JP2003507885A - 組立装置 - Google Patents

組立装置

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JP2003507885A
JP2003507885A JP2001517412A JP2001517412A JP2003507885A JP 2003507885 A JP2003507885 A JP 2003507885A JP 2001517412 A JP2001517412 A JP 2001517412A JP 2001517412 A JP2001517412 A JP 2001517412A JP 2003507885 A JP2003507885 A JP 2003507885A
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ヨアーヒム・パヨンク
イェルク・ポーゲルト
ヨッヒェン・クラニッヒ
ヤーコプ・フィッシャー
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ジモテック・ゲーエムベーハー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、組立装置１０、特に、マイクロシステム技術製品を製造するため及び半導体産業のコンポーネントを組み立てるための完全自動組立装置に関するものであり、組立テーブル１２と、コンポーネントに位置決めすべき製品を移送する材料移送システム３８と、組立テーブル１２上に配置された移送システム１６，１８，５４と、移送システム１６，１８，５４に配置されかつ該システムに対して垂直方向に移動可能であり、かつ組立ヘッド３６，４６，６６を備える少なくとも１つのコンポーネント移送ユニット３４，４４，６４とを備えている。各コンポーネント移送ユニット３４，４４，６４は、移送システム１６，１８，５４によりコンポーネントに位置決めすべき製品の移送方向と平行に移動可能であるポータル２０，４０，６０，６２上に配置されている。製品は、材料移送システム３８により移動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組立装置に関するもので、特に、組立テーブルと、各コンポーネン
トに位置決めすべき各製品を移送する少なくとも１つの材料移送システムと、組
立テーブル上に取り付けられた少なくとも１つの移送システムと、前記移送シス
テムに配設されかつ垂直方向に移動可能とされ、かつ少なくとも１つの組立ヘッ
ドを備える少なくとも１つのコンポーネント移送ユニットと、を備えるマイクロ
システム技術製品を製造しかつ半導体産業におけるコンポーネントを組み立てる
ための完全自動組立装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような組立装置は従来技術により知られている。公知の一般的な組立装置
は、３つの主たるカテゴリーに分類可能である。すなわち、エレクトロニクスコ
ンポーネントを製造するためのアセンブラ／インサータと、半導体産業のための
自動組立装置と、マイクロシステム技術立証モデルのサンプルを組み立てるため
の実証装置である。しかしながら、このような組立装置は、特にマイクロシステ
ムの製造に対して、種々の欠点を示している。
【０００３】 例えば、いわゆるアセンブラ／インサータは、速度に対して最適化されている
（すなわち、１００，０００挿入ユニット／ｈまでの配置数の最大処理量）。し
かしながら、これらの装置は、速度の増大とともに、組立精度の低下を伴うとの
欠点を示している。これは、このような組立装置が、非常に制限された範囲のコ
ンポーネント、基板、及び組立工程に対してだけ使用されることを意味している
。マイクロシステムの組み立てのためにアセンブラ／インサータは、特に精度上
の理由及び融通性を欠いているために使用することができない。
【０００４】 これに比べて、半導体産業のための自動組立装置（いわゆる、ダイボンダー）
は、工程保証（すなわち、特に、比較的高い組立精度）に対して最適化されてい
る。そのために、複数のダイボンダーの構成が知られている。しかしながら、こ
れらは、遂行すべき各組立移動と協動する応用技術及びこれまで知られたフレー
ム技術が、有効スペース（すなわち、組立テーブルにおいて有効である作業スペ
ースに対する制限）、又は適応可能性及び形成可能性に対する妨げになり、かつ
装置のアクセス可能性が妨げられかつ制限されるといった欠点を有している。さ
らに、高い処理数を得るために高い工程速度を有しつつ、高い組立精度を達成す
るための公知のダイボンダー構造の十分な剛性は、現在のところ満足のいく方法
では解決されていない。
【０００５】 従って、エレクトロニクス産業及び半導体産業により知られている組立装置は
、高い処理速度と同時に組立精度に対する複合要求に応じたものではなく、かつ
融通が利くように構成されて、異なる工程要求と異なる材料提案に迅速に適応す
ることもできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高組立精度と、高処理速度と、簡素な適合性とを保
証する一般的な組立装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１に従う特徴点を有する組立装置により解決される。
【０００８】 有利な構成は、下位の請求項に記載されている。
【０００９】 本発明の組立装置により、コンポーネント移送ユニット又は複数のコンポーネ
ント移送ユニットが、移送システムによりコンポーネントに配置すべき各製品の
移送方向と平行に移動可能な１つ又は２つ以上のポータル上に配置されている。
前記各製品は順番に材料移送システムにより移動される。
【００１０】 本発明のポータルと材料移送システムの配置のために、主として材料を移送す
るための組立ヘッドのみを移動させることが可能である。このために、ポータル
自体が、ある組立モードにおいて平衡を保持した短い移動のみを実行し、そのた
めに、比較的小質量のものが移動されねばならない。これにより、組立ヘッドを
高速に移動可能であり、同様に、向上した組立精度において、より高い処理速度
が導かれる。さらに、ポータルの移動によりさらに大きな移動を実現することが
可能であり、このため、組立テーブルの全体有効表面がカバーされ、よって、コ
ンポーネント又は基板の高い変化を可能とする。さらに、材料移送システムの方
向に対して平行に移動可能でありかつ垂直に配置されたポータル（各ポータル）
のために、大きな幅を有する材料とすることが可能であり、コンポーネントに配
置すべき大きな幅を有する各製品を処理可能である。あるいは、いくつかの材料
移送ユニットを組立装置内に同時に配置することが可能であって、このために、
配置速度も目覚ましく増大させることが可能である。ポータル構造により、移送
システムの重心と組立装置の全ての移動可能要素の重心とが、それぞれ組立テー
ブルの表面に比較的近接して配置されることがさらに創意に富んで達成される。
これにより、組立装置のさらなる振動抑制構造が達成され、そのため、非常に高
い組立精度が保証される。ポータル構造のために、組立テーブル上で有効なスペ
ースが維持されている。このことは、アクセス可能性、適応性、及び適合性に対
して有利点を有している。
【００１１】 本発明の組立装置の有利な構成において、移送システムは、互いに平行に配置
された第１レールと第２レールとを有するレールシステムを備えている。このレ
ールシステムにより、ポータル（複数のポータル）の精確な移動が保証されてい
る。
【００１２】 本発明の組立装置の他の有利な構成において、移送システムは、組立装置の装
置フレーム内に、各コンポーネントに位置決めすべき各製品の移送方向と平行に
移動可能とされた第３レールを備えている。前記各製品は材料移送システム（複
数の材料移送システム）により順に移動される。これにより、少なくとも１つの
ポータルキャリヤが前記レール内に垂直方向に係合し、そのため、ポータル（複
数のポータル）が移動可能である。
【００１３】 これにより、コンポーネント移送ユニットの移動による反力が最適化方法で方
向を変えられる。改良されたパワーフラックス（power flux）により振動発生が
最小化される。
【００１４】 本発明の更なる有利な構成において、ポータル又はポータルキャリヤは、第３
レールに対向して位置する端部にベアリングを備えている。該ベアリングは、装
置フレーム内で前記第３レールと平行に構成されたカウンター・ベアリング上に
位置している。これにより、組立平面部で有効なスペースが再び増大していてい
る。さらに、組立装置のアクセス可能性及び該装置の自由適合性が向上している
。
【００１５】 本発明の組立装置のさらに有利な点において、移送システムが少なくとも１つ
のポータルドライブを示している。単一のポータルドライブの使用により、組立
精度及び組立速度の分野において優秀な結果が導かれるが、各ポータルの一側に
それぞれ配置されている２つのポータルドライブの使用により、さらにより高い
組立精度及び組立速度を得ることができる。これは、ポータルの重心位置がドラ
イブシステムに対して偏心しており、又はポータルの重心位置が連続的に変化す
る荷重状態のために時間変動するとの理由に帰せられる。この偏心性又は時間変
動性により、組立装置又はポータルの位置決め精度にそれぞれ対応する悪影響を
有するアンバランスを招く可能性がある。制御された２つのポータルドライブを
使用することにより、ポータルの重心が常にドライブ間にあり、よって、偏心位
置が生じ得ないことが保証されている。制御された２つのポータルドライブを使
用することで、さらに、ポータルの重心の実際位置に依存して、ドライブ制御を
適応的に考慮することができ、そのため、ポータル構造の高い動的剛性を得るこ
とができることを達成可能である。よって、この本発明の構成により、より一層
精確な方法で位置決めを実行することが可能となっている。
【００１６】 本発明の組立装置のさらに有利な構成において、移送システムが組立テーブル
のテーブル平面部に配置されている。これにより、組立装置の全体構造が非常に
振動抑制されるように保証されている。
【００１７】 しかしながら、本発明のさらに有利な構成において、移送システムを組立テー
ブルのテーブル平面部上に配置することが可能である。これにより、組立テーブ
ル表面で有効な自由スペースが増大し、このため、非常に多くの種々のコンポー
ネント又は同様の要素を配置可能である。
【００１８】 本発明の組立装置のさらに有利な構成において、いくつかのポータルの移動を
相互に同期させることが可能である。よって、製造速度を非常に増大させること
が可能である。それぞれの移動においていくつかのポータルの動的に最適化され
た同期により、装置振動の明確な低減を達成することが可能である（動的釣り合
い）。これにより、組立精度をさらに向上させることが可能である。
【００１９】 本発明のさらに有利な構成において、組立ヘッドは、垂直方向又は水平方向に
配設されたタレットヘッドを備えている。タレットヘッドを使用することにより
、移送行程の数を非常に低減可能である。これにより副移送時間を短縮可能であ
り、かつ同様に製造速度を増大可能である。
【００２０】 本発明のさらに有利な構成において、さらに、いくつかのポータルを上下に配
置することも可能である。このような配置により組立平面部の数を増し、同様に
、製造速度の増大が導かれ、かつ本発明の組立装置の適用領域に対してより高い
融通性が導かれる。
【００２１】 本発明のさらなる詳細，特徴点，及び有利点は、複数の図示された実施形態の
以下の記載から得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】 図１は、組立装置１０の第１実施形態を示しており、特に、マイクロシステム
技術製品を製造し、かつ半導体産業におけるコンポーネントを組み立てるための
、完全自動組立装置として使用するための装置を示している。組立装置１０は、
組立平面部又はテーブル平面部１４を有する組立テーブル１２を備えている。テ
ーブル平面部１４上には、移送システム１６，１８が配置されている。移送シス
テム１６，１８は、平行に配置された２つのレール１６，１８を有するレールシ
ステムを備えている。さらに、各レール１６，１８が、組立テーブル１２のテー
ブル平面部又は組立平面部１４上に配置されていることを理解することができる
。さらに、前記移送システム１６，１８をテーブル平面部（すなわち、組立テー
ブル上）に配置することも可能であり、又は装置パーツを搬送するための最適化
された移送力を達成するために、移送システム１６，１８を基礎装置フレームに
直接接合することも可能である。
【００２３】 移送システム１６，１８により、ポータル２０が移動する。この場合に、ポー
タル２０は第１ポータル支持部２２と第２ポータル支持部２４とを備え、これら
は、それぞれレール１６，１８内で係合され、かつ該レールにより案内されてい
る。２つのポータル支持部２２，２４は、ポータルキャリヤ２６により互いに結
合されている。ポータルキャリヤ２６はその長手方向に長方形の係合開口部２８
を備えており、該開口部内にて、コンポーネント移送ユニット３４が係合しかつ
移動可能に案内されている。コンポーネント移送ユニット３４上には、組立ヘッ
ド３６が移動可能かつ取り外し可能に取り付けられている。
【００２４】 ポータル２０が材料移送方向と平行にｘ軸に沿って移動可能であることを理解
できる。この場合、材料移送は、さらに、ｘ軸方向に材料移送システム３８によ
り続いて起こる。該材料移送システムは、同様に、組立平面部又はテーブル平面
部１４の領域に配置されている。
【００２５】 移送システム１６，１８の配置と材料移送方向とがｘ軸を形成し、それらに垂
直な方向に配置されたポータル２０のポータルキャリヤ２６がｙ軸を形成し、か
つコンポーネント移送ユニット３４と組立ヘッド３６の移動方向（この方向はｙ
軸に対して垂直である）は、それぞれ組立装置１０の空間配置のｚ軸を形成して
いることが明らかとなっている。これにより、コンポーネント移送ユニット３４
全体又はコンポーネント移送ユニット３４上の組立ヘッド３６のみがｚ軸方向に
移動可能とされている。
【００２６】 図２は、図１に準じた組立装置１０を示している。さらに、移送システムの１
レール１６，１８にそれぞれ配置された第１ポータルドライブ３０，第２ポータ
ルドライブ３２の配置を認識することができる。
【００２７】 図３と図４は、それぞれ組立装置１０のさらなる実施形態を示している。この
場合に、組立ヘッドが、垂直方向及び水平方向にそれぞれ配置されたタレットヘ
ッド４８，５０により置換されている。各タレットヘッド４８，５０のそれぞれ
垂直方向及び水平方向への配置は、組立平面部又はテーブル平面部１４に対する
各タレットヘッド４８，５０のそれぞれ垂直方向回転及び水平方向回転を意味し
ている。
【００２８】 図５は、各ポータルキャリヤ２６，４２に対応して前後に配置された２つの移
動可能ポータル２０，４０を備える組立装置１０のさらなる実施形態を示してい
る。この場合に、各ポータル２０，４０の移動は、相互に同期可能である。各ポ
ータル２０，４０に対して、それぞれ分離したポータルドライブ又は１つの共通
のポータルドライブを提供することが可能である。さらに、各ポータル２０，４
０が種々の高さを示し、そのため、異なる各組立平面部を上昇させることが可能
である。しかしながら、図示した実施形態は、同一に形成された２つのポータル
２０，４０を有する組立装置１０を示している。
【００２９】 図６は、１つのポータル６０と該ポータル６０を材料移送方向と平行（すなわ
ち、各コンポーネントに配置すべき製品の移動軸（ｘ軸）と平行）に移動させる
ための１つの移送システム５４とを有する組立装置１０のさらなる実施形態を示
している。この場合に、移送システム５４は、コンポーネントに位置決めすべき
各製品の移送方向（ｘ軸）と平行に組立装置１０の装置フレーム５２内に配置さ
れた第３レール５４を備え、前記各製品は材料移送システム（又は複数の材料移
送システム）３８により順に移動する。このために、ポータル６０のポータルキ
ャリヤ６８は、組立ヘッド６６を有するコンポーネント移送ユニット６４を移動
させるための更なる移送システムを備え、かつレール５４内で垂直方向（ｙ軸、
図５参照）に係合する。ポータル６０はｘ軸方向に移動可能である。ポータル６
０がレール５４を介してフレーム５２内に垂直方向に係合するので、コンポーネ
ント移送ユニット６４と組立ヘッド６６のｙ軸に沿う移動により生じる移動力は
、装置フレーム５２により消散可能であり、これにより、生じた装置振動に対し
て好適な条件を引き起こし、特に、装置フレーム５２の使用された剛性のために
、振動を減少可能である。これにより、ポータル６０とポータルキャリヤ６８は
、それぞれ、レール５４に対向して位置する端部にて、ベアリング５６を備えて
おり、該ベアリングは装置フレーム５２内に形成されかつレール５４と平行に配
置されたカウンター・ベアリング５８上に位置している。
【００３０】 図７は、１つのポータル６２と該ポータル６２を材料移送方向（ｘ軸）と平行
に移動させるための移送システム５４とを備えた組立装置１０のさらなる実施形
態を示している。コンポーネント移送ユニット６４のための移送システムを具備
するポータル６２のポータルキャリヤ７０がレール５４内に係合し、そのため、
ポータル６０がｘ軸方向に移動可能であることを認識できる。図６に示した組立
装置１０の実施形態とは対照的に、この実施形態はポータルキャリヤ７０のため
のカウンター・ベアリングを使用していない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 １つのポータルを備えた本発明の組立装置の概略図である。
【図２】 ポータルを備える図１に準じた本発明の組立装置の概略図である
。
【図３】 垂直方向に配置されたタレットヘッドを備える本発明の組立装置
のさらなる実施形態を示す図である。
【図４】 水平方向に配置されたタレットヘッドを備える本発明の組立装置
のさらなる実施形態を示す図である。
【図５】 ２つのポータルを備える本発明の組立装置のさらなる実施形態を
示す図である。
【図６】 １つのポータルを備える本発明の組立装置のさらなる実施形態を
示す図である。
【図７】 １つのポータルを備える本発明の組立装置のさらなる実施形態を
示す図である。
【符号の説明】
１０組立装置 １２ 組立テーブル １４ テーブル平面部 １６ 第１レール １８ 第２レール ５４ 第３レール ２０，４０，６０，６２ ポータル ２６，４２，６８，７０ ポータルキャリヤ ３０，３２ ポータルドライブ ３４，４４，６４ コンポーネント移送ユニット ３６，４６，６６ 組立ヘッド ３８ 材料移送システム ４８，５０ タレットヘッド ５２ 装置フレーム ５６ ベアリング ５８ カウンター・ベアリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤーコプ・フィッシャー ドイツ・Ｄ−82008・ウンターハッヒン グ・ミュンヒナー・シュトラーセ・７ Ｆターム(参考） 5E313 AA01 AA11 EE01 EE23 EE24 EE25 EE35 EE50 FG10 5F047 FA31

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組立装置であって、特に、組立テーブル（１２）と、各コン
    ポーネントに位置決めすべき各製品を移送する少なくとも１つの材料移送システ
    ム（３８）と、前記組立テーブル上に配置された少なくとも１つの移送システム
    （１６，１８，５４）と、該移送システム（１６，１８，５４）に配設されかつ
    垂直方向に移動可能とされかつ少なくとも１つの組立ヘッド（３６，４６，６６
    ）を備える少なくとも１つのコンポーネント移送ユニット（３４，４４，６４）
    と、を備えるマイクロシステム技術製品を製造しかつ半導体産業でのコンポーネ
    ントを組み立てるための完全自動組立装置において、 コンポーネント移送ユニット又は複数のコンポーネント移送ユニット（３４，
    ４４，６４）が、前記移送システム（１６，１８，５４）により、前記各コンポ
    ーネントに位置決めすべき各製品の移送方向と平行に移動可能とされた１つ又は
    ２つ以上のポータル（２０，４０，６０，６２）上に配置され、前記各製品が前
    記材料移送システム又は複数の材料移送システム（３８）により順に移動される
    ことを特徴とする組立装置。
  2. 【請求項２】 前記移送システム（１６，１８）が、互いに平行に配置され
    た第１レール（１６）と第２レール（１８）とを備えていることを特徴とする請
    求項１記載の組立装置。
  3. 【請求項３】 前記移送システム（５４）が、前記組立装置（１０）の装置
    フレーム（５２）内で、前記各コンポーネントに位置決めすべき前記各製品の移
    送方向と平行に移動可能とされた第３レールを備え、前記各製品が材料移送シス
    テム又は複数の材料移送システム（３８）により移動され、少なくとも１つのポ
    ータルキャリヤ（６８，７０）が前記レール５４内に垂直方向に係合し、このた
    め前記ポータル又は複数の前記ポータル（６０，６２）が移動可能であることを
    特徴とする請求項１記載の組立装置。
  4. 【請求項４】 前記ポータル（６０）及び前記ポータルキャリヤ（６８）は
    、それぞれ前記レール（５４）に対向して位置する端部にて、ベアリング（５６
    ）を備え、該ベアリング（５６）が、前記装置フレーム（５２）内に形成された
    カウンター・ベアリング（５８）上に位置し、かつ前記レール（５４）と平行に
    配置されることを特徴とする請求項３記載の組立装置。
  5. 【請求項５】 前記移送システム（１６，１８，５４）が少なくとも１つの
    ポータルドライブ（３０，３２）を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何
    れか１項記載の組立装置。
  6. 【請求項６】 前記移送システム（１６，１８，５４）が前記組立テーブル
    （１２）の前記テーブル平面部（１４）上に配置されていることを特徴とする請
    求項１乃至５の何れか１項記載の組立装置。
  7. 【請求項７】 前記移送システム（１６，１８）が、前記組立テーブル（１
    ２）の前記テーブル平面部（１４）上に配置されていることを特徴とする請求項
    １乃至５の何れか１項記載の組立装置。
  8. 【請求項８】 移送システム（１６，１８，５４）の配置方向がｘ軸を形成
    し、ポータル（２０，４０，６０，６２）のポータルキャリヤ（２６，４２，６
    ８，７０）が前記システムに対して垂直方向にｙ軸を形成し、コンポーネント移
    送ユニット（３４，４４，６４）と前記組立ヘッド（３６，４６，６６）の移動
    方向が、それぞれ、前記ｙ軸に垂直な方向であって、かつ前記組立装置１０の空
    間配置のｚ軸を形成することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の組
    立装置。
  9. 【請求項９】 複数のポータル（２０，４０，６０，６２）の移動が、相互
    に同期可能であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の組立装置
    。
  10. 【請求項１０】 前記組立ヘッド（３６，４６，６６）が、垂直方向又は水
    平方向に配設されたタレットヘッド（４８，５０）を備えていることを特徴とす
    る請求項１乃至９の何れか１項記載の組立装置。
  11. 【請求項１１】 複数のポータルが互いに上下に配置されていることを特徴
    とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の組立装置。
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