KR20090077009A - 기판에 대한 면형 구성요소의 위치 결정 및/또는 가압 장치와 기판에 대한 피킹 공구의 위치 결정 방법 - Google Patents

기판에 대한 면형 구성요소의 위치 결정 및/또는 가압 장치와 기판에 대한 피킹 공구의 위치 결정 방법 Download PDF

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알파셈 게엠베하
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Abstract

바람직하게는 다이 본더에서 기판(3)에 대해 면형 구성요소(2)를 가압하기 위한 장치(1)는 바람직하게는 복수 개의 자유로 이동될 수 있는 피킹 공구(5)가 배치되는 공구 홀더(4)를 구비한다. 상기 피킹 공구(5)는 압축 공기에 의해 로딩될 수 있는 하나 이상의 공기 베어링(6, 7, 8)을 매개로 공구 홀더(4) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되고, 예인장력 하에 무압 상태에서 베어링 위치가 공기 베어링 상에 고정될 수 있다. 공기 베어링을 위해, 경사 공기 베어링 및/또는 회전식 공기 베어링이 사용될 수 있다. 이 유형의 장치에 의해, 피킹 공구는 공정 조건 하에서 기판 상에 최적으로 위치될 수 있다. 위치 결정은 공기 베어링이 작동되는 상태에서 발생하고, 일단 적용되면 그 위치는 공기 베어링을 선택적으로 봉쇄함으로써 유지된다.

Description

기판에 대한 면형 구성요소의 위치 결정 및/또는 가압 장치와 기판에 대한 피킹 공구의 위치 결정 방법{DEVICE FOR POSITIONING AND/OR PRESSING A PLANAR COMPONENT RELATIVE TO A SUBSTRATE AND METHOD FOR POSITIONING A PICKING TOOL RELATIVE TO A SUBSTRATE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 기판에 대해 면형 구성요소를 위치 결정 및/또는 가압하는 장치에 관한 것이다. 이 종류의 장치는, 예컨대 반도체 칩을 취급하기 위한 다이 본더(픽 앤드 플레이스 장치)에서 사용될 수 있다. 여기서, 반도체 칩, 특히 수용되지 않은 반도체 칩은 대응하는 기판 상에 증착 및 접합된다.
여기서, 증착 중에 구성요소들의 정확한 배향은 중요한 역할을 담당하기 때문에, 피킹 공구를 위치 결정하는 데에 특별한 수단이 요구된다.
여기서, 위치 정확도 외에, 접합 공정 후에 기판에 대한 구성요소들의 평행도의 역할이 또한 커지고 있다. 제조 공정에 대한 런업 중에 장치의 평행도 조정은 매우 작은 각도가 측정되어야 하기 때문에 중요하다. 또한, 실제 접합 공정에서의 상황은 열 효과 또는 재료 변형의 발생의 결과로서 변동된다.
따라서, 본 발명의 목적은 서두에 언급한 타입의 장치를 제공하는 것으로서, 이에 의해 공정 조건 하에 기판 지지면에 대한 피킹 공구의 최적의 평행도가 간단한 수단을 이용하여 보장된다. 그러나, 공구의 경사 이동에 의해 달성될 수 있는 평행도 외에, 공구의 회전 운동이 또한 선택적으로 세팅 및 유지될 수 있고, 그 결과, 장치는 여러 공정들을 위한 범용 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 여기서, 피킹 공구는 압축 공기에 의해 로딩될 수 있는 하나 이상의 공기 베어링을 매개로 공구 홀더 상에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되고, 예인장력 하에 무압 상태에서 베어링 위치가 공기 베어링 상에 고정될 수 있다. 공지된 바와 같이, 공기 베어링에 의해 사실상 마찰없는 지지점이 제공될 수 있다. 예인장력은 지지점이 압력 로딩없이 로킹되는 것을 보장한다. 이에 의해, 피킹 공구는, 예컨대 로딩되는 공기 베어링에 의해 공정 조건 하에서 특히 간단한 방식으로 기판의 비스듬한 위치에 대해 적용될 수 있고, 이에 따라 세팅이 가능해진다. 압축 공기 공급이 차단되자마자, 예인장력에 의해 생성되는 마찰의 결과로서 지지점이 봉쇄된다. 어쨋든 압축 공기는, 예컨대 다이 본더에서 작용 매체로서 유용하여 비교적 쉽고 위험없이 취급될 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 반도체 칩을 접합하는 데에 뿐만 아니라 이미 처리된 기판 또는 반도체 칩 상에 테이프를 증착시키는 것과 같은 다른 공정에도 적합하다.
피킹 공구는 2개의 구형의 동심 경사 공기 베어링 상에 장착되는 것이 특히 유리하고, 매경우에 하나의 대응하는 경사 지지면을 갖는 제1 및 제2 경사 베어링 본체는 공구 홀더에 할당되고 동일한 방향으로 만곡되는 경사 지지면을 갖는 구형의 베어링 플레이트의 양면 상에 배치되며, 2개의 경사 베어링 본체가 예인장력 하에 서로에 대해 또는 베어링 플레이트에 대해 가압될 수 있다. 2개의 경사 공기 베어링이 사용되면, 지지점이 생성될 수 있고, 이 지지점에서는 공기 베어링이 작동되는 경우에 서로에 대해 장착되는 부품들이 더 이상 전혀 접촉하지 않게 된다. 그러나, 공기 베어링이 작동되지 않는 경우에는, 서로 가압되는 부품들의 큰 표면적이 유효하여, 신뢰성이 있는 로킹을 보장한다. 경사 공기 베어링의 구형 형태는 정해진 중심점을 중심으로 모든 방향에서 경사가 가능하게 한다. 또한, 특정한 경우에 공기 베어링을 면형 공기 베어링으로서 구성하는 것을 예상할 수 있고, 그 결과 XY 방향으로의 운동만이 가능하게 된다는 것은 말할 나위가 없다.
2개의 구형 경사 공기 베어링의 회전 중심은 유리하게는 피킹 공구의 피킹 평면에 그리고 바람직하게는 피킹 공구의 피킹면의 기하학적 중심점 상에 놓인다. 접합 공구의 축선 및 피킹면에 대한 이 중앙 설계는 첫째로 공정 힘이 가해진 상태에서 높은 안정성을 보장하고, 둘째로 일차의 경사 운동이 처리 대상 구성요소의 XY 위치에 영향을 미치지 않는 것을 보장한다.
베어링 플레이트가 중앙 개구를 갖고, 2개의 경사 베어링 본체 중 하나의 경사 베어링 본체가 개구를 관통하는 안내 스핀들을 구비하고, 인접한 경사 베어링 본체가 이 안내 스핀들 상에 예인장 하에 장착되며, 베어링 플레이트의 중앙 개구의 내경과 안내 스핀들의 외경이 피킹 공구가 제한된 양 만큼 모든 방향으로 경사질 수 있도록 치수가 정해지면 최적의 운동 옵션이 생긴다. 여기서, 알 수 있는 바와 같이, 직경차와 필요에 따라 개구의 길이는 가능한 최대의 편향을 규정한다. 그러나, 경사가 특정한 방향으로만 가능하도록 개구의 단면을 구성하는 것을 생각할 수 있다.
경사 공기 베어링의 작동을 위해, 표면 상에서 연장되는 공기 채널이 압축 공기원에 연결될 수 있고, 바람직하게는 구형 베어링 플레이트의 양 경사 지지면 상의 중앙 개구 둘레에 배치된다. 이는 공기 베어링이 작동되는 경우에 보다 균일한 공기 간극이 세팅되고 공정에서 예인장력이 보상되는 상황을 달성한다.
더욱이, 안내 스핀들은 중공 스핀들이고, 이 안내 스핀들을 통해 공기 채널은 진공 또는 여분의 압력으로 피킹 공구를 선택적으로 로딩하도록 안내된다. 그 결과, 구성요소는 예상 가능한 진공, 전자석 또는 기계적 유지 수단에 의해 피킹 공구 상에 고정된다. 그러나, 필요하다면 여분의 압력에 의해 구성요소들의 증착이 보조될 수 있다.
2개의 경사 베어링 본체를 서로에 대해 또는 베어링 플레이트에 대해 예인장시키도록 안내 스핀들 상에 스프링 요소, 예컨대 압축 코일 스프링 또는 디스크 스프링이 장착되는 것이 바람직하다. 그러나, 예인장력은 다른 예인장 수단에 의해, 특히 또한 공압, 유압, 영구 자석 또는 전자석 수단에 의해 매우 일반적으로 발생될 수 있다.
항상 일정하게 유지되는 베어링의 공칭 예인장이 필요에 따라 간단한 방식으로 증가될 수 있다면 베어링의 로킹 기능에 특히 유리한 것으로 판명되었다. 이는, 예컨대 상이하지만 동일한 방향으로 누적되어 작용하는 2개의 예인장 수단에 의해 달성될 수 있는데, 이들 예인장 수단 중 하나는 제어될 수 있다. 따라서, 순수한 기계적인 스프링 요소 외에, 예컨대, 제어 가능한 가스 압력 스프링이 사용될 수 있고, 이에 의해 공기 베어링이 작동되지 않는 경우에 경사 베어링 본체들과 베어링 플레이트 사이의 정적 마찰이 증가될 수 있는 반면, 공기 베어링은 스프링에 의한 공칭 예인장력의 로딩 하에만 작동된다. 알 수 있는 바와 같이, 스프링의 예인장은 기껏해야 그저 공기 베어링의 작동을 계속 허용할 정도로만 클 수 있다. 그러나, 특정한 공정에서, 스프링의 예인장은 베어링을 고정시키는 데에 불충분할 수 있다. 대조적으로, 제어 가능한 추가의 예인장 수단의 사용에 의해 매우 큰 가압력이 달성될 수 있다.
경사 공기 베어링이 작동되는 경우에, 축선을 중심으로 한 피킹 공구의 의도치않은 회전 또는 스핀들 축선을 중심으로 한 경사 베어링 본체의 의도치않은 회전을 방지하기 위하여, 적어도 하나의 경사 베어링 본체와 공구 홀더 또는 베어링 플레이트 사이에 회전 방지 안전 장치가 배치되는 것이 유리하다. 여기서, 알 수 있는 바와 같이, 회전 방지 안전 장치는 공기 베어링의 기능을 방해하지 않고 공기 베어링의 작동 및 비작동 간에 생성되는 스트로크를 연결하며 공기 베어링이 작동되지 않는 경우에 경사 운동을 가능하게 하도록 구성되어야 한다. 이 유형의 회전 방지 안전 장치는, 예컨대 원하지 않는 회전 편향의 복원력이 경사 편향의 복원력보다 매우 크도록 설계되는 판 스프링으로서 구성될 수 있다.
장치는, 2개의 경사 베어링 본체 중 하나에 회전식 공기 베어링이 배치되고, 이 회전식 공기 베어링은 관련된 경사 베어링 본체에 할당되는 회전 지지면과 회전 베어링 본체에 배치되는 대응하는 회전 지지면을 포함한다는 점에 의해 더 개선될 수 있다. 회전 베어링 본체는 반대측에 놓이는 경사 베어링 본체의 안내 스핀들 상에 예인장 하에 장착된다. 피킹 공구는 회전식 공기 베어링과 양쪽 경사 공기 베어링 또는 오직 반대측에 놓이는 경사 공기 베어링을 압축 공기로 로딩시킴으로써 종방향 중앙 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 이 방식에서, 피킹 공구는 그 종방향 중앙 축선을 중심으로 한 회전에 의해 추가의 자유도가 제공된다. 특정한 경우에, 알 수 있는 바와 같이, 경사 공기 베어링가 조합될 필요없이 회전식 공기 베어링이 단독으로 사용될 수 있다. 회전식 공기 베어링이 반대측에 놓이는 구형 공기 베어링과 조합하여 사용되면, 피킹 공구에 경사 자유도가 제공되지 않고 종방향 중앙 축선을 중심으로 한 자유 회전만이 가능해 진다. 회전은 기능적으로 제조 기계의 작업 모드에서 구성요소의 정해진 회전에 주로 도움이 되지만, 경사는 기능적으로 오히려 작업 공정에 대한 런업에서 공구를 배향시키는 데에 도움이 된다. 따라서, 예컨대 장치에 의해 최적의 방식으로 해결되는 교호적인 회전 위치에서 구성요소가 기판 상에 증착되어야 한다는 것이 예상된다. 매우 높은 각도 정확도가 필요한 경우에, 기판과 구성요소 사이의 잘못된 각도가 이미지 공정에 의해 결정되고 회전 기능에 의해 보상될 수 있다.
가능한 회전 또는 각도 교정 후에 그리고 구성요소가 증착되기 바로 전에, 회전식 베어링을 봉쇄할 수 있다. 이는 증착 공정 중에 공구에 작용하는 토크가 모터에 의해 보상되지 않는 것을 보장하고, 그 결과 회전 구동 장치는 소형 크기, 이에 따라 경량이 될 수 있다. 회전식 베어링은 다음의 구성요소의 각도 배향을 위해 다시 해제되어야 한다.
피킹 공구는 이 피킹 공구를 정해진 회전 각도로 위치 결정하기 위해 전기 회전 구동 장치를 매개로 회전 가능하게 구동될 수 있다.
회전 구동 장치는 회전식 공기 베어링을 지지하는 경사 베어링 본체에 회전 베어링 본체를 매개로 해제 가능하게 고정될 수 있다. 그 결과, 콤팩트한 설계가 되고, 또한 필요에 따라 회전 구동 장치를 생략 또는 대체하는 것이 가능하다.
장치의 특히 유리한 기능성에 따르면, 구형 베어링 플레이트 상의 2개의 구형 경사 공기 베어링과 회전식 공기 베어링이 별개의 압축 공기 라인을 매개로 로딩될 수 있고, 그 결과 회전식 공기 베어링을 지지하는 경사 베어링 본체가 필요에 따라 베어링 플레이트 상에 로킹될 수 있으며, 이에 따라 경사 베어링 본체 상의 경사 공기 베어링과 회전식 공기 베어링이 압력에 의해 로딩되면, 피킹 공구가 종방형 중앙 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 따라서, 2개의 별개의 위치 결정 작업을 간단한 방식으로 순차적으로 수행하는 것이 가능하고, 우선 회전식 공기 베어링이 로킹될 때에 정해진 경사 위치가 세팅된다. 여기서, 양 경사 공기 베어링이 작동된다. 이어서, 정해진 회전 위치가 봉쇄되는 경사 공기 베어링에 의해 세팅되고, 그 위에 회전식 공기 베어링이 배치된다.
경사 베어링 본체의 서로에 대한 축방향 예인장과 회전 베어링 본체의 하나의 경사 베어링 본체에 대한 축방향 예인장은 바람직하게는 동일한 예인장 수단에 의해 발생한다. 그러나, 특정한 경우에, 특히 상이한 크기의 체결력을 원한다면, 별개의 스프링 수단을 또한 사용할 수 있다.
경사 위치로의 위치 결정은 일반적으로 피킹 공구를 기판 또는 임의의 다른 원하는 기준면 상에 가압함으로써 일어나고, 피킹 공구는 정해진 위치를 자동적으로 추정한다. 그러나, 특정한 경우에, 경사 공기 베어링이 해제되고 기준면과 접촉하지 않을 때에 피킹 공구의 경사 위치가 세팅 장치에 의해 세팅될 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 예컨대, 여러 운동을 수행할 수 있는 머니퓰레이터(manipulator)가 예상된다.
본 발명은 또한 기판 또는 다른 기준 치수에 대해 피킹 공구를 위치 결정하는 방법에 관한 것으로서, 상기 피킹 공구는 공구 홀더 상에 배치되고 특히 다이 본더 상에 바람직하게는 복수 개의 자유도로 이동될 수 있도록 장착된다. 이 유형의 방법은 청구항 17의 특징으로 특정된다. 공기 베어링 상에 피킹 공구의 장착과 공기 베어링의 작동 상태에서의 위치 결정은 상이한 실제 상태로 피킹 공구를 매우 정확하게 적용하는 것을 가능케 한다. 위치 결정이 수행된 후에, 공기 압력이 소산되고 지지점이 로킹되며, 그 결과, 위치 결정된 지점으로부터 더 이상의 일탈은 소급 가능하지 않다.
위치 결정을 위해 피킹 공구는 피봇점을 중심으로 경사지고/경사지거나 종방향 중앙 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 실제적으로 작용 공정이 되는 모든 위치 결정 작업은 이러한 위치 결정 옵션이 고려될 수 있다.
경사 위치로의 위치 결정은 공기 베어링이 작동될 때에 피킹 공구를 기판 또는 게이지에 대해 가압함으로써 수행되는 것이 특히 바람직하고, 공기 베어링은 가압 상태에서 작동되지 않으며, 지지점은 피킹 공구를 들어올리기 전에 로킹된다. 이 방식에서 각도는 전혀 측정되지 않지만 피킹 공구 자체는 기판 또는 가능한 게이지의 실제 위치에 일정하게 적용되고, 특히 다이 본더의 일반적인 작업 중에 후에 존재하는 공정 조건 하에 선택적으로 발생한다. 예컨대, 위치 결정 목적을 위해 피킹 공구 아래에 배치되는 웨지가 게이지로서 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 이점 및 개별적인 특징은 모범적인 실시예의 이하의 설명 및 도면으로부터 얻어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 일부 발췌 입면도.
도 2a는 공기 베어링이 작동되는 상태에서 도 1에 따른 장치의 도면.
도 2b는 피킹 공구의 위치 결정 중에 도 1에 따른 장치의 도면.
도 2c는 위치 결정 후에 공기 베어링이 작동되지 않는 상태에서 도 1에 따른 장치의 도면.
도 3은 추가의 회전식 공기 베어링을 구비한 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 단면도.
도 4는 회전식 공기 베어링이 작동되는 상태에서 도 3에 따른 장치의 도면.
도 1에 따르면, 전체적으로 참조 번호 1로 지시되는 장치는, 예컨대 캐리지(도시 생략) 상에서 상이한 수평축을 따라 이동될 수 있는 공구 홀더(4)를 구비한다. 공구 홀더는 또한 기판(3)에 대해 화살표 방향(a)으로 조정될 수 있다. 이하 의 문맥에서, 기판의 뜻은 임의의 하지면으로 이해되고, 이 하지면 상에 구성요소(2)가 증착되거나 하지면에 대해 상기 구성요소가 정해진 평행도를 유지해야 한다. 따라서, 구성요소 자체는 구성요소들을 포함할 수 있다.
공구 홀더(4) 상에는 피킹 공구(5)가 장착되고, 이 피킹 공구(5)의 도움으로 구성요소(2)는 보관 스테이션으로부터 픽업되고 기판(3) 위로 운반되어 기판에 증착될 수 있다. 피킹 공구는, 예컨대 도면에서 일점쇄선에 의해 지시된 바와 같이 장방형의 피킹면(36)을 갖는다. 구성요소(2)는 공기 채널(22)을 매개로 가해지는 진공에 의해 피킹면(36) 상에 또는 피킹 평면(17)에 고정된다. 실제 피킹 공구(5)는 상이한 공구의 삽입이 가능하게 하는 공구 커플링(35)에 의해 고정될 수 있다.
피킹 공구(5)는 제1 구형 경사 공기 베어링(6)과 제2 구형 경사 공기 베어링(7)을 매개로 장착된다. 이를 위해, 제1 경사 지지면(10)과 제2 경사 지지면(11)을 갖는 구형 베어링 플레이트(9)가 마련된다. 상기 경사 지지면들은 바람직하게는 피킹 평면(17)에 배치되는 공통의 중심점(16) 둘레에 동심으로 배치된다. 여기서, 경사 지지면들은 반경(R1, R2)을 갖는다.
제1 대응 경사 지지면(14)을 갖는 제1 경사 베어링 본체(12)는 베어링 플레이트(9) 아래에 배치된다. 제1 대응 경사 지지면(14)은 마찬가지로 반경(R1)을 갖게 만곡되어 있다. 제1 경사 베어링 본체(12)는 베어링 플레이트(9)의 개구(18)를 통해 연장되는 안내 스핀들(19)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 상기 개구의 내경은 안내 스핀들의 외경보다 상당히 크다. 공기 채널(22)은 안내 스핀들의 상단부까지 진공원 또는 압축 공기원(여기서는 도시 생략)에 이르는 가요성 공급 라인(34)을 통해 안내된다. 안내 스핀들은 중심점(16)을 통해 연장되는 종방향 중앙 축선(37)에서 연장된다.
제2 대응 경사 지지면(15)을 갖는 제2 경사 베어링 본체(13)는 베어링 플레이트(9) 위에 배치된다. 상기 제2 경사 지지면(15)은 반경(R2)을 갖게 만곡되어 있다. 제2 경사 베어링 본체(13)는 마찬가지로 개구(39)를 갖고, 이 개구를 통해 안내 스핀들(19)이 가능한 한 유극 없이 안내된다. 제1 경사 베어링 본체(12)와 제2 경사 베어링 본체(13)는, 예컨대 압축 코일 스프링(23)에 의해 서로에 대해 또는 베어링 플레이트(9)에 대해 가압된다. 예컨대, 압축 코일 스프링을 위한 정지부로서 클램핑 링(33)이 안내 스핀들(19)에 고정된다.
도 1은 공압 예인장 수단(40), 예컨대 제어 가능한 가스 압력 스프링을 단지 상징적으로 도시하고 있는데, 그 실린더는 안내 스핀들에 직접 또는 간접적으로 작동 가능하게 연결되고, 그 피스톤은 압축 코일 스프링(23)과 동일한 방향으로 제2 경사 베어링 본체에 예인장력을 가한다. 적절한 제어 수단과 함께, 상기 추가의 가압 수단은 예인장력을 일시적으로 증가시킬 수 있게 한다. 경사 공기 베어링이 작동되는 경우에, 제어 가능한 압력 매체 실린더는 알 수 있는 바와 같이 통기되어야 한다.
2개의 경사 공기 베어링은 제1 경사 지지면(10) 및/또는 제2 경사 지지면(11)에 대해 개방되고 바람직하게는 중앙 개구(18) 둘레에서 안내되거나 그 둘레에 분포되는 공기 채널 및 공기 노즐(20)을 구비하는 시스템에 의해 작동된다. 공기 채널(20)에는 공급 라인(21)을 매개로, 정확하게는 압축 공기 제어부(여기서는 도시 생략)를 매개로 압축 공기가 공급된다.
제2 경사 베어링 본체(13) 위에 세팅 장치(38)가 상징적으로 도시되어 있는데, 공기 베어링이 작동될 때에 이 세팅 장치(38)에 의해 피킹 공구(5)의 위치 결정이 가능하다. 그러나, 상기 세팅 장치는 선택적이고, 정해진 경사 위치가 기판에 대한 가압없이 세팅되어야 하는 경우에만 필요하다.
도 1에 도시된 작동 위치에서는, 2개의 구형 경사 공기 베어링이 작동되지 않는 상태이고, 그 결과 압축 코일 스프링(23)은 베어링 플레이트(9)와 제1 및 제2 경사 베어링 본체(12, 13) 간의 비활성 연결을 보장한다. 피킹 공구(5)와 구성요소(2)는 기판(3)에 대해 평행하게 연장되지 않는다. 이하의 문맥에서, 기판(3)에 대한 평면-평행 배향을 도 2a 내지 도 2c를 이용하여 설명할 것이다. 이를 위해, 도 2a에 따르면, 특히 2개의 경사 공기 베어링(6, 7)이 압축 공기에 의해 작동되고, 2개의 경사 베어링 본체(12, 13)가 압축 공기 스프링(23)의 예인장력에 대항하여 떨어지게 가압되어 공기 간극이 각 경사 지지면(10, 11) 위에 형성된다. 이에 따라, 잠금 작용이 해제되어 피킹 공구(5)는 최소의 힘으로 경사 공기 베어링의 중심점(16)을 중심으로 경사질 수 있다. 별법으로서, 피킹 공구는 또한 특히 기판에 대해 이동될 수 있고, 이어서 경사 공기 베어링의 작동이 수행될 수 있다. 작동 상태에서, 도 2b에 따르면, 피킹 공구(5)는 기판(3)에 대해 가압되고, 종방향 중앙 축선(37)은 기판의 기울어진 위치에 따라 화살표 방향(b)으로 경사진다.
피킹 공구(5)가 정확한 위치 결정을 제공한 후에, 2개의 경사 공기 베어링(6, 7)이 도 2c에 따라 작동되지 않고, 지지점이 압축 코일 스프링(23)의 작용 하에 봉쇄된다.
다른 세팅 방법에 따르면, 경사 공기 베어링이 작동되는 경우에, 피킹 공구가 기판에 대해 이동되고, 이어서 공기 채널(22)을 매개로 추가적으로 압축 공기에 의해 로딩될 수 있다. 기판(3) 및 피킹면(36)의 적절한 구성이 주어지면, 그 결과로 기판과 공구의 피킹면 사이에 추가의 면형 공기 베어링이 형성되고, 이에 따라 공구가 실질적으로 마찰없이 X/Y 평면에서 슬라이딩할 수 있다. 결과적으로, 피킹 공구의 작은 병진 운동이 이 평면에서 자유롭게 발생할 수 있고, 이 병진 운동은 기판에 대한 피킹 공구의 평면-평행 배향이 높은 가압력 하에 수행된다면 공구 홀더(4) 또는 장치의 모든 다른 구성요소들의 변형의 결과로서 상기 배향 중에 발생할 수 있다. 높은 가압력 하의 배향은 대응하는 힘이 다이 본더의 정상적인 작업 중에 사용되고 평면-평행 위치 결정이 정확하게 이러한 조건 하에 보장된다면 적절할 수 있다. 첫째로 기판 상에서 피킹 공구의 경사 및 둘째로 잘못된 세팅이 이 세팅 방법에 의해 제외된다. 세팅 작업이 종료된 후에, 경사 공기 베어링은 다시 도 2c에서처럼 봉쇄되고, 공구는 기판으로부터 인출되며, 최종적으로 공기 채널을 매개로 한 압축 공기 공급이 활성되지 않는다.
도 3 및 도 4를 이용하여, 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 설명하는데, 여기서는 2개의 경사 공기 베어링에 추가하여, 피킹 공구(5)의 마찰없는 회전을 위해 회전식 공기 베어링이 또한 마련된다. 도 3에 따르면, 2개의 경사 공기 베어링(6, 7)과 제1 경사 베어링 본체(12)는 도 1에 따른 모범적인 실시예에서와 실질적으로 동일한 구성이다. 그러나, 2개의 경사 공기 베어링은 서로 별개로 그 리고 독립적으로, 정확하게는 별개의 공급 라인(21a, 21b)을 매개로 압축 공기에 의해 로딩될 수 있다.
제2 경사 베어링 본체(13)는 회전 지지면(25)을 더 구비하고, 이 회전 지지면 위에는 회전 베어링 본체(28)가 배치된다. 안내 스핀들(19)은 개구(30)를 통해 제2 경사 베어링 본체(13) 뿐만 아니라 회전 베어링 본체(28)를 관통한다. 회전 지지면(25)은 회전 베어링 본체 상의 대응하는 회전 지지면(26)과 함께 회전식 공기 베어링(8)을 형성한다.
회전식 공기 베어링(8)은 개구(30) 둘레에 마찬가지로 분포 또는 배치되는 공기 채널 및 공기 노즐(31)을 구비하는 시스템을 매개로 압축 공기에 의해 로딩된다. 압축 공기는 공급 라인(32)을 매개로 공급된다.
여러 공기 베어링을 봉쇄하는 예인장력은, 예컨대 안내 스핀들(19) 상의 클램핑 링(33)에 지지되는 압축 코일 스프링(23)에 의해 가해진다. 타단부에서 압축 코일 스프링은 회전 베어링 본체(28) 상에 안착되고, 그 결과 회전 베어링 본체는 알 수 있는 바와 같이 회전 지지면(25)에 대해 가압된다.
제2 경사 베어링 본체(13) 위에는 회전 구동 장치(27)가 배치되어 제2 경사 베어링 본체에 견고하게 결합된다. 도시된 실시예에서, 회전 구동 장치는 전기 직접 구동 장치이고, 그 로터는 안내 스핀들(19)에 의해 직접 형성된다. 그러나, 경사 베어링 본체(13)에 대한 스핀들(19)의 회전이 달상되는 다수의 다른 구동 장치 및 전동 수단이 또한 가능하다. 회전 구동 장치에 의해, 안내 스핀들은 자유도가 추가로 후술되는 공기 베어링의 작동 형태에 의해 해제되는 한 화살표 방향(c; 도 4)으로 양방향에서 회전될 수 있다. 회전 구동 장치의 스테이터는, 예컨대 제2 경사 베어링 본체(13) 상에 안착되어 이 제2 베어링 본체에 나사 체결되는 종결 플레이트 상에 장착된다. 알 수 있는 바와 같이, 그 결과로 회전 베어링 본체(28)를 완벽하게 둘러싸는 공동(29)이 형성된다.
공구 홀더(4)에 대한 경사 베어링 본체(13)의 회전을 피하기 위하여, 예컨대 원치않는 회전 편향의 복원력이 경사 편향의 복원력보다 매우 크도록 구성되는 판 스프링에 의해 형성될 수 있는 회전 방지 안전 장치(24)가 마련된다.
도 3에 도시된 작동 상태는 도 2a에 따른 작동 상태에 실질적으로 대응한다. 2개의 경사 공기 베어링(6, 7)은 공급 라인(21a, 21b)을 매개로 동시에 압축 공기에 의해 로딩되고, 그 결과, 전체 공구 구조가, 예컨대 화살표 방향(b)으로 경사질 수 있지만, 회전 방지 안전 장치(24) 때문에 구동 장치가 봉쇄되는 경우에 회전될 수 없다. 대조적으로, 회전식 공기 베어링(8)은 무압식이기 때문에, 압축 코일 스프링(23)의 작용 하에 봉쇄된다.
종방향 중앙 축선을 중심으로 한 피킹 공구의 회전을 원한다면, 장치는 도 4에 따라 작동된다. 여기서, 제2 경사 공기 베어링(7)은 공급 라인(21b)에서의 공기 공급의 방해에 의해 작동되지 않고, 그 결과 제2 경사 베어링 본체(13)가 베어링 플레이트(9)에 대해 가압되어 경사 운동은 더 이상 불가능하다. 대조적으로, 제1 경사 공기 베어링(6)에서의 공기 압력이 유지되고, 그 결과, 제1 경사 베어링 본체(12)는 이전처럼 안내 스핀들(19) 및 피킹 공구(5)와 함께 여전히 회전될 수 있다.
그러나, 회전 운동을 위해서는 공급 라인(32)을 통한 압축 공기에 의해 회전식 공기 베어링(8)을 로딩시키는 것이 필요하고, 그 결과 회전 베어링 본체(28)가 해제된다. 이제, 로킹된 경사 베어링 본체(13)에 대하여, 이에 따라 공구 홀더(4)에 대하여 위치할 피킹 공구 및 구성요소의 원하는 회전 위치가 회전 구동 장치(27)를 매개로 세팅될 수 있다. 이 구성은 다이 본더의 통상적인 작동 상태에 대응하고, 여기서 평면-평행도가 미리 세팅되면, 구성요소들의 위치 결정이 개별적인 회전 교정 하에 일어난다. 필요에 따라, 제1 경사 공기 베어링(6)과 회전 공기 베어링(8)이 또한 작동되지 않거나 봉쇄되고, 그 결과 원하는 경사 위치 및 원하는 회전 위치가 세팅이 고정되게 유지된다.
본 실시예에 있어서, 회전식 공기 베어링(8)은 경사 공기 베어링(6)의 반대 방향에서 구형으로 형성되는데, 그 이유는 공구의 회전을 위해 양 베어링이 필요하고 이 방식으로 최적의 축방향 안정성이 달성될 수 있기 때문이다. 동시에, 이 실시예는 2개의 베어링의 상대적인 제조 공차에 민감하지 않다. 그러나, 특정한 용례에 있어서, 회전식 공기 베어링(8)은 또한, 예컨대 면형 또는 원추형 베어링으로서 구성될 수 있다.
경사 위치와 회전 위치를 순차적으로가 아니라 동시에 위치되는 것을 쉽게 생각할 수 있다는 점은 말할 나위가 없다. 이 유형의 경우에, 2개의 경사 공기 베어링(6, 7) 및 회전식 공기 베어링(8)이 압축 공기에 의해 동시에 로딩되고, 그 결과 공구의 경사 및 회전이 동시에 가능하다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치가 회전식 공기 베어링만을 갖는 것을 예상할 수 있다. 이 유형의 경우에, 알 수 있는 바 와 같이 공구 전체에서 경사는 불가능하다.

Claims (19)

  1. 기판(3)에 대해 면형 구성요소(2)를 위치 결정 및/또는 가압하기 위한 특히 다이 본더용 장치(1)로서, 공구 홀더(4) 상에 배치되고 바람직하게는 복수 개의 자유로 이동될 수 있는 피킹 공구(5)를 구비하는 장치에 있어서,
    상기 피킹 공구(5)는 압축 공기에 의해 로딩될 수 있는 하나 이상의 공기 베어링(6, 7, 8)을 매개로 공구 홀더(4) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되고, 예인장력 하에 무압 상태에서 베어링 위치가 공기 베어링 상에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피킹 공구(5)는 2개의 구형의 동심 경사 공기 베어링(6, 7) 상에 장착되고, 매경우에 하나의 대응하는 경사 지지면(14, 15)을 갖는 제1 및 제2 경사 베어링 본체(12, 13)는 공구 홀더(4)에 할당되고 동일한 방향으로 만곡되는 경사 지지면(10, 11)을 갖는 구형의 베어링 플레이트(9)의 양면 상에 배치되며, 2개의 경사 베어링 본체가 예인장력 하에 서로에 대해 또는 베어링 플레이트에 대해 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 2개의 구형 경사 공기 베어링(6, 7)의 회전 중심점(16)은 피킹 공구(5)의 피킹 평면(17)에 그리고 바람직하게는 피킹 공구의 피킹면(36)의 기하학적 중심점 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(9)는 중앙 개구(18)를 갖고, 2개의 경사 베어링 본체 중 하나의 경사 베어링 본체(12)는 개구를 관통하는 안내 스핀들(19)을 구비하고, 인접한 경사 베어링 본체(13)는 이 안내 스핀들 상에 예인장 하에 장착되며, 중앙 개구의 내경과 안내 스핀들의 외경은 피킹 공구(5)가 제한된 양 만큼 모든 방향으로 경사질 수 있도록 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 표면 상에서 연장되는 공기 채널(20)이 압축 공기원에 연결될 수 있고 구형 베어링 플레이트(9)의 양 경사 지지면(10, 11) 상의 중앙 개구(18) 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 안내 스핀들(19)은 중공 스핀들이고, 이 안내 스핀들을 통해 공기 채널(22)은 진공 또는 여분의 압력으로 피킹 공구(5)를 로딩하도록 안내되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 경사 베어링 본체(12, 13)를 서로에 대해 또는 구형 베어링 플레이트(9)에 대해 예인장시키도록 안내 스핀들(19) 상에 스프링 요소(23)가 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 위치를 공기 베어링 상에 고정시키도록 바람직하게는 제어 가능한 유압식 또는 공압식 예인장 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 플레이트에 대한 피킹 공구(5)의 회전을 방지하지만 하나 이상의 경사 베어링 본체(13)와 공구 홀더(4) 사이에 경사 운동이 배치되게 하는 회전 방지 안전 장치(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 경사 베어링 본체(12, 13) 중 하나에 회전식 공기 베어링(8)이 배치되고, 이 회전식 공기 베어링(8)은 관련된 경사 베어링 본체(13)에 할당되는 회전 지지면과 회전 베어링 본체(28)에 배치되는 대응하는 회전 지지면(26)을 포함하며, 회전 베어링 본체는 반대측에 놓이는 경사 베어링 본체(12) 상에 예인장 하에 장착되고, 회전식 공기 베어링(8)과 2개의 경사 공기 베어링 중 하나의 경사 공기 베어링(6)을 압축 공기로 로딩시킴으로써 피킹 공구(5)가 종방향 중앙 축선(37)을 중심으로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 피킹 공구는 바람직하게는 전기 회전 구동 장치(27)를 매개로 회전 구동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 회전 구동 장치(27)는 회전식 공기 베어링(8)을 지지하는 경사 베어링 본체(13)에 회전 베어링 본체(28)를 매개로 해제 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제4항 및 제10항 내지 제12항 중 한 항에 있어서, 회전 베어링 본체(28)는 안내 스핀들(19)이 안내되는 중앙 개구(30)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 구형 베어링 플레이트(9) 상의 2개의 구형 경사 공기 베어링(6, 7)이 별개의 압축 공기 라인(21a, 21b)을 매개로 로딩될 수 있고, 회전식 공기 베어링(8)을 지지하는 경사 베어링 본체(13)가 베어링 플레이트(9) 상에 로킹될 수 있으며, 이에 따라 경사 베어링 본체(12) 상의 경사 공기 베어링(6)과 회전식 공기 베어링(8)이 압력에 의해 로딩되면, 경사 공기 베어링만이 그 축선을 중심으로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 경사 베어링 본체(12, 13)의 서로에 대한 축방향 예인장과 회전 베어링 본체(28)의 하나의 경사 베어링 본체(13)에 대한 축방향 예인장은 동일한 예인장 수단(23)에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 피킹 공구(5)의 경사 위치는 경사 공기 베어링(6, 7)이 해제될 때에 세팅 장치(38)에 의해 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 기판(3)에 대한 피킹 공구(5)의 위치 결정 방법으로서, 상기 피킹 공구는 공구 홀더(4) 상에 배치되고 특히 다이 본더 상에 장착되어 바람직하게는 복수 개의 자유도로 이동될 수 있는 피킹 공구의 위치 결정 방법에 있어서,
    상기 장착은 공기 압력에 의해 로딩될 수 있는 적어도 하나의 공기 베어링을 매개로 수행되고, 위치 결정은 공기 베어링의 작동 상태에서 수행되며 지지점은 공기 압력의 소산 후에 로킹되는 것을 특징으로 하는 피킹 공구의 위치 결정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 위치 결정을 위해 피킹 공구(5)는 피봇점(16)을 중심으로 경사지고/경사지거나 종방향 중앙 축선(37)을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 피킹 공구의 위치 결정 방법.
  19. 제18항 또는 제18항에 있어서, 경사 위치로의 위치 결정은 피킹 공구를 기판 또는 게이지에 대해 가압함으로써 수행되고, 공기 베어링은 가압 상태에서 작동되지 않으며, 지지점은 피킹 공구를 들어올리기 전에 로킹되는 것을 특징으로 하는 피킹 공구의 위치 결정 방법.
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