Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do pobierania przenoszenia i montazu drobnych elementów zwlaszcza struktur pólprzewodnikowych sluzacy do montazu lub la¬ dowania drobnych elementów o regularnych ksztaltach do pojemników. Zarówno sposób jak i mechanizm bedace przedmiotem wynalazku do¬ tycza struktur pólprzewodnikowych majacych ksztalt prostopadlych plytek.Stan techniki. Montaz struktur pólprzewodni¬ kowych na odpowiednio przygotowanych podlo¬ zach jest jedna z wazniejszych i pracochlonniej- szych operacji w procesie wytwarzania elemen¬ tów pólprzewodnikowych. W operacji tej mozna wyróznic trzy zasadnicze czynnosci: pobieranie, przenoszenie i montaz wlasciwy struktur. Czyn¬ nosci te wykonywane sa w rózny sposób w zalez¬ nosci od przyjetej metody i rozwiazania konstruk¬ cyjnego urzadzen, które umozliwiaja realizacje tej metody.Znane dotychczas mechanizmy pozwalaja na pobieranie, przenoszenie, a nastepnie lutowanie lub klejenie drobnych elementów za pomoca tego samego narzedzia w postaci uchwytu z odpowied¬ nio uksztaltowanym gniazdem mieszczacym po¬ bierany element. W celu skracania czasu cyklu roboczego urzadzenia stosuje sie dwa takie same narzedzia pracujace na przemian (opis patentowy patentu tymczasowego nr 78.778.). Narzedzia te wykonuja te same ruchy i czynnosci, tyle ze sa 10 15 ao 26 30 przesuniete wzgledem siebie w cyklu roboczym o 180°.Konstrukcja narzedzi — uchwytów stosowanych w tego typu urzadzeniach uwarunkowana jest koniecznoscia dokladnego usytuowania elementu w uchwycie w momencie wykonywania operacji montazu.W momencie pobierania i przenoszenia elemen¬ tów ich polozenie wzgledem narzedzia nie musi byc tak dokladne. Jednak w przypadku stosowa¬ nia tego uchwytu do pobierania, przenoszenia, a nastepnie do montazu przenoszonych elementów konieczne jest dokladne umiejscowienie elementu w uchwycie juz w momencie jego pobierania.Aby element w ksztalcie prostokatnej plytki mógl byc umiejscowiony w gniezdzie uchwytu, uchwyt ten musi byc dokladnie ustawiony wzgledem po¬ bieranego elementu to znaczy, ze element ten musi znajdowac sie dokladnie pod uchwytem, a krawe¬ dzie elementu musza byc równolegle do krawedzi gniazda uchwytu. Ponadto, aby uchwyt mógl chwycic wybrany element, element ten nie moze stykac sie z innymi, a to ze wzgledu na zarys krawedzi gniazda uchwytu, który jest wiekszy od pobieranych elementów.Czynnosci zwiazane z orientowaniem uchwytu wzgledem pobieranego elementu wykonywane sa recznie, czasami za pomoca manipulatora, zawsze z obserwacja przez mikroskop stereoskopowy lub mikroskop z przystawka ekranowa. Wymaga to od 122 2433 122 243 4 operatora duzego skupienia uwagi, a przez to sa¬ mo jest meczace. Ponadto sa to czynnosci, które pochlaniaja, najwiecej czasu. Ma to bezposredni ' wyplyw na wydajnosc urzadzenia.Znane sa sposoby ulatwienia pobierania ele¬ mentów. Do jednego z nich nalezy podawanie pod { ./^uchwyt ^elementów uporzadkowanych w specjal¬ nych pojemnikach lub na rozciagnietej folii. Po¬ dawanie w pojemnikach wymaga wczesniejszego ladowania tych pojemników co odbywa sie na do¬ datkowych urzadzeniach lub recznie. Jest wiec pracochlonne. Równiez podawanie elementów na rozciagnietej folii wymaga stosowania dosc trud¬ nej technologii polegajacej na przyleganiu ele¬ mentów do rozgrzanej folii z polichlorku winylu.Folia ta nastepnie jest rozciagana w celu uzyska¬ nia odstepu miedzy elementami.Dalszym usprawnieniem ulatwiajacym pobiera¬ nie i skracajacym czas trwania cyklu roboczego urzadzenia bylo umozliwienie wczesniejszego usta¬ wiania pobieranego elementu w miejscu skad be¬ dzie pobierany. Do najbardziej skutecznych roz¬ wiazan tego typu jest zastosowanie mikroskopu z ekranem, na którym oznaczone jest miejsce skad elementy sa pobierane. Zaznaczone jest tu rów¬ niez katowe polozenie elementu jakie powinno - byc' w momencie jego pobierania. W celu ustawie¬ nia elementu w oznaczonym miejscu operator recznie przesuwa i obraca pojemnik z pobieranymi elementami. Ze wzgledu na znaczne rozmiary ta¬ kiego pojemnika obracanie jego nie moze odby¬ wac sie zbyt szybko. Zatem takie ustawienie ele¬ mentów pod uchwyt równiez jest czasochlonne.Istota wynalazku. Istota' wynalazku jest sposób pobierania, przenoszenia i montazu drobnych ele¬ mentów zwlaszcza struktur pólprzewodnikowych charakteryzujacy sie tym, ze elementy te kolejno po wstepnym zgrubnym ustawieniu przez operato¬ ra za pomoca celownika mechanicznego najpierw pobiera sie uchwytem pobierajacym z plasko za¬ konczona koncówka robocza nastepnie elementy przenosi sie na zespól dokladnego ustawiania, gdzie ustawia sie je dokladnie wzgledem uchwytu montujacego, a potem pobrane przez ten uchwyt i przeniesione na miejsce montazu elementy mon¬ tuje sie za pomoca tego samego uchwytu.Urzadzenie do pobierania przenoszenia i monta¬ zu drobnych elementów, zwlaszcza struktur pól¬ przewodnikowych w kórym uchwyt pobierajacy i uchwyt montujacy oraz zespól dokladnego usta¬ wienia elementów pod uchwyt montujacy i ce¬ lownik mechaniczny ustawiony jest w miejscu pozerania' elementów, przy czym wymienna kon¬ cówka robocza uchwytu pobierajacego ma plaskie zakonczenie, a zespól dokladnego uJstawiania jest wyjposazony w dwie pary szczek ustawionych wzgledem siebie pod katem 90° i zamocowanych obrotowo na pionowych trzpieniach, przy czym na jednej szczece zamocowany jest obrotowo na pionowej osi krazek a celownik mechaniczny w postaci trzpienia, o ostrym zakonczeniu jednego konca, z wiencem zebatym na drugim koncu, za¬ mocowany jest obrotowo na wsporniku, który jest zawieszony zawiasowo na poziomej psi. Urzadze¬ nie ma uchwyty pobierajacy i montujacy zamo¬ cowane na wspólnym suwaku, który suwa sie po dwóch równoleglych prowadnicach zakonczonych z obu stron wykorbieniem, wspólpracujacymi z poziomymi prowadnicami, przy czym prowadnice 5 prowadzone sa w prowadnicach pionowych usta¬ wionych na obu koncach prowadnic.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada nastepu¬ jace zalety techniczno-ekonomiczne. Uzycie dwóch róznych uchwytów pobierajacego i montujacego w 10 tym uchwytu pobierajacego z plaskim zakoncze¬ niem znacznie ulatwia pobieranie drobnych ele¬ mentów gdyz nie wymaga dokladnego ustawienia pobieranego elementu wzgledem gniazda uchwytu.Element chwytany jest w momencie opusz¬ czenia uchwytu nad element po wlaczeniu podcis¬ nienia. Podcisnienie powoduje poderwanie a nas¬ tepnie docisniecie pobieranego elementu do plas¬ kiego zakonczenia uchwytu. Skraca to wydatnie czas pobierania a tym samym zwieksza wydajnosc mechanizmu. Równiez zastosowanie celownika w miejscu pobierania elementóiw w mechanizmie we¬ dlug wynalazku znacznie skraca' czas cyklu robocze - go tego mechanizimUi. Ce^lowinik ten sluzy do ustawia¬ nia monitowanych elementów na miejscepolbierania ich przez uchwyt pobierajacy z jednoczesnym orientowaniem katowym. Ustawienie i orientowa¬ nie katowe elementów przez operatora za pomo¬ ca celownika odbywa sie w czasie od momentu gdy uchwyt pobierajacy pobral element, do mo¬ mentu jego powrotu na miejsce pobierania, czyli w tym samym czasie kiedy odbywa sie dokladne ustawienie poprzednio pobranego elementu przez zespól dokladnego ustawiania i montowania przez uchwyt montujacy jeszcze wczesniej pobranego elementu. To jednoczesne wykonywanie podsta¬ wowych i najdluzej trwajacych czynnosci sklada¬ jacych sie na operacje montazu pozwala na znacz¬ ne skrócenie czasu calego cyklu, a tym samym pozwala osiagnac wysoka wydajnosc calego urza¬ dzenia przy zmniejszonym wysilku operatora obslugujacego urzadzenie.Skrócenie cyklu roboczego mechanizmu wedlug wynalazku mozliwe bylo równiez dzieki zasto¬ sowaniu korbowego napedu suwaka z zamocowa¬ nymi na nim uchwytami. Tak napedzany suwak porusza sie ruchem harmonicznym, a wiec z la¬ godnym zatrzymywaniem sie i ruszaniem nawet przy duzej predkosci sredniej wynikajacej z krót¬ kiego czasu przesuwu i duzego skoku suwaka.Zamocowanie calego mechanizmu na stole krzyzo¬ wym przesuwanymi srubami mikrometrycznymi umozliwia latwe, szybkie i dokladne ustawianie uchwytu montujacego na miejscu wykonywania montazu.Zasadniczym przeznaczeniem mechanizmu we¬ dlug wynalazku jest. pobieranie nieuporzadkowa¬ nych elementów pólprzewodnikowych, przenoszenie ich i montowanie na kolejno podawanych pod¬ stawkach lub azurach tranzystorowych lub dio¬ dowych. Mechanizm ten, aby wydajnosc jego byla calkowicie wykorzystana powinien wspólpracowac z samoczynnym podajnikiem podstawek lub azu¬ rów, na których odbywa sie operacja montazu.Objasnienie figur rysunku. Przedmiot wynalazku wyjasniono na rysunku ilustrujacym schematycz- 20 25 30 35 40 45 50 55 60122 243 nie przykladowe rozwiazanie Konstrukcyjne urza¬ dzenia.Rysunek fig. 1 przedstawia czesc mechanizmu realizujacego ruchy uchwytów, rysunek fig. 2 przedstawia zespól dokladnego ustawiania elemen¬ tów pod uchwyt montujacy, rysunek fig. 3 przed¬ stawia celownik mechaniczny sluzacy do usta¬ wiania pobieranych elementów w miejscu pobie-: rania.Przyklad wykonania wynalazku. Jak pokazano na rysunku fig. 1 uchwyt pobierajacy 1 zamoco¬ wany jest na wsporniku 2 obrotowo i przesuwnie.Wspornik 2. zamocowany jest do suwaka 10.Uchwyt pobierajacy 1 w dolnej czesci ma ^wymien¬ na koncówke robocza 3 z plaskim zakonczeniem, a w górnej czesci ma wieniec zebaty 4 wspólpra¬ cujacy z wycinkiem zebatym 5 zamocowanym obro¬ towo na wsporniku 2 i wspólpracujacym za po¬ srednictwem rolki z prowadnica 43. Uchwyt montujacy 6 zamocowany jest , przesuwnie na wsporniku 7, -który polaczony jest przez sprezy¬ ne 8 ze wspornikiem 9 zamocowanym na suwa¬ ku 10. .Uchwyt montujacy 6 zakonczony jest wy¬ mienna koncówka robocza 11 z gniazdem mieszcza¬ cym pobierane elel^cony.Suwak JO suwa sie po dwóch równoleglych prowadnicach 12 zakonczonych z obu Stron wy- korbieniami 13 wspólpracujacymi z poziomymi pro- wadnicami 14. Same prowadnice 12 prowadzone sa w planowych prowadnicach 15. Na prowadni¬ cach l£ zamocowane sa kola zebate 14 jednakowej srednicy, które polaczone sa ze soba kolem po¬ srednim 17. Z jednym kolem zebatym 1$ wspól¬ pracuje zetatflca 18 osatmocowana na tloczysku silow¬ nika 19. Suwak 10 polaczony jest korbowodem 20 z korba 21 kola zebatego 22 napedzanego zebat¬ ka 23 zamocowana na tloczysku silownika 24* Ko¬ la zebate 22 i 17 zamocowane sa na wsporniku 49 polaczonym obrotowo z prowadnicami 12.Jak uwidoczniono na rysunku fig. 2 para szczek 25 zespolu dokladnego ustawiania elemen¬ tów zamocowana jest obrotowo na wspólnym pio¬ nowym trzpieniu 26. Na jednej szczece 25 zamo¬ cowany jest obrotowo krazek 27. Przedluzone ra¬ miona szczek 25 wspólpracuja z silownikami 28.Druga para szczek 29 ustawiona jest w stosunku do poprzedniej pary szczek 2£ pod katem 90° i zamocowana obrotowo na pionowym trzpieniu 30.Szczeki 29 rozchylane sa stozkowym trzpie¬ niem 31 poruszanym silownikiem 32. Obie pary szczek suwaja sie po podstawce 33, na której ustawione sa montowane elementy (k).Figura 3 przedstawia schematycznie celownik mechaniczny. Ostro zakonczony z jednej strony trzpien 34 celownika zamocowany jest obrotowo w tulei 35, która obejmuje wspornik 36 zawieszo¬ ny obrotowo na poziomej osi 37. Wspornik 36 ma wysiegnik wspólpracujacy z ogranicznikiem 37 i sprezyna napinajaca 38. Na tulei 35 znajduje sie rolka 40 wspólpracujaca za wspornikiem 2 uchwy¬ tu pobierajacego 1. Trzpien 34 celownika w górnej czesci zakonczony jest wiencem zebatym 41, któ¬ ry wspólpracuje z zebatka 42 polaczona z pro¬ wadnica 43. Prowadnica 43 zamocowana obrotowo na osi 44 wspólpracuje poprzez lacznik 39 z wo¬ dzikiem 45 polaczonym z cieglem 46 nawinietym na beben 47 polaczony z rekojescia 48 obracana przez operatora. Wodzik 45 przesuwa sie po rol¬ kach 49. 5 Dzialanie mechanizmu wedlug wynalazku jest nastepujace, operator obserwujac przez mikroskop koncówke trzpienia 34 celownika i recznie prze¬ suwajac podstawke (p) z montowanymi elementa¬ mi (k) podsuwa pod celownik wybrany element. 10 Nastepnie obracajac rekojescia 48 poprzez cie¬ glo 46, wodzik 45, lacznik 39, prowadnice 43 i ze¬ batke 42 operator obraca trzpien 34 celownika orientujac go w ten sposób katowo wzgledem wy¬ branego elementu (k). 15 Po takim ustawieniu operator uruchamia naped mechanizmu. Mechanizm wykonuje samoczynnie pierwszy cykL Kolejnosc ruchów i czynnosci w tym cyklu jest nastepujaca, suiwak 10 wraz z uchwytami 1 i 0 przesuwa sie do przodu pod dzia- 20 laniem korbowodu 20, cnapedzanego korJa 21 kola zebatego 22 obracajacego sie na skutek przesuwu zebatki 23. W momencie dochodzenia do skrajnego przedniego polozenia wspornik 2 uderza w rolke 40 powodujac odchylenie wspornika^ 36 wraz z 25 trzpieniem 34 celownika z miejsca pobierania ele¬ mentów. Po odejsciu suwaka 10 do skrajnego po¬ lozenia nastepuje samoczynne uruchomienie na- ceidui zelbatki 18, która przesuwajac sie pod -dzia¬ laniem silownika obraca kola zebate 16, co powo- 90 duje obrót prowadnic 12 i ich obnizenie w pro¬ wadnicach pionowych 15 na skutek wspóldzialania wykorbien 13 z poziomymi prowadnicami 14. Wraz z obnizeniem prowadnic 12 obniza sie suwak 10 i zamocowane na nim uchwyty pobierajacy I 35 i montujacy 6.Obnizajac sie uchwyt pobierajacy 1 zbliza sie do ustawionego wczesniej elementu (k) i w mo¬ mencie samoczynnego wlaczenia podcisnienia ele¬ ment ten zostaje poderwany przez strumien po- 40 wietrza i docisniety do plaskiego zakonczenia uchwytu pobierajacego 1. Po tym nastepuje pod¬ niesienie suwaka 10 wraz z uchwytami 1 i 6 (ana¬ logicznie jak opuszczanie), a nastepnie przesuniecie ich w polozenie tylne i opuszczenie. Pobrany ele- 45 ment (k) zostaje umiejscowiony na podstawce 33" zespolu ustawiajacego. Pierwsza para szczek 25 zaciska podany element powodujac jego dokladne zorientowanie katowe i dokladne ustawienie w kierunku x. Nastepnie szczeki 25 rozchylaja sie 50 i nastepuje zacisniecie szczek 29, co powoduje do¬ kladne ustawienie elementu (k) w kierunku Y. Po takim ustawieniu wlacza sie podcisnienie przy¬ trzymujace ustawiony element na podstawce 33 i nastepuje rozchylenie szczek 29, wylaczenie pod- 55 cisnienia w uchwytach 1 i 6 i ich podniesienie.W tym samym czasie operator za pomoca celów- . nika ustawia nastepny element (k) w miejscu po¬ bierania i moze uruchomic drugi cykl roboczy me¬ chanizmu. 60 Drugi i nastepne cykle robocze mechanizmu róz¬ nia sie od pierwszego wstepnego cyklu czynno¬ sciami wykonywanymi przez uchwyt mon.tuflacy 6, W drugim cyklu w momencie opuszczania uchwy¬ tów 1 i 6 w przednim polozeniu suwaka 10 na- 65 stepuje uchwycenie przez uchwyt montujacy 6 ele^122 243 mentu (k) ustawionego w pierwszym cyklu na pod¬ stawce* 33. Nastepnie uchwycony element (k) jest podniesiony i przeniesiony wraz z uchwytem 6 :i suwakiem 10 w polozenie tylne, na miejsce wy¬ konywania montazu. Ruch uchwytu montujacego 6 jest taki sam jak ruch uchwytu pobierajacego 1. bo obydwa te uchwyty sa zamocowane na wspól¬ nym suwaku 10. W cyklu drugim i nastepnych wykonywane sa ponadto wszystkie ruchy i czyn¬ nosci w kolejnosci i w sposób opisany w cyklu pierwszym.Orientowanie katowe pobieranego elementu (k) wzgledem uchwytu pobierajacego 1 odbywa sie nastepujaco, operator obracajac rekojesc 48 obraca celownik orientujac go katowo wzgledem pobieranego elementu. Obrót rekojesci 48 powodu¬ je wychylenie prowadnicy 43, która wspólpracujac z wycinkiem zebatym 5 powoduje jego obrót obra¬ cajac tym samym wieniec zebaty 4 uchwytu po¬ bierajacego 1. Dzieje sie to w czasie ruchu uchwy¬ tu pobierajacego 1 do przodu. W przednim polo¬ zeniu uchwyt pobierajacy bedzie tak obrócony jak celownik, czyli bedzie tak zorientowany katowo wzgledem pobieranego elementu, jak wczesniej zostal zorientowany przez operatora celownik. W polozeniu tylnym uchwyt pobierajacy 1 zajmuje ustawienie katowe stale niezalezne od jego usta¬ wienia w polozeniu przednim. Wynika to z odpo¬ wiednio dobranego polozenia osi 44 prowadnicy 43 wzgledem wycinka zebatego 5.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pobierania, przenoszenia i montazu drobnych elementów, zwlaszcza struktur pólprze¬ wodnikowych, znamienny tym, ze elementy te ko¬ lejno po wstepnym zgrubnym ustawieniu przez 10 15 20 25 30 35 operatora za pomoca celownika mechanicznego najpierw pobiera sie uchwytem pobierajacym (1) z plasko zakonczona koncówka robocza (3), na¬ stepnie elementy przenosi sie na zespól dokladnego ustawiania, gdzie ustawia sie je dokladnie wzgle¬ dem uchwytu montujacego (6) a potem pobrane przez ten uchwyt i przeniesione na miejsce mon- .tazu elementy montuje sie za pomoca tego same¬ go uchwytu. 2. Urzadzenie do pobierania, przenoszenia i mon¬ tazu drobnych elementów, zwlaszcza struktur pól¬ przewodnikowych, znamienne tym, ze uchwyt po¬ bierajacy (1) i uchwyt montujacy (6) oraz zespól do¬ kladnego ustawiania elementów pod uchwyt mon¬ tujacy i celownik mechaniczny ustawiony jest w miejscu pobierania elementów, przy czym wymien¬ na koncówka robocza (3) uchwytu pobierajacego (1) ma plaskie zakonczenie, a zespól dokladnego usta¬ wiania jest wyposazony w dwie pary szczek (25 29) ustawionych wzgledem siebie pod katem 90J i zamocowanych obrotowo na pionowych trzpie¬ niach (26, 30), przy czym na jednej szczece (25) zamocowany jest obrotowo na pionowej osi kra¬ zek (27) a celownik mechaniczny w postaci trzpie¬ nia (34), o ostrym zakonczeniu jednego konca, z wiencem zebatym (41) na drugim koncu, zamoco¬ wany jest obrotowo na wsporniku (36), który jest zawieszony zawiasowo na poziomej osi (37). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze uchwyty pobierajacy (1) i montujacy (6) sa za¬ mocowane na wspólnym* suwaku (10), który su¬ wa sie po dwóch równoleglych prowadnicach (12), zakonczonych z obu stron wykorbieniami (13), wspólpracujacymi z poziomymi prowadnicami (14), przy czym prowadnice (12) prowadzone sa w prowadnicach pionowych (15), ustawionych na obu koncach prowadnic.122 243 Rg2 Fitf PL