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WO2001078111A1 - Vorrichtung zum handling von bauelementen - Google Patents

Vorrichtung zum handling von bauelementen Download PDF

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WO2001078111A1
WO2001078111A1 PCT/DE2001/001131 DE0101131W WO0178111A1 WO 2001078111 A1 WO2001078111 A1 WO 2001078111A1 DE 0101131 W DE0101131 W DE 0101131W WO 0178111 A1 WO0178111 A1 WO 0178111A1
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pick
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place
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Inventor
Wilhelm Schindler
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Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53191—Means to apply vacuum directly to position or hold work part

Definitions

  • the present invention relates to a device for processing and handling components, in particular semiconductor chips isolated from the wafer.
  • the object of the present invention is to provide a simplified handling system for components, in particular for manufacturing processes on isolated semiconductor components.
  • a conveyor belt which has frame-shaped attachments or recesses into which components, in particular isolated semiconductor chips, can be inserted, and which additionally has openings or holes between these chip positions which are sufficiently large so that the Components can be transported through these openings.
  • Figure 1 shows an arrangement according to the invention in a lateral cross section.
  • FIG. 2 shows a top view of a conveyor belt used according to the invention.
  • Figures 3a to 3f show the view of Figure 1 for different steps when using the device.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a section of the device according to the invention directed laterally onto the conveyor belt.
  • the conveyor belt 1 moves over a fixed base 10 of the apparatus, which contains the other components required for the handling or especially the processing of the components.
  • attachments 2 which are frame-shaped or z. B. are formed by frame-shaped knobs or the like.
  • the underside of the components 3 inserted into the frame-shaped attachments 2 are accessible through openings 5 in the conveyor belt.
  • openings 4 are provided in the conveyor belt 1, the lateral dimensions of which correspond at least to the lateral dimensions of the components.
  • the components 3 used can therefore be removed from the essays 2 and by the Openings 4 in the conveyor belt 1 are moved.
  • a pick-and-place system is provided, which is shown in FIG. 1 by a drawn-in suction nozzle 6.
  • This suction nozzle is placed with the suction opening 7 on a component 3 on the conveyor belt 1; the component is sucked in and can be removed from the conveyor belt.
  • the component can, after the conveyor belt has been transported, through one of the openings 4 z. B. through an opening 9 provided for this purpose in the apparatus into a belt 8 attached under the support 10 of the apparatus.
  • FIG. 2 shows the conveyor belt in supervision.
  • the essays 2 are drawn with continuous contours as a frame that surround the respective component all around.
  • the knobs drawn in circular dots can be attached to the belt, between which the components are held on the belt.
  • FIG. 2 shows a view without inserted components, so that the openings 5 can be seen in the band below the areas provided for the components 3. These openings 5 can be omitted.
  • the openings 4 provided according to the invention, which have at least the lateral dimensions provided for the components, are located between the holders of the components formed by the attachments 2.
  • markings 11 are additionally drawn in at the edges of the conveyor belt, which are formed by marks or further small openings and serve for the exact positioning of the belt after the individual feed steps.
  • the components can be transported safely and quickly to the processing stations.
  • the tops of the components can be processed directly on the conveyor belt; the remaining sides of the components are accessible after a respective component has been designed using the device designed according to the invention. m the plane above or below the belt was transported
  • a pick-and-place device in particular a preferably processor-controlled moving-coil-pick-and-place system, is used for the movement of the components, which preferably takes place only in the vertical direction. It is a universal, highly dynamic system, since only small masses are moved over short distances. If the movement of the component occurs only vertically, extremely high processing speeds can be achieved with the device according to the invention. This is shown in more detail in FIGS. 3a to 3f.
  • FIG. 1 The view according to FIG. 1 is shown in a slightly simplified form in FIG. 3a, the intake connector 6 being located directly above a semiconductor chip 3 on the conveyor belt 1.
  • this intake port 6 is only vertical in the pick-and-place system, i. H. moved perpendicular to the direction of movement of the conveyor belt, which is indicated in Figure 1 with the horizontal arrows.
  • the relative movement between the components and the intake manifold 6 therefore takes place solely through the movement of the conveyor belt 1.
  • the intake manifold 6 can in principle be replaced by another receiving device.
  • the use of a suction device for receiving the components from the belt is particularly advantageous since high processing speeds can be achieved with it.
  • the parts of the apparatus which serve to move and control the intake manifold 6 correspond in principle to a pick-and-place system known per se and have been omitted from the figures for the sake of simplicity.
  • FIG. 3b shows the representation of FIG. 3a in the method step with the intake nozzle 6 placed on the component; the hatching has been omitted for clarity.
  • FIG. 3c shows the receiving of the component 3, which is punch H has been lifted up from the original position on the conveyor.
  • FIG. 3d shows how, by moving the conveyor belt further, an opening therein reaches a position below the suction nozzle 6, which is not moved in the longitudinal direction of the conveyor belt.
  • there is an opening 9 in the support of the conveyor belt under the suction nozzle so that - as shown in FIG. 3e - the component 3 can be transferred through the openings 4, 9 into a belt 8 provided under the apparatus.
  • the control of the air pressure in the intake manifold then ensures that the component 3 is detached from the intake manifold 6, so that, according to FIG. 3f, the intake manifold can move up again and the conveyor belt can be moved further.
  • the component 3 can then be transported further in the belt and, if necessary, further processed.
  • the conveyor belt is moved in the longitudinal direction and the pick-and-place device only vertically thereto. Even so, it is possible to transport the component in different processing levels.
  • a built-in control system makes it possible to drastically increase the processing speed, since the movements required for the transport of the components can be carried out extremely quickly in the device according to the invention.
  • the movement of the conveyor belt which is preferably metal, but also z. B. can be made of plastic, is preferably controlled by sensors that detect the position or movement of the conveyor belt. Such sensors can e.g. B. work optically by using reflective markings on the tape or small openings in the tape that are illuminated by a light source from the opposite side.

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Abstract

Es wird ein Förderband (1) verwendet, das rahmenförmig angeordnete Aufsätze (2) oder Aussparungen aufweist, in die vereinzelte Halbleiterchips (3) eingesetzt werden können, und das zwischen diesen Chip-Positionen Öffnungen (4) oder Löcher aufweist, die ausreichend gross sind, so dass die Chips durch diese Öffnungen hindurch transportiert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, die eingesetzten Chips mittels eines angepassten Pick-and-place-Systems durch rein vertikale Bewegung in Ebenen über bzw. unter dem Förderband zu bringen, in denen die Chips weiter bearbeitet werden können.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Handling von Bauelementen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung und zum Handling von Bauelementen, insbesondere von aus dem Wafer vereinzelten Halbleiterchips.
In einem abschließenden Abschnitt der Herstellung von Halb- leiterbauelementen (Backend) werden vereinzelte Halbleiterbauelemente auf einem Förderband transportiert, so dass abschließende Fertigungsschritte an diesen Chips nacheinander durchgeführt werden können. Derartige Förderbänder werden z. B. von der Firma Belt Technologies Inc. hergestellt. Es werden unterschiedliche Anlagenteile eingesetzt, um die Bauelemente von dem Chip herunterzunehmen und sie weiteren Bearbeitungsvorrichtungen, die in der Regel seitlich zu dem Förderband angeordnet sind, zuzuführen. Für die Aufnahme und Bewegung der Chips (sogenanntes Handling) werden z. B. Schwer- krafthandler, Zangen- oder Saugpinzetten verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes Handlingsystem für Bauelemente, insbesondere für Herstellungsprozesse an vereinzelten Halbleiterbauelementen, anzuge- ben.
Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst . Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Förderband verwendet, das rahmenförmig angeordnete Aufsätze oder Aussparungen aufweist, in die Bauelemente, insbesondere vereinzelte Halbleiterchips, eingesetzt werden können, und das zusätzlich zwischen diesen Chip-Positionen Öffnungen oder Löcher aufweist, die ausreichend groß sind, so dass die Bauelemente durch diese Öffnungen hindurch transportiert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, die eingesetzten Bauelemente mittels eines angepassten Pick-and-place-Systems durch rein vertikale Bewegung in Ebenen über bzw. unter dem Förderband zu bringen, in denen die Bauelemente weiter bearbeitet werden können .
Es folgt eine genauere Beschreibung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten
Beispiele .
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung in einem seitlichen Querschnitt.
Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß eingesetztes Förderband. Figuren 3a bis 3f zeigen die Ansicht der Figur 1 für verschiedene Schritte beim Einsatz der Vorrichtung.
In der Figur 1 ist eine seitlich auf das Förderband gerichtete Schnittansicht eines Ausschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das Förderband 1 bewegt sich über eine feste Unterlage 10 der Apparatur, die die übrigen für das Handling oder speziell die Bearbeitung der Bauelemente erforderlichen Komponenten enthält. Auf dem Förderband befinden sich Aufsätze 2, die rahmenformig gestaltet sind oder z. B. durch rahmenformig angeordnete Noppen oder dergleichen gebildet sind. Im Prinzip ist es auch möglich, das Förderband 1 mit Aussparungen zu versehen, in die die Bauelemente 3, insbesondere Halbleiterchips, eingesetzt werden. Die Unterseite der in die rahmenformig angeordneten Aufsätze 2 einge- setzten Bauelemente 3 sind durch Öffnungen 5 im Förderband zugänglich.
Zwischen den Bereichen, die für die Bauelemente vorgesehen sind, sind in dem Förderband 1 Öffnungen 4 vorhanden, deren seitliche Abmessungen mindestens den seitlichen Abmessungen der Bauelemente entsprechen. Die eingesetzten Bauelemente 3 können daher aus den Aufsätzen 2 herausgenommen und durch die Öffnungen 4 im Förderband 1 bewegt werden. Dafür ist eine Aufnähme-Absetz-Vorrichtung (Pick-and-place-System) vorgesehen, die in der Figur 1 durch einen eingezeichneten Ansaugstutzen 6 dargestellt ist. Dieser Ansaugstutzen wird mit der Ansaugöffnung 7 auf ein Bauelement 3 auf dem Förderband 1 aufgesetzt; das Bauelement wird angesaugt und kann so von dem Förderband heruntergenommen werden. Das Bauelement kann, nachdem das Förderband weiter transportiert worden ist, durch eine der Öffnungen 4 z. B. durch eine in der Apparatur dafür vorgesehene Öffnung 9 in einen unter der Auflage 10 der Apparatur angebrachten Gurt 8 übergeben werden.
Figur 2 zeigt das Förderband in der Aufsicht. Die Aufsätze 2 sind mit durchgehenden Konturen als Rahmen eingezeichnet, die das jeweilige Bauelement rings umschließen. Alternativ können die kreisrund punktiert eingezeichneten Noppen auf dem Band angebracht sein, zwischen denen die Bauelemente auf dem Band gehalten werden. Es ist in Figur 2 eine Ansicht ohne eingebrachte Bauelemente dargestellt, so dass die Öffnungen 5 un- terhalb der für die Bauelemente 3 vorgesehenen Bereiche in dem Band erkennbar sind. Diese Öffnungen 5 können weggelassen sein. Zwischen den durch die Aufsätze 2 gebildeten Halterungen der Bauelemente befinden sich die erfindungsgemäß vorgesehenen Öffnungen 4, die mindestens die für die Bauelemente vorgesehenen seitlichen Abmessungen aufweisen. In Figur 2 sind noch zusätzlich an den Rändern des Förderbandes Markierungen 11 eingezeichnet, die durch Marken oder weitere kleine Öffnungen gebildet sind und der genauen Positionierung des Bandes nach den einzelnen Vorschubschritten dienen. Mit die- sem Förderband, das in der dargestellten Weise mit Durchbrüchen und Chiphalterungen versehen ist, lassen sich die Bauelemente sicher und schnell zu den Bearbeitungsstationen transportieren. Die Oberseiten der Bauelemente können direkt auf dem Förderband bearbeitet werden; die restlichen Seiten der Bauelemente sind zugänglich, nachdem ein jeweiliges Bauelement mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrich- tung m die Ebene über bzw. unter dem Band transportiert wor¬
Für die vorzugsweise nur m der Vertikalen erfolgende Bewe- gung der Bauelemente wird eine Aufnahme-Absetz-Vorrichtung, insbesondere ein vorzugsweise prozessorgesteuertes Moving- coil-pick-and-place-System verwendet. Dabei handelt es sich um ein universelles, hochdynamisches System, da nur kleine Massen über kleine Strecken bewegt werden. Wenn die Bewegung des Bauelementes nur in der Vertikalen erfolgt, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung extrem hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Das ist eingehender m den Figuren 3a bis 3f dargestellt.
In Figur 3a ist die Ansicht gemäß Figur 1 in geringfügig vereinfachter Form dargestellt, wobei sich der Ansaugstutzen 6 direkt über einem Halbleiterchip 3 auf dem Förderband 1 befindet. Vorzugsweise wird dieser Ansaugstutzen 6 von dem Pick-and-place-System nur in der Vertikalen, d. h. senkrecht zur Bewegungsrichtung des Förderbandes bewegt, die in Figur 1 mit den waagrechten Pfeilen gekennzeichnet ist . Die Relativbewegung zwischen den Bauelementen und dem Ansaugstutzen 6 erfolgt daher einzig durch die Bewegung des Förderbandes 1. Der Ansaugstutzen 6 kann grundsätzlich durch eine andere Auf- nahmevorπchtung ersetzt sein. Die Verwendung einer Ansaugvorrichtung für die Aufnahme der Bauelemente von dem Band ist aber besonders vorteilhaft, da damit hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten erzielt werden können. Die Teile der Apparatur, die der Bewegung und Steuerung des Ansaugstutzens 6 die- nen, entsprechen im Prinzip einem an sich bekannten Pick-and- place-System und sind der Einfachheit halber m den Figuren weggelassen.
Figur 3b zeigt die Darstellung der Figur 3a in dem Verfah- rensschπtt mit auf das Bauelement aufgesetztem Ansaugstutzen 6; zur Deutlichkeit wurden die Schraffüren weggelassen. Figur 3c zeigt das Aufnehmen des Bauelementes 3, das um eine Hubdi- stanz H von der ursprünglichen Position auf dem Förderband nach oben angehoben wurde .
Figur 3d zeigt, wie durch Weiterbewegen des Förderbandes eine darin vorhandene Öffnung in eine Position unterhalb des in Längsrichtung des Förderbandes nicht bewegten Ansaugstutzens 6 gelangt. In diesem Beispiel befindet sich unter dem Ansaugstutzen eine Öffnung 9 in der Auflage des Förderbandes, so dass - wie in Figur 3e gezeigt - das Bauelement 3 durch die Öffnungen 4, 9 hindurch in einen unter der Apparatur vorhandenen Gurt 8 übergeben werden kann. Die Steuerung des Luftdrucks in dem Ansaugstutzen sorgt dann dafür, dass das Bauelement 3 von dem Ansaugstutzen 6 gelöst wird, so dass entsprechend Figur 3f der Ansaugstutzen wieder nach oben fahren kann und das Förderband weiter bewegt werden kann. Das Bauelement 3 kann dann in dem Gurt weiter transportiert und gegebenenfalls weiter bearbeitet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ausreichend, wenn das Förderband in Längsrichtung und die Aufnahme-Absetz- Vorrichtung nur vertikal dazu bewegt wird. Auch so ist es möglich, das Bauelement in verschiedene Bearbeitungsebenen zu transportieren. Durch eine eingebaute Steuerung oder Regelung ist es möglich, die Bearbeitungsgeschwindigkeit drastisch zu erhöhen, da die für den Transport der Bauelemente erforderlichen Bewegungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung extrem schnell durchgeführt werden können. Insbesondere ist es auch möglich, beim Aufsetzen der Aufnahme-Absetz-Vorrichtung auf das Bauelement den darauf ausgeübten Druck zu steuern. Die Bewegung des Förderbandes, das vorzugsweise Metall ist, aber auch z. B. aus Kunststoff hergestellt werden kann, wird vorzugsweise durch Sensoren, die die Position oder Bewegung des Förderbandes erfassen, gesteuert. Derartige Sensoren können z. B. optisch arbeiten, indem auf dem Band angebrachte re- flektierende Markierungen genutzt werden oder kleine Öffnungen in dem Band, die von der gegenüberliegenden Seite von einer Lichtquelle durchstrahlt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Handling von Bauelementen, bei der ein Förderband (1) vorhanden ist, das zur Aufnahme von Bauelementen (3) vorgesehen ist, und bei der Mittel vorhanden sind, mit denen ein Bauelement auf das Förderband gesetzt oder von dem Förderband herunter genommen werden kann, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Förderband (1) mit rahmenformig angeordneten Aufsätzen
(2) oder Aussparungen versehen ist, die für die Aufnahme von Bauelementen (3) vorgesehen sind, das Förderband (1) außerhalb der für die Aufnahme von Bauelementen vorgesehenen Bereiche Öffnungen (4) aufweist, deren seitliche Abmessungen mindestens den seitlichen Abmessungen der Bauelemente entsprechen, und eine Aufnähme-Absetz-Vorrichtung (pick-and-place System) für die Bauelemente vorhanden ist, die so konstruiert und angeordnet ist, dass mit ihr ein Bauelement von dem Förderband (1) aufgenommen und durch eine Öffnung (4) hindurch bewegt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aufnähme-Absetz-Vorrichtung mit einstellbarem Auflagedruck auf die Bauelemente bewegt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , bei der die Aufnahme-Absetz-Vorrichtung einen vertikal zum Förderband (1) bewegten Ansaugstutzen (6) aufweist und bei der die rahmenformig angeordneten Aufsätze (2) oder Aussparungen und die Öffnungen (4) in dem Förderband längs einer vorgesehenen Bewegungsrichtung des Förderbandes angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Ansaugstutzen (6) der Aufnahme-Absetz-Vorrichtung eine Position bezüglich der Bewegungsrichtung des Förderban- des beibehält, bei der das Förderband (1) mit Markierungen (11) versehen ist und bei der eine Steuerung vorhanden ist, die die Position der Markierungen (11) mittels eines Sensors erfasst und vorgesehenen Handlingschritten entsprechend das Förderband relativ zu dem Ansaugstutzen (6) bewegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Aufnahme-Absetz-Vorrichtung ein Moving-coil-pick- and-place-System ist.
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