtung angeordnet ist.Component (10) with a component holder (3) at a first location and depositing the component (10) at a second location on the substrate (4), a position measuring unit (2, 11) for optically determining an actual position of the component ( 10) as a function of an actual position of the substrate (4) on an optical movement unit (2) for moving the position measuring unit (2, 11) from a working position in the region of the substrate (4) to a rest position, characterized in that the substrate (4) is arranged on a transport device (1, 6, 7) for the largely continuous feeding and removal of numerous substrates (4) to and from the device.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagemesseinheit (2, 11) wenigstens eine Optikvorrichtung (11) mit zwei entgegengerichteten Messrichtungen zu Ermittlung der beiden Ist-Lagen umfasst.2. Device according to claim 1, characterized in that the position measuring unit (2, 11) comprises at least one optical device (11) with two opposite measuring directions for determining the two actual positions.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (1, 6, 7) mindestens eine Substrat-Verfahreinheit (1, 8, 13) mit wenigstens einer zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene nahezu parallel angeordneten Positionierachse (X, Y) zum Verfahren des Substrates (4) in Richtung der Positionierachse3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport device (1, 6, 7) at least one substrate displacement unit (1, 8, 13) with at least one positioning axis arranged almost parallel to the plane formed by the substrate (4) ( X, Y) for moving the substrate (4) in the direction of the positioning axis
(X, Y) umfasst.(X, Y).
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat-Verfahreinheit ( 1, 8, 13) zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete Positionierachsen (X, Y) aufweist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate displacement unit (1, 8, 13) two almost mutually perpendicular and to the substrate (4) formed plane has largely parallel positioning axes (X, Y).
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-Verfahreinheit (2) wenigstens zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete Positionierachsen (X, Y) aufweist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical movement unit (2) has at least two positioning axes (X, Y) arranged almost parallel to one another and substantially parallel to the plane formed by the substrate (4).
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-Verfahreinheit (2) eine zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene nahezu senkrecht angeordnete Fokussierachse (Z) zum Fokusεieren des ersten und/oder des zweiten Ortes aufweist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical movement unit (2) has a focusing axis (Z) arranged almost perpendicular to the plane formed by the substrate (4) for focusing the first and / or the second location.
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Feinpositioniereinheit (8) mit zwei zueinander nahezu senkrecht und zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene weitgehend parallel angeordnete Positionierachsen (X, Y) zur Feinpositionierung einer oder beider Ist-Lagen vorgesehen ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one fine positioning unit (8) with two positioning axes (X, Y) arranged almost parallel to one another and substantially parallel to the plane formed by the substrate (4) for fine positioning of one or both actual positions is provided.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Verfahrbereich der Feinpositioniereinheit (8) um ein Vielfaches kleiner als ein maximaler Verfahrbereich der ersten Verfahreinheit ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum travel range of the fine positioning unit (8) is many times smaller than a maximum travel range of the first travel unit.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrat-Verfahreinheit (1, 8, 13) als Feinpositioniereinheit (8) ausgebildet ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate displacement unit (1, 8, 13) is designed as a fine positioning unit (8).
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verfahreinheit, Optik- Verfahreinheit (2) und Substrat-Verfahreinheit (1, 8, 13) jeweils an einer feststehenden Basiseinheit der Vorrichtung zum zueinander unabhängigen Verfahren der Verf hreinheiten (1, 2, 8, 13) angeordnet ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first travel unit, optical travel unit (2) and substrate travel unit (1, 8, 13) each on a fixed base unit of the device to the mutually independent method of the processing units (1, 2, 8, 13) is arranged.
11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (1, 6, 7) eine nahezu senkrecht zur vom Substrat (4) ausgebildeten Ebene verstellbare Hebeeinheit zum Anheben und Fixieren eines Substratträgers (5) aufweist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transport device (1, 6, 7) has a lifting unit which can be adjusted almost perpendicularly to the plane formed by the substrate (4) for lifting and fixing a substrate carrier (5).
12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Hebeeinheit die Feinpositioniereinheit (8) umfasst.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least the lifting unit comprises the fine positioning unit (8).
13. Verfahren zur Montage von Bauelementen (10), insbesondere von Halbleiter-Chips (10), auf einem Substrat (4) mit einer ersten Verfahreinheit zum Aufnehmen des13. A method for mounting components (10), in particular semiconductor chips (10), on a substrate (4) with a first displacement unit for receiving the
Bauelements (10) mit einem Bauelementhalter (3) an einem ersten Ort und Absetzen des Bauelements (10) an einem zweiten Ort auf dem Substrat (4) , wobei eine optische LagemesseinheitComponent (10) with a component holder (3) at a first location and depositing the component (10) at a second location on the substrate (4), an optical position measuring unit
(2, 11) zur Ermittlung einer Ist-Lage des Bauelements (10) in Abhängigkeit einer Ist-Lage des Substrates (4) an einer Optik-Verfahreinheit (2) zum Verfahren der Lagemesseinheit(2, 11) for determining an actual position of the component (10) as a function of an actual position of the substrate (4) on an optical movement unit (2) for moving the position measuring unit
(2, 11) von einer Ruheposition zu einer Arbeitsposition im Bereich des Substrates (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird. (2, 11) is arranged from a rest position to a working position in the region of the substrate (4), characterized in that a device according to one of the preceding claims is used.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006050964A1 (en) * 2006-10-28 2008-04-30 Man Roland Druckmaschinen Ag Electrical and/or electronic component e.g. microchip module, applying method, involves moving electronic circuits from transfer belt under pressure effect on printed good that is guided to conveyer system in position-accurate manner
DE102015112518B3 (en) * 2015-07-30 2016-12-01 Asm Assembly Systems Gmbh & Co. Kg Picking machine and method for loading a carrier with unhoused chips
CH711570B1 (en) 2015-09-28 2019-02-15 Besi Switzerland Ag Device for mounting components on a substrate.
DE102015013495B4 (en) 2015-10-16 2018-04-26 Mühlbauer Gmbh & Co. Kg Receiving device for components and methods for removing defective components from this
DE102015013494B3 (en) 2015-10-16 2017-04-06 Mühlbauer Gmbh & Co. Kg Component handling device and method for removing components from a structured component supply and for depositing at a receiving device
DE102016009765B4 (en) * 2016-08-11 2018-07-05 Mühlbauer Gmbh & Co. Kg Apparatus and method for transferring an electronic component from a carrier to a substrate
DE102016123362B3 (en) * 2016-12-02 2018-03-08 Asm Assembly Systems Gmbh & Co. Kg Picking machine with a displacement device for moving a receiving device for a carrier with Bestückmedium and a method for loading
KR102379652B1 (en) * 2017-04-11 2022-03-28 뮐바우어 게엠베하 운트 콤파니 카게 Part receiving device with optical sensor
CN107175506B (en) * 2017-06-21 2023-05-23 惠州市德赛自动化技术有限公司 Vehicle-mounted lens production assembly line
CN108772684A (en) * 2018-07-02 2018-11-09 深圳市智信精密仪器有限公司 A kind of accurate abutted equipment and method of mobile phone screen and center
DE102022106124A1 (en) 2022-03-16 2023-09-21 Herbert Ginzinger assembly system
CN114993385B (en) * 2022-07-13 2022-11-11 浙江金火科技实业有限公司 Assembly detection device for improving assembly precision of spindle box component of numerically controlled lathe
TWI828441B (en) * 2022-11-24 2024-01-01 陽程科技股份有限公司 Optical module alignment method for automatic assembly machine
CN117124046B (en) * 2023-10-26 2024-01-30 中电建(西安)港航船舶科技有限公司 Heliostat assembly line

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60103700A (en) * 1983-11-11 1985-06-07 株式会社日立製作所 Device for positioning part
US5271139A (en) * 1989-04-04 1993-12-21 Walter Sticht Production installation
JP2517178B2 (en) * 1991-03-04 1996-07-24 松下電器産業株式会社 Electronic component mounting method
JPH04291795A (en) * 1991-03-20 1992-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic part mounting unit
US5265330A (en) * 1991-05-28 1993-11-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of packaging chip on substrate
JPH07115300A (en) * 1993-10-18 1995-05-02 M & M Prod Kk Electronic component positioning apparatus
GB9323978D0 (en) * 1993-11-22 1994-01-12 Dek Printing Machines Ltd Alignment systems
US5559727A (en) * 1994-02-24 1996-09-24 Quad Systems Corporation Apparatus and method for determining the position of a component prior to placement
JP2001517361A (en) * 1995-06-30 2001-10-02 デザイン・コンポーネンツ・インコーポレーテッド Automated system for element placement
JPH11154799A (en) * 1997-11-21 1999-06-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Packaging device and method of electronic component
US6079098A (en) * 1998-09-08 2000-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for processing substrates
KR100345901B1 (en) * 1999-06-16 2002-07-27 미래산업 주식회사 Surface Mounting Device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02102127A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20040036041A1 (en) 2004-02-26
JP2004521514A (en) 2004-07-15
DE10128111A1 (en) 2003-02-20
WO2002102127A1 (en) 2002-12-19

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