DE3232859A1

DE3232859A1 - Vorrichtung fuer den zusammenbau von mikrobauelementen

Info

Publication number: DE3232859A1
Application number: DE19823232859
Authority: DE
Inventors: Robert Domenico 01915 Beverly Mass. Dinozzi; Lionel Eric 01760 Natick Mass. Powell; Stanley Robert 03103 Manchester N.H. Vancelette
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Dynapert Inc
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1983-05-05
Also published as: CA1197326A; GB2105224B; JPS5856388A; FR2512624B1; GB2105224A; BE894326A; FR2512624A1; US4501064A; KR880002219B1; KR840001995A

Description

IUSM Corporation, Farmington . 3. September 1982

Connecticut 06032 E 4096 Al

Zustelladresse: 181 Elliot Street

Beverly, MA 01915

USA

Bes chreibung

Vorrichtung für den Zusammenbau von Mikrobau-

elementen
15

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen bzw. Anlagen zum automatischen Plazieren von Chips oder ähnlichen mikroelektronischen Bauelementen auf DruckschaltungsSubstraten.

Mit der Verwendung von Chips oder ähnlichen mikroelektronischen Bauelementen auf gedruckten Leiterplatten ist es wünschenswert geworden, eine Montageeinrichtung zum schnellen und zuverlässigen Plazieren der Bauelemente auf der Platte zu entwickeln. Außerdem muß eine solche Vorrichtung automatisch in Abhängigkeit von Softwaresteuerungen funktionieren, um die großen Produktionsraten zu erzielen, welche wünschenswert sind,"um den Nachfragebedarf für größe Stückzahlen

°® solcher zusammengesetzten gedruckten Leiterplatten zu befriedigen.

Aufgrund der kleinen Größe der Bauelemente ist es körperlich schwierig gewesen, Hardware zu entwickeln, welche ein automatisches Plazieren der Bauelemente auf dem Substrat mit irgendeinem Maß an Geschwindigkeit, Einheitlichkeit oder Zuverlässigkeit schafft. Versuche zur Erreichung dieses Ziels sind in den US-Patenten 3 499 203,3 453 714 illustriert.

Diese Vorrichtungen erfüllen jedoch nicht jede Funktion, die notwendig ist, um den Zusammenbau vollständig zu automatisieren. Vorrichtungen dieser Bauart verwenden eine rotierende Revolvereinrichtung mit Aufnahmeköpfen, welche das Bauelement von einer Versorgungsquelle aufnehmen und auf ein Substrat plazieren. Diesen Vorrichtungen fehlt die für eine große Produktion erforderliche Montagegeschwindigkeit. Andere Typen von Plazierungseinrichtungen sind als Mehrfachverbindungsvorrichtungen bekannt, vgl. z.B. US-Patent 4 127 432, wobei eine Vielzahl von Köpfen das Bauelement aufnimmt und plaziert. Diesen Vorrichtungen fehlt jedoch ebenfalls die notwendige Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Andere Vorrichtungen verwenden lediglich einen bewegbaren Kopf, welcher das Bauelement aufnimmt und auf dem Substrat plaziert. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in dem US-Patent 3 611 561 gezeigt. Diese Vorrichtungen können daher ebenfalls die gewünschten Hochgeschwindigkeitsmontageraten nicht erzielen.

Die Mehrfachverbindungsvorrichtungen haben theoretische große Produktionsraten. Sie sind jedoch nicht programmierbar und erfordern manuelle Einstellungen und Umstellungen für Plattenaufbau- und Produktionslinienänderungen. Darüber hinaus sind sie nicht zuverlässig, da sie eine sekundäre Nacharbeitungsstufe (häufig manuell) erfordern, um die in der Vorrichtung fehlenden Bauelemente zu ersetzen. Sie sind darüber hinaus von konventionellen Komponenten abhängig, die von früheren Operationen vorhanden sind.

Es ist daher wünschenswert, Flexibilität in eine Vorrichtung zu bringen, die rechnerprogrammierbar mit On-line-Nacharbeitbarkeit ist.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine Vorrichtung zur Plazierung eines chipartigen Baulementes auf einem Druckschaltungssubstrat zu schaffen, welche jede Funktion von der Aufnahme des Bauelementes bis zur Plazierung des Bauelementes auf dem Substrat automatisch durch-

führt.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden die Substrate auf einem X-Y-Achsentisch positioniert zur Aufbringung eines Kleb-Stoffes zwischen den leitenden Flächen der gedruckten Leiteraibstrate. Die Substrate werden dann in Bezug zu einem Bauelementenplazierungskopf positioniert, welcher ein vorausgewähltes Bauelement auf den leitenden Flächen des Substrats plaziert.

Dem Montagetisch ist eine Vorrichtung zugeordnet, welche das Bauteil von der Vorrats- bzw. Zufuhrquelle aufnimmt, es zu einer Fördereinrichtung überführt, die Eignung bzw. Annehmbarkeit des Bauelementes überprüft bzw. verifiziert und das Bauelement dann zu dem Plazierungskopf transportiert. Mit einer solchen Vorrichtung kann eine Bauelernentenzufuhreinrichtung in Form einer Hülsen-, Schutt- oder Bandzuführungseinrichtung verwendet werden. Die gesamte Vorrichtung wird softwaregesteuert, so daß jede Operation in ihrer richtigen Reihenfolge erfolgt für eine schnelle, sich wiederholende und zuverlässige Montage des Bauelementes auf der Platte.

Die Zufuhrquelle orientiert das Bauelement und fördert das Bauelement zu einer Überführungseinrichtung, welche das Bauelement in einem Luftbahnförderer plaziert. Das Bauelement wird mit Hilfe des Förderers zu einem Kontrollgerät gefördert, welches die Annehmbarkeit bzw. Zulässigkeit des Bauelementes bestimmt. Wenn das Bauelement das

gewünschte Bauelement für eine besondere vorbestimmte Position auf dem Substrat ist, erlaubt das Kontrollgerät die Weiterbewegung des Bauelementes längs der Luftbahn zu einem Plazierungskopf.

Das Kontrollgerät vermißt auch das Bauelement und signalisiert dem Plazierungskopf die Bauelementenabmessung, um eine entsprechende Positionierung der Bauelementenaufnahmeeinrichtung in dem Kopf zu veranlassen. Eine Vakuumaufnahme

-A-

in dem Plazierungskopf nimmt das Bauelement auf und positioniert es auf dem Substrat an dem Ort des Klebstofftropfens zwischen den Leitungen. Nachdem alle Bauelemente auf dem Substrat plaziert worden sind (oder in Verbindung mit einer anderen Bauelementenplazierungseinrichtung), kann das Substrat über eine konventionelle Lötmittelaufbringungseinrichtung weiterverarbeitet werden, um die Montage der Bauelemente auf dem Substrat zu vervollständigen.

Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls darauf gerichtet, eine Bauelementenplazierungsvorrichtung zu schaffen, in welcher eine Vielzahl von ähnlichen oder unähnlichen Bauelementen zu der Plazierungsstation gefördert werden kann, um der Vorrichtung für den Zusammenbau Vielseitigkeit und Schnelligkeit zu geben.

Die Vorrichtung kann auch mit einer Vielzahl von Klebstoffzufuhrköpfen und Plazierungsköpfen versehen sein, welche synchron arbeiten, so daß eine Vielzahl von Bauelementen *Q während einer Folge der Maschinenoperation auf dem Substrat plaziert werden kann.

Die Vorrichtung ist außerdem mit Meßfühlern an vorbestimmten Orten versehen, um richtige Bauelementenplazierung in Bezug zu jeder Betriebsphase der Vorrichtung anzuzeigen.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Blasrohr- oder Luftbahnfördersystem zur Förderung der Bauelemente zur Schaffung einer Vorrichtung mit beliebigem Zugriff. Es kann eine Viel-

zahl von Vorrats- bzw. Zufuhreinrichtungen für die Zuführung verschiedener Bauelemente verwendet werden, wobei die Zufuhr durch Software gesteuert wird, so daß ein vorgewähltes Bauelement für die Montage auf dem Substrat angeliefert werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der

'JB Zeichnung. Darin zeigt::

Fig.1 eine schematische Darstellung der Gesamtvorrichtung der vorliegenden Erfindung,

Fig.2 eine Seitenansicht einer der Versorgungs- bzw. Zufuhreinrichtungen, der Bauelementenfördereinrichtung und der Überführungseinrichtung,

Fig.3 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht der Zufuhreinrichtung und der Bauelementenausrichtungseinrichtung der Fördereinrichtung,

Fig.4 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht der Überführungseinrichtung,

Fig.5 eine vergrößerte Ansicht der Bauelementenaufnahmeteile der Überführungseinrichtung,

Fig.6 eine vergrößerte, der Fig.5 ähnliche Ansicht, in welcher das in die Überführungseinrichtung hineinbewegte Bauelement illustriert wird,

Fig.7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Bauelementenkontrollgeräts,

Fig.8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Plazierungskopfes in der Bauelementenaufnahsieposition,

Fig.9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Plazierungskopfes in der Bauelementenplazierungsposition, und

Fig.10 eine Draufsicht des Bauelementenaufnahmegestells des Plazierungskopfes.

Die vorliegende Vorrichtung wird in Verbindung mit Bauelementen wie z.B. Chips beschrieben. Es ist jedoch klar, daß irgendwelche mikroelekfcronischen Bauelemente auf einem Substrat montiert werden können unter Verwendung der verschiedenen Einrichtungen, welche die neue Gesamtkombination ausmachen.

In Fig.1 ist die Gesamtvorrichtung illustriert/ welche Komponenten wie z.B. Chips C von einer Schüttgutquelle 10 entnimmt, die Chips in einem linearen Vibrationsförderer 12 trennt und ausrichtet und die Chips über eine Einrichtung 14 zu einer Luftbahnfördereinrichtung 16 fördert, welche eine Luft- bzw. Druckluftquelle 18 aufweist. Die Chips werden zu einem Kontrollgerät 20 gefördert, welches annehmbaren Chips die Weiterbewegung längs der Bahn zu einem Plazierungskopf 22 ermöglicht. Unter dem Plazierungskopf 22 ist ein Koordinatentisch bzw. ein X-Y-Tisch 24 positioniert, welcher Substrate 28 trägt. Dem Tisch 24 ist eine Klebstoffaufbringungseinrichtung 26 zugeordnet, welche einen Klebstoff A zwischen die leitenden Flächen der Platte aufbringt, auf den die Chips an der Plazierungsstation aufgebracht werden.

Die dargestellte Bauelementenquelle ist ein Schuttgutförderer. Mit der vorliegenden Vorrichtung kann jedoch auch eine Bandförder- oder Rohrfördereinrichtung verwendet werden. Die Quelle besteht aus einem Behälter 30, der von zwei Platten 32 getragen wird und durch Scheiben 34 in Drehung versetzt wird, welche durch einen Motor 36 über Bänder 38 SQ angetrieben werden. Jeder Behälter wird von einem einzelnen Motor angetrieben, da bei einer Vielzahl von Quellen einige der Behälter stationär sein können und für einen gegebenen Zusammenbau nicht benutzt werden.

Der Vibrationsförderer 12 weist eine Bauelemehtenausrichtungseinrichtung 40 auf, die innerhalb des Behälters 30 (vgl. Fig.3) getragen wird. Ein Aufnahmeflügel 42, welcher an der Führungsbahn 44 befestigt ist, nimmt die Chips auf,

wenn der Behälter 30 gedreht wird, und '.ermöglicht ein Herunterfallen der Chips auf die Führungsbahn. Die Führungsbahn 44 hat einen Schlitz 46 zur Aufnahme der Chips. Da die Führungsbahn in Hin- und Herschwingungen versetzt wird, bewegen sich die Chips längs der Führungsbahn. Auf der Führungsbahn ist ein Bauelementenauswerfer positioniert, welcher ein Zurückfallen derjenigen Chips, welche in dem Schlitz 46 nicht richtig positioniert sind, in den Behälter bewirkt. Wenn sich ein Chip seitwärts zum Schlitz befindet, ermöglicht eine Schulter 48 das Zurückfallen des Chips in den Behälter. Wenn der Chip auf einem Ende in dem Schlitz 46 steht, wirft der Finger 50 die Chips heraus. Der Förderer erlaubt daher eine Weiterbewegung der Chips längs des Förderers nur dann, wenn die Chips flach in dem Schlitz 46 liegen.

Der Vibrationsförderer 12 bewegt die Führungsbahn 44 rückwärts und vorwärts und veranlaßt daher eine Bewegung der Chips in Richtung zur Überführungseinrichtung. Der Vibra- ^O tionsförderer ist von der Bauart, welche in dem US-Patent 2 918 590 illustriert ist.

Die Führungsbahn 44 ist mit dem Gehäuse 56 der Überführungseinrichtung über eine Elastomerkupplung 54 verbunden, wel- ° ehe die Schwingung der Führungsbahn absorbiert und den Führungsbahnschlitz mit der Chipöffnung 58 in dem Überführungsgehäuse 56 ausrichtet.

Die Überführungseinrichtung 14 weist einen überführungs-

stab 60 auf, welcher durch einen Luftzylinder 62 gegen eine Rückführfeder 64 bewegt wird, welche in dem Überführungsgehäuse durch einen Stopfen 66 gehalten wird. Die Feder 64 wirkt auf den überführungsstab 60 über einen Rückführstab 68, welcher tragende Flächen bzw. Stege 71 aufweist. Eine Sperr- bzw. Lochschraube 70 in dem Überführungsgehäuse berührt die tragenden Flächen 71 und begrenzt die Auf- und Abwärtsbewegung des überführungsStabes.

Eine Bauelementenaufnahmeöffnung 72 nimmt die in der Förderführungsbahn ausgerichteten Chips auf. Der Überführungsstab wird während seiner Auf- und Abwärtsbewegung gedreht, so daß Chips, die vom Förderer in der öffnung oder ° dem Schlitz 72 des Stabes aufgenommen sind, in die Bauelementenöffnung 82 in der Luftführungsbahn plaziert werden. Eine Rolle 74 und ein Stift 76 werden vom überführungsstab getragen. Die Rolle läuft in einem Nockenschlitz 78 in der Muffe 79 und der Stift ist im Nockenschlitz 80 der festgelegten Muffen 88 angeordnet. Wenn der Überführungsstab nach oben durch den Luftzylinder 62 bewegt wird, läuft die Rolle längs des Nockens 78 und dreht den Stab. Wenn sich der Stab in Richtung einer oberen Endposition bewegt, läuft der Stift 76 in den Positionierungsnockenschlitz 80, um die öffnung 72 des Stabes genau mit der Luftbahnöffnung zu positionieren. Eine Einstellhülse 86 ist ebenfalls vorgesehen, um eine Positionierung der Muffen 88 zu ermöglichen, um die öffnung 72 genau mit dem Bauelementenschlitz der Luftbahn auszurichten .
20

Wenn daher ein besonderer Chip gewünscht wird, wird der Luftzylinder 62 aktiviert, um den Überführungsstab 60 anzuheben und einen Chip in die Luftbahn zu positionieren. Die Rückführfedereinrichtung 64 zwingt den Stab nach Freigabe des

Luftdruckes nach unten, um den Stab zur Aufnahme eines

anderen Bauelementes zurückzupositionieren. Der Überführungsstab 60 hat einen Luftspalt 84, welcher ein Passieren von Luft und Chips von benachbarten Überführungseinrichtungen in Förderrichtung der Bahn ermöglicht, nachdem der 30

■ Stab 60 in seine untere Position zurückgekehrt ist.

Die Überführungseinrichtung beinhaltet außerdem eine Chipauswahleinrichtung 90, (vgl. Fig.5 und 6) , welche einen einzelnen Chip für die Überführung in die Luftbahn auswählt. 35

Diese Einrichtung ist in dem Gehäuse untergebracht und weist eine Feder 92 auf, welche über einen Zapfen bzw. ein Absperrglied 94 auf eine Kugel 96 wirkt. Die Kugel 96 po-

/N

-Jf-

sitioniert ein Chipaufnahmeglied 98, gegen welches der vom Förderer überführte Chip ruht. Wenn der Uberführungsstab angehoben wird, wird das Glied 98 von der Kugel 96 freigegeben und der Chip läuft längs des Nockens 99 in dem Gehäuse nach innen in den Bauelementenschlitz 72. Dieser Vorgang ist in·den Fig.5 und 6 illustriert.

Das Uberführungsgehäuse hat außerdem einen Fühler 100, der nahe dem Schlitz 72 angeordnet ist. Wenn der überfüh- *0 rungsstab in seiner unteren Position ist, zeigt der Fühler an, ob ein Chip in dem Schlitz 72 positioniert ist. Dieser Meßfühler kann gegenüber von öffnungen in dem Gehäuse angeordnet sein, durch welche ein Lichtstrahl dringt, um anzuzeigen, daß ein Chip plaziert ist, und um anzuzeigen, ° daß der Chip das Überführungsgehäuse verlassen hat.

Nachdem ein Chip oder ein ähnliches Bauelement von dem Förderer zur Luftbahn überführt worden ist, bewegt sich der Chip in Förderrichtung der Luftbahn zu einem Kontrollgerät,

welches bestimmt, ob der. richtige Chip von der Zufuhrquelle ausgewählt worden ist. Das Kontrollgerät ist in Fig.7 illustriert und weist einen "Chip-in" Kontrollmeßfühler und einen bewegbaren Kontaktstab oder Kontakthülse 106 auf, welche durch eine Feder 104 gegen die Wirkung eines SoIenoids 102 vorgespannt ist. Der Stab 106 trägt obere Kontakte 108. Ein Paar von unteren Kontakten 110 ist in der Luftbahn positioniert, so daß der Chip getestet werden kann, ob seine Leitungen sich von der Oberseite oder Unterseite

aus erstrecken. Mit den Kontakten 108 verbundene Drähte 30

112 erstrecken sich durch eine Öffnung 114 in dem Gehäuse

116. Die Feder 104 wirkt gegen ein festes Widerlager 118, so daß die Kontakte 108 normalerweise zurückgezogen sind. Bei Betätigung des Solenoids jedoch werden die Kontakte

gegen die Chipleitungen plaziert, um die Annehmbarkeit des 35

Chips zu verifizieren, wie in Fig.7 illustriert ist.

Das Kontrollgerät weist darüber hinaus einen Kopf 120 auf, der eine öffnung 122 hat, durch welche annehmbare Chips

- yö -

passieren können, und einen entlasteten Bereich 124, durch welchen unannehmbare Chips ausgeworfen werden. Der Kopf 120 wird durch einen Stab 126 gedreht, der mit einem Gestänge 128 verbunden ist, das durch Solenoide 130 und 132 gesteuert wird.

Wenn sich ein Chip längs der Führungsbahn zum Kontrollgerät hin bewegt, wird er durch den Kontrollkopf 120 angehalten und seine Anwesenheit wird durch den "Chip-in" Kontrollmeßfühler angezeigt. Das Solenoid bzw. die Magnetspule 102 wird dann erregt und die Kontakte 108, 110 kommen mit den leitenden Chipflächen in Eingriff. Wenn ein besonderer Chip als annehmbar angezeigt wird, wird das Solenoid 130 erregt, wodurch der Stab 126 und der Kopf 120 gedreht werden, um die öffnung 122 mit der Luftbahn auszurichten und eine Weiterbewegung des Chips längs der Luftbahn zu ermöglichen. Wenn jedoch der Chip nicht der richtige Chip oder unannehmbar ist, wird das Solenoid 132 erregt, um die öffnung 124 mit der Luftbahn auszurichten und den Chip auszuwerfen. Danach kann die eigentliche Überführungseinrichtung wieder betätigt werden, um ein anderes annehmbares Bauelement zum Kontrollgerät zu bewegen. Dies ermöglicht eine On-line-Nacharbeitbarkeit für die gesamte Vorrichtung. Eine Blattfeder 134 hält das Gestänge 128 zentral positio-

^° niert, wobei der Kopf 120 in einer Position ist, um einen Chip zum Testen aufzunehmen. In dem Kontrollgerät ist auch ein Chipabmessungsfühler 136 eingebaut, welcher dem Chipaufnahmekopf die Länge der Chips signalisiert, so daß der Chip auf dem Plazierungskopf zentriert werden kann, wie

aus dem nachfolgenden hervorgeht.;.

Da der Chip in dem Kontrollgerät angehalten wird,, kann eine zusätzliche Luftzufuhr 138 verwendet werden, um eine Bewegung des Chips aus dem Kontrollgerät und in Förderrichtung der

Bahn zu unterstützen.

In den Fig.8 bis 10 ist ein neuer Plazierungskopf offenbart. Wenn das Bauelement vom Kontrollgerät längs der Füh-

rungsbahn angeliefert wird, wird es in einem Aufnahmekopf 140 angehalten, der ein Gestell 142 mit einer Öffnung 144 zur Aufnahme des Chips aufweist. Ein elastomerer Dämpfungsanschlag 146 wird nahe der Öffnung 144 verwendet, um den Impuls des Chips zu absorbieren und um ein Anhalten des Chips am Gestell zu ermöglichen. Der Aufnahmekopf 140 wird von einem doppelt wirkenden Luftzylinder 148 über eine Kolbenstange 150 getragen. Auf diese Weise kann sich das Gestell in einen Plazierungskopf 154 und von diesem weg bewegen. Wenn der Aufnahmekopf 140 in Richtung der Bahn bewegt wird, wird ein Führungsbolzen 152 in einer Öffnung 153" in dem Bahnende aufgenommen, um die Bahnöffnung mit der Bauelementenöffnung 144 in dem Aufnahmekopf 140 richtig auszurichten.

Der Plazierungskopf 154 hat eine Vakuumöffnung 156 und wird für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung durch eine Luftzylindereinrichtung 158 gesteuert. Der Kopf 154 ist außerdem drehgelagert und wird von einer Motorantriebsverbindung 160 angetrieben (vgl. Fig.1).

Im Betrieb wird die Position des Gestells 142 in Bezug zum Aufnahmekopf 154 durch den solenoid- oder motorgesteuerten rückwärtigen Anschlag des Luftzylinders 148 bestimmt, der vorher durch den Fühler im Kontrollgerät, das die Bauelementenlänge gemessen hat, programmiert worden ist. Wenn daher das Bauelement in dem Gestell aufgenommen ist, wird das Bauelement in Bezug auf den Aufnahmekopf zentriert.

Danach bewirkt ein "Chip-in"-Signal des Positionsmeßfühlers

168, daß der Vakuumaufnahmekopf das Bauelement aus dem Gestell entfernt und das Gestell bewegt sich vorwärts. Der Aufnahmekopf wird durch die Antriebseinrichtung 160 gedreht, so daß das Bauelement in richtiger Beziehung zu den leitenden Flächen der Platte angeordnet ist. Anschließend bewegt sich der Kopf 154 abwärts durch die Gestellöffnung 166, um das Bauelement auf den Klebstoff "A" zu plazieren, der an der vorherigen Station auf dem Substrat plaziert wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird das Vakuum in dem Kopf

-Vi-
* freigegeben und das Bauelement verbleibt auf dem Substrat.

Der Plazierungskopf kann außerdem Kopf-auf-, Kopf-ab- und Kopf-frei-Positionsanzeiger 162, 164 und 165, wie in Fig.1 dargestellt ist, aufweisen. Ein zusätzlicher Meßfühler 168 kann außerdem in dem Gestell vorgesehen sein, um anzuzeigen, daß ein Chip in dem Gestell pikziert ist.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann ein Bauelement willkürlieh von einer Quelle ausgewählt und zu einer Überführungseinrichtung gefördert werden, welche das Bauelement in einem Luftbahnförderer positioniert, der das Bauelement zu einem Kontrollgerät zur Bestimmung der Annehmbarkeit transportiert. Das Bauelement wird dann zu einem Plazie-¹^ rungskopf transportiert, der das Bauelement auf einem Substrat positioniert. Die gesamte Vorrichtung ist softwaregesteuert, so daß jeder Teil der Vorrichtung in seiner richtigen Reihenfolge arbeitet.

Eine Vielzahl von Quellen, die jeweils eine verschiedene Bauelernentenart aufweisen, kann in einer gegebenen Anwendung verwendet werden mit Steuerungen, welche eine willkürliche Auswahl eines gegebenen Bauelementes zur Aufbringung auf ein Substrat oder eine vorbestimmte Anordnung auf dem Substrat ermöglichen.

Darüber hinaus könnte eine Vielzahl von Plazierungsköpfen auf einer "W"-Achse benutzt werden. Bei dieser Betriebsart würde ein zentraler Plazierungskopf stationär montiert

werden und gegenüberliegende Köpfe auf jeder Seite des zentralen Kopfes könnten bewegbar montiert und in ihrer Bewegung zu und von dem zentralen Kopf gesteuert werden. Hierbei könnten drei Köpfe für eine Bauelementenaufbringung auf das Substrat gleichzeitig gesteuert werden. Die programmierbare "W'-Achsen-Positionierung erhöht die Anzahl von gleichzeitigen Montagemöglichkeiten, wodurch die Gesamtproduktionsrate erheblich vergrößert wird. Bei dieser letzteren Anordnung würde eine Klebstoffaufbringungsein-

richtung ähnlicher Bauart mit drei auf einer W-Achse wirkenden Köpfen verwendet, so daß zu den vorbestimmten elektrischen Punkten auf dem Substrat Klebstoff aufgebracht würde, bevor die Bauelemente zu diesen elektrischen Verbindungseinrichtungen aufgebracht werden.

Die beschriebene Gesamtvorrichtung kann außerdem zur'automatischen Plazierung anderer mikroelektronischer Bauelemente auf einem Substrat verwendet werden. Dies erfordert Iediglich eine Anpassung der verschiedenen Teile der Vorrichtung an die allgemeine Kontur des Bauelementes. Wenn z.B. ein leitungsloses zylindrisches Bauelement plaziert werden soll, würden die Bauelementenaufnahmeteile des Vibrationsförderers, der Überführungseinrichtung, der Transportein- ° richtung, des Kontrollgerätes und des Plazierungskopfes so geformt, daß sie der Konfiguration des besonderen Bauelementes angepaßt sind. Die Anordnung der Teile der neuen Kombination erlaubt daher die Aufbringung '.irgendeines mikroelektronischen Bauelementes auf die leitenden Flächen ei-

nes ^Substrats.

Leerseite

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE BARDEHLE, PAGENBERG, DOST, ALTENBURG & PARTNER

RECHTSANWÄLTE JOCHEN PAGENBERG dr. jur.. ll m. harvard·- BERNHARD FROHWITTER dipu-ins-GÜNTER FRHR. v. GRAVENREUTH dipl.-ing. <fh)·

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS HEINZ BARDEHLE dipl.-ing.
WOLFGANG A. DOST dr . dipl -chem. UDO W. ALTENBURG dipl-phys

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE. POSTFACH 860620. 8000 MÜNCHEN

POSTFACH 860620, 8000 MÜNCHEN 86

TELEFON (089)980361

TELEX 522791 pad d

CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN

BÜRO: GALILEIPLATZ 1, 8 MÜNCHEN 80

Datum ³- September 1982 E 4096 Al

Patentansprüche

10'(¹ ·)Vorrichtung zum automatischen Plazieren eines mikroelektronischen Bauelementes auf die leitenden Flächen eines Substrats , gekennzeichnet durch

a) eine Vorratseinrichtung (10) mit einer Vielzahl von Bau-■j 5 elementen (C) ,

b) eine Fördereinrichtung (16) zum Transportieren der Bauelemente (C) /

20

c) eine Einrichtung (14) zum Überführen der Bauelemente von der Vorratseinrichtung (10) zur Fördereinrichtung (16),

d) ein der Fördereinrichtung (16) zugeordnetes Kontrollgegerät (20) für die Eignung des Bauelementes,

e) ein Plazierungskopf (22) zur Aufnahme des Bauelementes

(C) von der Fördereinrichtung (16) und zur Positionierung des Bauelementes (C) auf dem Substrat (28) an einem vorbestimmten gewünschten Ort und

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_ 2 —

f) eine der Vorrichtung zugeordnete elektrische Steuereinrichtung zur Betätigung eines jeden Elementes der Vorrichtung in passender Reihenfolge.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrats- bzw. Zufuhreinrichtung (10) für die' Bauelemente eine Bauelemententrenneinrichtung (30) aufweist, welche jedes Bauelement (C) einzeln zu der Überführungseinrichtung (14) liefert. 10
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratseinrichtung (10) Bauelemente (C) verschiedener Bauarten für die Zufuhr zur Überführungseinrichtung (14) aufweist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus einer Luftbahn (16) besteht, welche mit der Überführungseinrichtung (14) zusammenwirkt, um die Bau-

²^ elemente (C) zu dem Plazierungskopf (22) zu überführen.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollgerät (20) auf der Fördereinrichtung (16) angeordnet ist und die Bauelemente (C) zum Messen und Testen aufnimmt und den Transport der annehmbaren Bauelemente (C) längs der Fördereinrichtung (16) zu dem Plazierungskopf (22) erlaubt.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Plazierungskopf (22) einen der Fördereinrichtung (16) zugeordneten Aufnahmekopf (140) und eine Aufnahme- und Plazierungs-

einrichtung (154, 156, 158, 160) für die Bauelemente aufweist, welche das Bauelement von dem Aufnahmekopf (140) aufnimmt und auf das Substrat (28) plaziert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontrollgerät (20) die Bauelemente (C) mißt und entsprechend dieser Messung ein Signal erzeugt und zu dem Aufnahmekopf (140) überträgt, um die Bauelemente (C) im Verhältnis zu der Aufnahme- und Plazierungseinrichtung (154, 156, 158, 160) richtig zu positionieren, so daß die Bauelemente richtig auf dem Substrat (28) positioniert sind.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Positionsmeßfühler (168) in dem Plazierungskopf (22) , der die richtige Bauelementenposition anzeigt.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Substrate auf einem Tisch positioniert sind, der in X- und Y-Achsenrichtung bewegbar ist, gekennzeichnet durch eine Station (26) zur Befestigung des Bauelementes auf dem Tisch (24), welche auf die Substrate (28) Mittel (A) plazieren kann, welche die Bauelemente (C) mit den leitenden Flächen bzw. Bereichen der Substrate (28) verbinden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelementenbefestigungsstation eine Klebstoffaufbringvorrichtung (26) aufweist.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,

gekennzeichnet durch elektrische Steuereinrichtungen zur

synchronen Betätigung der Klebstoffaufbringeinrichtung

(26) und des Plazierungskopfes (22), so daß, wenn ein Substrat (28) Bauelemente (C) von dem Plazierungskopf (22) empfängt, ein vorhergehendes Substrat (28) Klebstoff (A) aufnimmt. ·

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Klebstoffauf br ingungs einrichtungen (26) und eine Vielzahl von

Plazierungsköpfen (22), die jeweils synchron arbeiten, so daß eine Vielzahl von Bauelementen (C) gleichzeitig auf einem Substrat (28) plaziert werden kann.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 zum automatischen Plazieren von Chips oder ähnlichen mikroelektronischen Bauelementen auf einem Substrat, gekennzeichnet durch

a) eine Vielzahl von Vorratseinrichtungen (10), die jeweils Bauelemente (C) ähnlicher oder unähnlicher Bauart enthalten,

b) eine Vielzahl von Überführungseinrichtungen (14) zur Aufnahme von Bauelementen (C) von der Vorratseinrichtung (10) ,

c) eine mit jeder der Überführungseinrichtungen (14)

verbundene Fördereinrichtung (16) und 20

d) einen Plazierungskopf (22), der mit der Fördereinrichtung (16) zusammenwirkt und ein Bauelement (C) von jeder der Überführungseinrichtungen (14) aufnimmt, um jedes der zugeführten Bauelemente (C) auf

^° dem Substrat (28) zu plazieren.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrats- bzw. Zufuhreinrichtung (10) für die

Bauelemente ein Schüttgut- oder Bandförderer ist. 30

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung eine Luftbahn (16) ist, welche die Überführungseinrichtung (14) passiert und die Bauelemente (C) zu dem Plazierungskopf (22)

transportiert.

¹Io. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis

15, gekennzeichnet durch ein Bauelementenkontrollgerät (20), das mit der Fördereinrichtung (16) zusammenwirkt und die Weiterführung annehmbarer Bauelemente (C) zu

5 dem Plazierungskopf (22) ermöglicht.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrats- bzw. Zufuhreinrichtung (10) eine Bauelementenausrichtungsein-

10 richtung (40) aufweist, welche die Bauelemente relativ zur Überführungseinrichtung (14) genau positioniert.