-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Algemeinen auf computergestützte Methoden
und Systeme zur Herstellung von Produkten in einem automatischen
kontinuierlichen Prozess mit großer Stückzahl, und insbesondere auf
verbesserte Methoden und Apparate zum automatischen Positionieren eines
elektronischen Rohchips innerhalb von Komponentenbaugruppen.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Integrierte
Schaltkreisvorrichtungen sind im Stand der Technik gut bekannt.
Solche Vorrichtungen oder sogenannte "Rohchips" werden normalerweise konstruiert, um
in einer Packung mit einer Vielzahl von Stiften oder Leitungen gestützt oder
getragen zu werden. Die Packung dient als Träger und als eine Hitzesenke
und ist normalerweise quadratisch oder rechteckig in seiner Form.
Die Packungen, die eine Ausnehmung beinhalten, in welcher der integrierte Schaltkreis-Rohchip platziert
wird, kann gebildet sein aus metallischen, keramischen oder Plastik-Komponenten.
Nachdem der integrierte Schaltkreis in der Aushüllung der Packung befestigt
ist, wird normalerweise ein Komponenten-"Deckel" über
eine exponierte Oberfläche
des Schaltkreises platziert. Eine untere Oberfläche des Deckels beinhaltet
ein "vorgeformtes" Material wie etwa
Epoxydharz oder Lötzinn, das
verwendet wird, um den Deckel über
den Schaltkreis zu befestigen, um eine schützende Bedeckung vorzusehen.
Die Vorform wird ausgehärtet
durch Platzieren der Packung in einem Ofen.
-
Das
Verpacken von unbrauchbaren Rohchips, die nach dem Testen ausgesondert
werden müssen,
ist uneffizient und kostspielig. Dementsprechend werden die Rohchips
oft während
des Herstellungsprozesses auf Durchgängigkeit hin getes tet. Dies
ist erreicht worden durch Platzieren von Rohchips in temporären Packungen,
und indem die zusammengebauten Packungen umfangreichen Tests unterworfen
werden, was Einbrenn- und Diskret-Tests beinhaltet. Diskretes Testen
beinhaltet das Testen der Vorrichtungen auf Geschwindigkeit und auf
Fehler, die auftreten können
nach dem Zusammenbauen und nach dem Einbrennen. Einbrenntests beschleunigen
Fehlermechanismen derart, dass Vorrichtungen, welche das Potential
aufweisen später
zu versagen, aber welches Versagen nicht anderweitig durch normale
Testbedingungen offenkundig werden würden, können beseitigt werden.
-
Das
Testen von ungepackten Rohchips erfordert jedoch eine erhebliche
Menge an Abwicklungsaufwand. Die temporäre Packung muss nicht nur kompatibel
sein mit den Test- und Einbrennprozeduren, sondern muss außerdem den
Rohchip befestigen ohne den Rohchip an den Verbindungsfeldern oder
sonst irgendwo während
des Prozesses zu beschädigen.
Verbindungsfelder sind leitende Bereiche auf der Fläche des
Rohchips, die verwendet werden als Zwischenverbindung für die Verbindung
des Rohchipschaltkreises zu der Packung. Das Platzieren des Rohchips
innerhalb der Ausnehmung der temporären Packung ist daher kritisch,
da das Platzieren der Rohchip-Verbindungsfelder relativ zu den elektrischen
Zwischenverbindungen zu der temporären Packung genau ausgerichtet
sein müssen,
um den Rohchip derart umfangreichen Tests unterziehen zu können.
-
Das
präzise
Abpacken der Rohchips beinhaltet das mechanische Lokalisieren einer
Komponente in einer präzisen
Position oder Platzierung. Zu diesem Zweck sind zahlreiche "Präzisierungs"-Verfahren im Stand
der Technik bekannt, z.B. aus EP 0 485 106 A2, US 5,151,650, US
4,985,988 und JP-A-57022570. Im Zusammenhang mit derartigen Präzisierungs-Verfahren
und -Systemen hat es jedoch verschiedene Probleme gegebenen. Zum
Beispiel ist es schwierig gewesen, die Rohchip-Verbindungsfelder
in elektrischen Kontakt mit den elektrischen Zwischenverbindungen
der temporären
Packung auf eine akkurate und konsistente Weise derart zu positionieren,
dass eine kontinuierliche Herstellung von temporä ren Packungen mit großer Stückzahl ermöglicht wird.
Ein weiterer Nachteil im Zusammenhang mit dem Stand der Technik
ist, dass der Rohchip oft beim Kontakt mit der temporären Packung
zerstört
wird. Darüber
hinaus geht eine erhebliche Investition in die teure Vorrichtung
mit integriertem Schaltkreis oft verloren, wenn die Positionierung des
Rohchips innerhalb der temporären
Packung nicht sauber ausgerichtet ist. Die exakte Platzierung und
Positionierung des Rohchips in der temporären Packung ist daher kritisch,
um akzeptable Ergebnisse zu erhalten.
-
Ein
Ansatz, um die Probleme mit dem Stand der Technik zu bewältigen,
ist es gewesen, Rohchips und Packungen durch mechanisches Befestigen
zu präzisieren.
Die Vorrichtungstoleranzen, die bei mechanischen Befestigungstechniken
verwendet werden, sind jedoch oft unzureichend, um eine ungenaue
Ausrichtung zu verhindern. Mechanisches Befestigen führt außerdem zu
einer Schädigung
des Rohchips oder der temporären
Packung. Während sich
solche Techniken als nützlich
erwiesen haben bei der Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit
der Rohchipplatzierung, ermöglichen
es diese Techniken nicht, dass die Chips innerhalb temporären Packungen
auf eine Weise genau positioniert werden, die eine Produktionseffizienz
erlaubt, die in der Lage ist, Operationen großer Stückzahl zu unterstützen.
-
Dementsprechend
besteht ein seit langen andauernder Bedarf in der Halbleiterindustrie,
verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von temporären Packungen
mit integrierten Schaltkreisen bereitzustellen auf eine kosteneffiziente
und zuverlässige
Weise mit hoher Stückzahl,
welche das automatische Positionieren von integrierten Schaltkreisrohchips
innerhalb der temporären
Packungen beinhaltet derart, dass die Verbindungsfelder in elektrischem
Kontakt mit den elektrischen Zwischenverbindungen der temporären Packung
stehen, um zu ermöglichen,
dass umfangreiches Testen durchgeführt wird.
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist also ein primäres
Ziel der vorliegenden Erfindung, eine computergesteuerte Methode
und eine Vorrichtung bereitzustellen zum Automatisieren der Positionierung
von integrierten Schaltkreisvorrichtungen oder Rohchips innerhalb
von temporären Packungen
unter Verwendung eines kontinuierlichem Prozesses mit großer Stückzahl.
-
Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine automatisierten Vorrichtung
bereitzustellen für
das Positionieren eines elektronischen Rohchips innerhalb einer
temporären
Packung, die verwendet wird in Verbindung mit anderen Maschinen,
um die Bildung von montierten Packungen zu erleichtern, welche dann
Tests auf Durchgängigkeit
und dergleichen unterworfen werden können.
-
Es
ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, Verfahren und Systeme
zu beschreiben zum exakten Positionieren von elektronischen Rohchips
innerhalb von temporären
Packungen auf eine zuverlässige, kosteneffizienten
Weise.
-
Es
ist immer noch ein weiteres Ziel der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen
bereitzustellen zum kontinuierlichen Positionieren von integrierten Schaltkreisrohchips
innerhalb von temporären
Packungen in einer Produktionslinie, währenddessen der Prozentsatz
an Rohchip und temporären
Packungen erheblich reduziert sind, bei welchen keine Durchgängigkeit
hergestellt ist.
-
Noch
ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, vielfache Inspektionen für Rohchip
und temporäre Packung
bereitzustellen vor, während
und nach dem Platzieren des Rohchips innerhalb der temporären Packung.
Durch Kontrolle des Rohchips bei verschiedenen Stadien der Montage,
können
Rohchips, welche nicht sauber ausgerichtet oder positioniert sind, neu
positioniert werden, um die Anzahl an elektronischen Kontakten zwischen
den Rohchip-Verbindungsfeldern und den elektrischen Zwischenverbindungen
der temporären
Packung zu maximieren.
-
Es
ist immer noch ein weiteres Ziel der Erfindung, vorzugsweise vielfache
Kameras zu verwenden, um ein genaues Platzieren des Rohchips in
der temporären
Packung auf eine kontinuierliche Weise zu erleichtern, wodurch die
Effizienz der Herstellungslinie erheblich erhöht wird, und die Anzahl von Packungen
erhöht
wird, bei denen Durchgängigkeit festgestellt
wird.
-
Es
ist immer noch ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung
bereitzustellen zur Platzierung von Rohchips in temporären Packungen,
wobei Packungen getragen werden auf Trägern wie etwa Schlitten oder
Wannen, die entlang eines Weges geschickt werden durch eine vorherbestimmte
Montage-/Demontage-Position.
Ein Träger
beinhaltet vorzugsweise einen Körperabschnitt
und wenigstens eine Seitenschiene mit einer Vielzahl von beabstandeten Öffnungen
darin. Der Träger
kann gebildet sein aus Plastik oder aus Metall. Die Vorrichtung
beinhaltet weiter einen Registrierungsmechanismus, der bewirkt,
dass jede temporäre
Packung in der vorherbestimmten Montage-/Demontage-Position platziert wird,
um zu ermöglichen,
dass der integrierte Schaltkreisrohchip darin genau positioniert
wird.
-
Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode
und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche vorher gespeicherte
Rohchipcharakteristika verwendet für einen Rohchip in einer bekannten
temporären
Packung und in einem bekannten Schlitten, um den elektronischen
Rohchip und die temporären
Packungen voneinander zu demontieren auf Grundlage von vorherbestimmten
Parametern, und um den Rohchip entsprechend zu klassifizieren.
-
Entsprechend
genaueren Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein Montagesystem
bereitgestellt, um Rohchip-Verbindungsfelder in elektronischem Kontakt
mit elektrischen Zwischenverbindungen von temporären Packungen zu platzieren.
Sobald die Rohchip-Verbindungsfelder in Kontakt mit den elektronischen
Zwischenverbindungen stehen, kann die temporäre Packung in einen Standardgeräte tester
platziert werden und umfangreichen Test unterworfen werden. Solche
Tests beinhalten Einbrenntests und dergleichen, um verschiedene
Rohchipcharakteristika festzustellen und Ausschuss auszusondern.
Diese Charakteristika, was nicht limitierend gemeint ist, beinhalten
die Qualität
des elektrischen Kontakts zwischen dem Rohchip und der temporären Packung
zusätzlich
zum Klassifizieren des Rohchips in der temporären Packung auf Grundlage von
Geschwindigkeitscharakteristika.
-
Die
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet nach den Ansprüchen
1 und 4 ein System, welches einen Rohchip aufgreift und auf einem
Rohchip-Invertierer platziert. Der Rohchip wird dann invertiert
und im Blickfeld einer groben Rohchipkamera platziert, welche ein
Bild des Rohchips aufnimmt. Unter Verwendung einer Positionsrückmeldung
von dem groben Rohchipbild ergreift ein Roboter mit einem primären Greifer
mit einer Rückhaltevorrichtung,
die daran befestigt ist, wieder den Rohchip. Der Rohchip wird dann
zu einer feinen Rohchipkamera durch den Roboter überbracht, und vielfache Bilder
werden aufgenommen. Während der
Rohchip von den Rohchipkameras lokalisiert wird, wird ein Prozessträger, der
eine Vielzahl von temporären
Packungen enthält,
gleichzeitig indiziert, um eine temporäre Packung in einer vorherbestimmten
Montage-/Demontage-Position entlang eines Förderers zu platzieren. Ein
elektrischer Sockel wird dann in die temporäre Packung eingesetzt zum Testen
auf Durchgängigkeit.
-
Ein
grobes temporäres
Packungsbild wird dann von der temporären Packung aufgenommenen und
verwendet, um eine grobe Lokalisierung der temporären Packung
an der Montage-/Demontage-Position zu bestimmen. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
kann ein Laser-Höhensensor
verwendet werden, um die Höhe
der temporären
Packung an der Position zu bestimmen bevor feine Packungsblockbilder
aufgenommen werden, um die Kammer in Fokussierung zu halten. Eine
feine temporäre
Packungskamera wird dann über
den ausgewählten elektrischen
Zwischenverbindungen der temporären Packung
bei der Montage- /Demontage-Position
positioniert, und mehrfache feine Bilde der temporären Packung
werden ebenfalls aufgenommen.
-
Der
Rohchip und die Rückhaltevorrichtung werden
dann durch einen primären
Greifer zu der vorbestimmten Montage-/Demontage-Position transferiert.
Der Roboter richtet den Rohchip und die temporäre Packung aus unter Verwendung
der feinen temporären
Packungs- und feinen Rohchip-Bildern, und drückt den Rohchip, die Rückhaltevorrichtung und
die Packung zusammen, um eine montierte Packung zu bilden.
-
Während des
Montage-Prozesses steuert der Roboter möglichst kleine programmierte
Baugruppeneingriffshöhen
an und testet die komplette Baugruppe auf Durchgängigkeit. Wenn Durchgängigkeit
bestätigt
ist, gibt der Roboter die Rückhaltevorrichtung
und den Rohchip frei. Falls die Durchgängigkeit nicht festgestellt
ist, erhöht
der Roboter bis zu einer maximal programmierte Krafteinstellung.
Falls immer noch keine Durchgängigkeit
festgestellt wird, werden die Rückhaltevorrichtung
und der Rohchip aus der temporären
Packung entfernt. Eine neue temporäre Packung wird an der vorherbestimmten Montageposition
platziert, und das feine Bild des Rohchips, das grobe Bild der Packung
und das feine Bild der temporären
Packung werden nochmals aufgenommen. Der Rohchip und die neue temporäre Packung
werden dann neu montiert und nochmals getestet.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung fährt
der Roboter herunter bis ein physikalischer Kontakt zwischen dem
Rohchip und der temporären
Packung hergestellt ist. Nachdem physikalischer Kontakt hergestellt
ist fährt der
Roboter zu einer minimalen programmierten Baugruppeneingriffshöhe. Der
primäre
Greifer gibt den Rohchip und den Deckel oder eine andere Rückhaltevorrichtung
frei und zieht sich zu einer Warteposition zurück. Die elektrische Durchgängigkeit
der Baugruppe wird getestet. Wenn die Baugruppe elektrische Durchgängigkeit
zwischen dem Rohchip und der temporären Packung aufweist, wird
der Prozess vervollständigt.
Wird keine elektrische Durchgängigkeit
festge stellt, holt der primäre
Greifer den Rohchip und die Rückhaltevorrichtung
zurück
und wartet auf einen Befehl des Bedieners. Der Bediener kann auswählen, die
momentane temporäre
Packung nochmals zu versuchen, die nächste Packung zu verwenden
oder den Rohchip vom System zu trennen und den nächsten Rohchip zu verwenden.
-
Jegliche
elektromechanische Vorrichtung, welche in der Lage ist Komponententeile
von einer Position zu einer anderen zu transferieren kann in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Transfervorrichtung jedoch ein Roboterarm. Die Vorrichtung weist
einen Steuermechanismus auf, der einen Mikroprozessor und zugehörige Programmroutinen
beinhaltet, die selektiv den Roboterarm (i) steuern, um den primären Greifer
zu bewegen, um eine Rückhaltevorrichtung
aufzugreifen und zu einer Deckelzubringerstation, um einen Deckel
aufzugreifen, (ii) um den primären
Greifer zusammen mit dem Deckel und der Rückhaltevorrichtung zu bewegen,
um den Rohchip aufzugreifen, gefolgt vom Fotografieren durch die
grobe Rohchipkamera, (iii) um den primären Greifer zusammen mit dem
Deckel und dem Rohchip zu einer Position zu bewegen, um durch feine
Rohchipkamera fotografiert zu werden, und, (iv) um den Deckel und
den Rohchip zu einer vorherbestimmten Montage-/Demontage-Position zu bewegen, die
entlang des Förderers
gelegen ist.
-
Die
Steuerroutinen bewirken außerdem,
den primären
Greifer zu der vorherbestimmten Montage-Position zurückzubringen
und den Rohchip und die Rückhaltevorrichtung
zurückzuholen
in dem Fall, dass keine Durchgängigkeit
mit der temporären
Packung festgestellt wird. Der primäre Greifer kehrt dann zurück, um einen
zweiten Deckel auszuwählen, eine
andere Rückholvorrichtung
und einen zweiten Rohchip, während
der Träger
gleichzeitig registriert wird, um die nächste temporäre Packung
des Trägers
in der vorherbestimmten Montage-/Demontage-Position entlang des Weges zu platzieren.
Der Montage-Prozess fährt
auf diese Weise fort.
-
Ein
anderer Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Demontage des elektronischen Rohchip und der temporären Packung
auf Grundlage von vorherbestimmten Parametern oder Charakteristika.
Der Demontage-Prozess geschieht
auf eine Weise, die im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Montage-Prozess
ist. Insbesondere nähert
sich ein Träger,
der eine Vielzahl von temporärer
Packung beinhaltet, der vorherbestimmten Montage-/Demontage-Position. Jede Packung enthält einen
elektronischen Rohchip, welcher umfangreichen Tests unterworfen
worden ist. Der primäre
Greifer zieht den elektronischen Rohchip zurück und invertiert den Rohchip
unter Verwendung des Rohchip-Invertierers.
Ein Deckelpositionierer ähnlich zu
dem, der verwendet worden ist zur Montage, wird verwendet, um den
Deckel an einer bekannten Stelle zu platzieren. Der Rohchip wird
so von der temporären
Packung getrennt.
-
Das
Vorhergehende hat einige der vorrangieren Ziele der vorliegenden
Erfindung dargelegt. Diese Ziele sollten eher illustrativ verstanden
werden für
einige der markanten Merkmale und Anwendungen der Erfindung. Viele
andere nützliche
Ergebnisse können
erhalten werden, indem die offenbare Erfindung auf eine verschiedene
Weise angewendet wird, oder indem die Erfindung, wie beschrieben
wird, modifiziert wird. Dementsprechend können andere Ziele und ein besseres
Verständnis
der Erfindung erlangt werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Für ein vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile sollte Bezug genommen
werden auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den angehängten Zeichnungen,
in welchen:
-
1A ist
eine Draufsicht eines Montage-/Demontage-Systems zur automatischen
Positionierung von Rohchips innerhalb von temporären Packungen in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
1B–1C sind
Seitenansichten des Montage-/Demontage-Systems, das in 1A gezeigt
wird;
-
2A–2B sind
Seiten- bzw. Draufsichten der Packungszuführer zur Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
3A–3C sind
Seitenansichten einer Halbleiter-Handhabungsbasis mit einem Transfermechanismus,
der geeignet ist zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist
die Seitenansicht einer groben Rohchipkamera, welche in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann;
-
5A–5B sind
Vorder- und Seitenansichten eines primären Greifers eines Roboterarms;
-
6 zeigt
einen Klemmen-Wannen-Zubringer zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung;
-
7A–7B zeigen
Drauf- bzw. Seitenansicht einer Deckelzuführstation, die geeignet ist zur
Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
7C ist
eine vergrößerte Ansicht
des Deckelkarussells, das in 7A gezeigt
ist;
-
8A–8B sind
Drauf- bzw. Seitenansichten eines Deckelpositionierers, welcher
geeignet ist zur Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
9 ist
eine Draufsicht von verschiedenen Komponenten eines Registrierungsmechanismus
zur Verwendung zur exakten Positionierung des Schlittens in der
Montage-/Demontage-Station der Vorrichtung;
-
10 zeigt
eine grobe temporäre
Packungskamera zur Verwendung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
-
11A–11B zeigen Seitenansichten einer feinen temporären Packungskamera
und einen zweiten Greifer, welche geeignet sind zur Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
-
12A–12B zeigen einen Klammerlösemechanismus in einer abgesenkten
Position, welcher geeignet ist zur Verwendung in dem Demontage-Prozess der vorliegenden
Erfindung; und
-
13 zeigt
einen zweiten Invertierer und Rohchip-Positionierer zur Verwendung
in dem Demontage-Prozess der vorliegenden Erfindung.
-
Ähnliche
Bezugszeichen beziehen sich auf ähnliche
Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Das
erfinderische Verfahren und die Vorrichtung werden nun beschrieben
werden in Verbindung mit der kontinuierlichen Positionierung von
integrierten Schaltkreisrohchips innerhalb von temporären Packungen.
Es sollte verstanden werden, dass für diesen Zweck die Verwendung
der Erfindung nur beispielhaft verstanden wird und dass die Techniken
und Mechanismen, die hierin beschrieben sind, immer verwendet werden
können,
wenn verlangt ist, Rohchips exakt zu positionieren, zu verbinden
oder zu befestigen.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform
werden eine Methode und eine Vorrichtung bereitgestellt zum automatischen
Positionieren von Rohchips innerhalb von temporären Packungen, um umfangreiches
Testen zu erleichtern. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet
die Vorrichtung 10 im Allgemeinen eine Oberfläche 42,
einen programmierbaren Roboterarm 12, welcher vorzugsweise
drei Arme 12a, 12b und 12c beinhaltet,
eine Halbleiterschreibenzuführstation 14,
einen Rohchip-Invertierer 16,
eine grobe Rohchipkamera 24, eine Deckelzuführstation 22,
einen Deckelpositionierer 26, eine feine Rohchipkamera 30,
eine vorherbestimmte Montage-/Demontage-Position 28, einen
Klemmen-Wannen-Zubringer 50 und grobe und feine temporäre Packungskameras
(nicht gezeigt in 1A). Die Montage-/Demontage-Position 28 ist
entlang eines Förderers 36 platziert,
der einen Träger
entlang eines linearen Weges fördert,
der durch einen Pfeil 34 angezeigt ist, zwi schen einer ersten
Position entsprechend einem Einlass 38 und einer zweiten
Position entsprechend einem Auslass 40. Der Rohchip, die
Rückhaltevorrichtung
und die temporäre
Packung werden an der Montage-/Demontage-Position 28 montiert,
wie hierin genauer beschrieben werden wird.
-
Es
soll verstanden werden, dass jeder Träger in die Vorrichtung an dem
Einlass 38 eintritt und dann entlang des Weges fährt zur
Montage-/Demontage-Position 28, wo die Rohchips innerhalb
der Packungen in dem Träger
positioniert sind. Die Durchgängigkeit
zwischen dem Rohchip und der temporären Packung wird vorzugsweise
an der Montage-/Demontage-Position 28 ausgewertet. Danach
wird der Träger
durch den Auslass 40 befördert, und der Rohchip wird
dann zusätzlichen
Tests unterworfen.
-
Obgleich
nicht im Detail in 1A gezeigt, ist es gewünscht, dass
eine Vielzahl von Trägern,
von denen jeder eine Anzahl von temporären Packungen trägt, kontinuierlich
zu einem Förderer 36 zugeführt werden.
Während
des nicht begrenzend gemeint ist, kann dies erreicht werden durch
die Verwendung eines Trägereinlassaufzugs 38a und
eines Trägerauslassaufzugs 40a.
Ein neuer Träger
wird an dem Trägereinlass
zugeführt,
nachdem alle Packungen in einem vorhergehenden Schlitten, der an
der Montage-/Demontage-Position 28 platziert ist, registriert worden
sind durch die vorherbestimmte Position 28. Der Rohchip
und die Rückhaltevorrichtungen
wie z.B. Deckel und/oder Klammern werden dann zu den Packungen in
dem neuen Träger
zugeführt.
Passende Sensoren und Registrierungsbaugruppen sind an dem Einlass 38 und
dem Auslass 40 des Förderers 36 platziert,
um die Bewegung des Trägers
darauf zu steuern.
-
Förderer wie
solche, die von Flexible Technology in Richardson, Texas, hergestellt
werden, sind geeignet zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung.
Andere Förderer
wie z.B. Flachriemenförderer, Zahnriemenförderer,
Hubbalkenmechanismen und dergleichen sind ebenfalls geeignet zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Der Förderer wird gesteuert durch
einen geeigneten elektri schen Motor und Getriebemechanismus wie
diese im Stand der Technik gut bekannt sind.
-
Wie
oben im Allgemeinen beschrieben, werden eine Vielzahl von Kameras
verwendet in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, um eine genaue Platzierung des Rohchips
innerhalb der temporären
Packung zu gewährleisten.
Während
es nichts limitierend gemeint ist, verwendet eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung fünf
Kameras oder Bilderzeuger. Wie offensichtlich werden wird, wird
eine erste Kamera verwendet, um die ursprüngliche Position einer Halbleiterscheibe
und eines individuellen Rohchips zu lokalisieren bevor der Rohchip bewegt
wird. Zwei zusätzliche
Kameras werden verwendet, um den Rohchip zu lokalisieren, und die
verbleibenden zwei Kameras werden verwendet, um die temporäre Packung
oder Prüfling
zu lokalisieren. Die vorliegende Erfindung verwendet grobe Kameras, um
den Rohchip und die allgemeinen Positionen des Prüflings zu
lokalisieren derart, dass der Rohchip und der Prüfling jeweils in entsprechenden
Blickfeldern der feinen Kameras positionieren werden können. Vorzugsweise
weisen die Kameras Blickfelder im Bereich von ungefähr 0,0020'' auf. In einer alternativen Ausführungsform
werden drei Kameras benutzt, nämlich
eine erste Kamera, um die Position einer Halbleiterscheibe und eines
individuellen Rohchips zu lokalisieren, eine Rohchipkamera und eine
Kamera für
die temporären
Packungen.
-
Das
grundsätzliche
Verfahren des automatischen Rohchip-Positionierungsgerätes kann
nun beschrieben werden. Es wird nun Bezug genommen auf die 1A–1C,
in welchen ein Montagesystem 10 zum automatischen Positionieren
von Rohchips innerhalb von temporären Packungen in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Halbleiterscheiben,
welche vorher getestet worden sind, um einen Rohchip von einer Halbleiterscheibenkarte
oder einem Farbpunkt auszuwählen,
werden in der Halbleiterscheibenzuführstation 14 positioniert.
Die Halbleiterscheiben können
vorher aufgeteilt worden sein in individuelle Rohchips.
-
Alternativ
können
getrennte Rohchips zu der Halbleiterscheibenzuführstation 48a–48c zugeführt werden.
-
2A–2B zeigen
Seitenansichten eines 2 × 2''-Rohchip-Packungs-Zubringers 48b. Der Rohchip-Packung-Zubringer 48b beinhaltet
einen Rohchip-Packungs-Einlass 60 und
einen Auslass 64, einen Rohchip-Zubringer 62 und
einen pneumatischen Zylinder 64. Alternativ kann ein 4 × 4''-Rohchip-Packungs-Zubringer verwendet werden oder, wie
in 1A gezeigt, ein 2 × 2''-Rohchip-Packungs-Zubringer 48b und
ein 4 × 4''-Rohchip-Packungs-Zubringer 48a können verwendet
werden. Die Rohchip-Packungs-Zubringer 48b sind besonders
geeignet zur Verwendung in der Erfindung, wenn abgetrennte Rohchips
zur Vorrichtung 10 zugeführt werden. Packungen werden
im Einlass 60 platziert, und eine Packung wird dann auf
den Zubringer 62 bewegt durch pneumatische Zylinder 64 in
der Arbeitszelle. Rohchips werden dann in die Packungen platziert
oder daraus herausgenommen. Wenn der Prozess abgeschlossen ist,
wird der Zubringer 62 durch den pneumatischen Zylinder 64 zur
Ausgabestation 66 bewegt.
-
Alternativ
kann eine Halbleiterscheibenhantierungsbasis 170 wie in 3A–3C benutzt werden,
wenn die Rohchips in Form von Halbleiterscheiben zugeliefert werden.
Eine erste Kamera 20, wie in 1A gezeigt,
wird vorzugsweise über
der Position 18 positioniert. Die Position 18 entspricht
einer Rohchiptransferposition. Die erste Kamera 20 ist vorzugsweise
positioniert, um herunter zu schauen auf den Bildrahmen und die
Halbleiterscheibe. Die erste Kamera 20 bestimmt zuerst
die genaue Position der Halbleiterscheibe und des Filmrahmens durch Betrachten
von kombinierten Markierungen oder von Bezugsmarkierungen auf der
Halbleiterscheibe. Die Kamera nimmt dann ein Bild von jedem Rohchip
auf, um sicherzustellen, dass der Rohchip vorhanden ist, um sicherzustellen,
dass kein Farbfleck auf dem Rohchip vorhanden ist, und um die exakte
Position des Rohchips zu lokalisieren, um jeder Änderung in der Position Rechnung
zu tragen, wenn der Filmrahmen gedehnt wird.
-
Der
in 3A–3C gezeigte
Rohchiptransferarm 70 der vorliegenden Erfindung greift
einen Rohchip an der Position 18 auf und platziert den Rohchip
auf dem Rohchip-Invertierer 16. Der Rohchip wird dann durch
Rohchip-Invertierer 16 invertiert, auf einem Rohchip-Sockel 74 platziert
und in das Blickfeld der groben Rohchipkamera 24 gebracht.
Währenddessen
das nichts limitierend gemeint ist, wird der Rohchip von der Halbleiterscheiben-Hantierungsbasis 170 oder
dem Rohchip-Packung-Zubringer 48b aufgegriffen unter Verwendung von
Unterdruckhülsen
und pneumatischen Zylindern. Die Zylinder werden zurückgeführt auf
solch eine Weise, dass der Rohchip transportiert wird und auf Rohchip-Invertierer 16 platziert
wird.
-
Die
grobe Rohchipkamera 24 wird vorzugsweise auf der Oberfläche 42 platziert
hinter der Deckelzuführstation 22.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet die grobe Rohchipkamera 24 eine
CCD-(Charge Coupled Device)-Kamera 80, eine Linse 82 und
ein Prisma 72. Die grobe Rohchipkamera 24, welche
vorzugsweise hinter der Zuführstation 22 platziert
ist, schaut herauf zu dem Rohchip durch das Prisma 72 an
den Rohchip-Invertierer 16, um die allgemeine Position
oder Ort des Rohchips zu bestimmen, so dass der Roboter 12 unter
Verwendung des Greifers 52 den Rohchip in dem Blickfeld
der feinen Rohchipkamera 30 platzieren kann. Bevor die
grobe Rohchipkamera 24 ein Bild aufnimmt, wird der Rohchip
vorzugsweise mit einer Hintergrundbeleuchtung beleuchtet. Die grobe
Rohchipkamera 24 nimmt dann ein Bild des Rohchips an der
Invertiererstation 22 auf.
-
Das
grobe Rohchipbild wird unter Verwendung eines Computerprogramms
analysiert, um die grobe Position des Rohchips zu bestimmen. Ein
Ortungsgerät
wird verwendet, um den Schwerpunkt des Rohchips zu lokalisieren,
welcher auf dem Sockelrahmen 74 gehalten wird. Das Ortungsgerät analysiert
das binäre
(schwarz/weiß)
Bild des Rohchips und des Sockels. Auf Grundlage der Position des Schwerpunktes
wird ein Kantensuchlineal verwendet in negativer Y-Richtung (weg
von dem Sockelarm), um die untere Kante des Rohchips zu lokalisieren, wie
in dem Sichtfenster dargestellt. Ein Liniensuchalgorithmus wird
dann verwendet an der unteren Kante des Rohchips, um den Winkel
der unteren Rohchipkante zu lokalisieren.
-
Die
Größe des Rohchips
ist vorzugsweise bekannt und in dem Datensatz (IGES-Format insbesondere)
gespeichert, das mit dem Rohchip assoziiert ist. Ein Kantensuchlineal
wird verwendet in der negativen X-Richtung relativ zum Betrachtungsfenster.
Das Kantensuchlineal beginnt im Schwerpunkt des Rohchips und wird
verwendet, um eine Kante des Rohchips zu lokalisieren, die senkrecht
zur obigen Kante ist. Ein Liniensuchalgorithmus wird verwendet an
der senkrechten Kante, um den Winkel der Seitenkante zu lokalisieren.
Wenn einmal der Winkel und der Ort von zwei senkrechten Seiten des Rohchips
bestimmt sind, werden zwei Kantensuchlineal über das Bild platziert. Ein
Lineal wird über
den Rohchip platziert, um die Breite des Rohchips zu messen. Das
zweite Lineal wird senkrecht zu dem ersten Lineal platziert, um
die Länge
des Rohchips zu finden, um die genaue Größe des Rohchips zu bestimmen.
Die Mittelposition des Rohchips wird berechnet unter Verwendung
des Mittelwertes der oben erhaltenen Winkel.
-
Unter
Verwendung von Positionsrückführungsdaten
von dem Computer und dem groben Rohchipbild richtet der Roboter 12 dann
den primären
Greifer 52 zu dem Rohchip. Wie in den 5A–5B gezeigt,
beinhaltet der primäre
Greifer vorzugsweise eine Unterdruckhülse 90, einen linearen
Greifer 92 und Saugkappen 92. Der primäre Greifer 52,
welcher eine daran befestigte Rückhaltevorrichtung
aufweist, zieht den Rohchip zurück.
Während
es nicht limitierend gemeint ist, kann die Rückhaltevorrichtung eine Klammer
und einen Deckel, eine Schraube oder eine Kombinationen davon sein. Wenn
Deckel verwendet werden mit Klammern als die Rückhaltevorrichtung, wählt der
in 7A–7B Deckeltransferarm 54 einen
Deckel von der Deckelzuführstation 22 aus
und bringt den Deckel zu einem mechanischen Ausrichter 26.
Der Deckelausrichter 22 wird verwendet, um Deckel an eine
bekannte Stelle zu platzieren.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
trägt die
Deckelzuführstation 22 eine
Vielzahl von Deckeln in mehreren Stapeln auf einem drehbaren Karussell 100,
das in 7A gezeigt ist. Wenn die Deckel
aus jedem Stapel in dem Karussell verbraucht sind, dreht sich das
Karussell 100, um einen neuen Stapel zu dem Deckeltransferarm 54 zu
bringen. Wenn alle Stapel des Karussells 100 verbraucht
sind, kann das Karussell 100 weggedreht werden von dem
Deckeltransferarm 54, und ein neues Karussell vorgesehen werden.
-
7A–7B zeigen
die Deckelzuführstation 22,
während 7C eine
Draufsicht zeigt von einem Deckelkarussell 100 zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
oben erwähnt,
wählt der
Deckeltransferarm 54 einen Deckel von der Deckelzuführstation 22 aus
und bringt den Deckel zu dem Deckelausrichter 26. 8A zeigt
eine Draufsicht des Deckelausrichters 26, während 8B eine
Seitenansicht des Deckelausrichters 26 zeigt. Der Deckelausrichter 26 beinhaltet
ein Unterdruckfutter 110, einen pneumatische Zylinder 112 und
einen Ausrichterblock 114.
-
Die
Klammer befestigt den Rohchip in der temporären Packung während des
Testens. Die Klammern, welche verschiedene Konfigurationen aufweisen
können,
sehen eine physikalische Verbindung vor von den Oberseiten temporären Packungen und
deren Unterseite. 6 zeigt einen Klammer-Wannen-Förderer,
der geeignet ist zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Insbesondere beinhaltet
ein Klammer-Wannen-Förderer 50 vorzugsweise
einen Aufzug 120, welcher einen Stapel von Klammer-Wannen
trägt zur Überbringung
an die Maschine. Jede Wanne wird individuell entfernt und in den
Arbeitsbereich des Roboters gezogen durch die (nicht gezeigt) Wannen-Überbringungsarme.
Der Klammer-Wannen-Förderer 50 wird
verschiedene Arten an Klipps verwenden durch Verwendung von optionalen
Klipp-Wannen. Die Rückhaltevorrichtung kann
eine Klammer und einen Rohchip beinhalten, eine Klammer, einen Deckel
und einen Rohchip oder eine Klammer-Deckel-Kombination, welche gebildet werden
als eine Einheit und verwendet werden in Verbindung mit einem Rohchip.
Vorzugsweise wird die Klammer jedoch durch den primären Greifer 52 aufgegriffen
vor dem Deckel oder dem Rohchip. Der Deckel wird auf dem Unterdruckfutter 110 platziert, das
in 8A und 8B gezeigt
ist. Der Deckel ist dem Unterdruckfutter 110 platziert.
Der pneumatische Zylinder wird betätigt, wodurch der Ausrichtungsblock 114 gegen
den Deckel gepresst wird. Diese Aktion bringt den Deckel in eine
Position, die "bekannt" ist für den Roboter 12.
Es soll erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht begrenzt
ist auf eine Rückhaltevorrichtung,
welche Klammern und Deckel beinhaltet. Jegliches Verfahren des Zurückhaltens
ist möglich.
Zum Beispiel können
Schrauben, Kleber oder dergleichen als Substitut oder zusätzlich zu
Klammern verwendet werden.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform muss
die Rückhaltevorrichtung
nicht aufgegriffen werden. Vielmehr kann die Rückhaltevorrichtung an der temporären Packung
befestigt sein oder ein integriertes Teil davon sein.
-
Nachdem
der Rohchip von dem primären Greifer 52 aufgegriffen
worden ist, wird der Rohchip dann zu der feinen Rohchipkamera 30 gebracht.
Der feine Rohchipkamera 30 wird vorzugsweise auf der Basis 42 nahe
dem Förderer 36 platziert,
so dass sie seitwärts
durch ein Prisma hinauf zu dem Rohchip gerichtet ist. Die Basis 52 der
Vorrichtung 10 kann konstruiert sein aus Metall, Granit
oder einem Vibrations-Isolationstisch. Die Basis 42 ist
jedoch vorzugsweise aus Granit gebildet. Eine Granitbasis sieht
Stabilität
vor, welche kritisch ist für
Präzision
und Genauigkeit. Die feine Rohchipkamera 30 bestimmt die
genaue Position des Rohchips und nimmt mehrfache Bilder des Rohchips
auf, so dass die Rohchip-Verbindungsfelder
und die elektrischen Zwischenverbindungen sauber ausgerichtet werden
können.
-
Genauer
wird der Rohchip befestigt und entgegengesetzte Ecken des Rohchips
werden der feinen Rohchipkamera 30 dargeboten. Die folgenden Algorithmen beschreiben
die Analyse, die durchgeführt
wird für
jede Ecke des Rohchips. Zuerst wird ein Bild von der Rohchip-Ecke
aufgenommen. Das binäre
Bild wird verwendet für
alle nachfolgenden Analyseschritte. Zwei Kantensuchlineal werden über die Breite
und die Höhe
des Bildschirms positioniert, um die Kanten der spezifizierten Rohchipmerkmale (Vbb-Ring,
Verbindungsfeld, usw.) zu lokalisieren. Wenn einmal die zwei Kanten
lokalisiert sind, werden Liniensuchalgorithmen an den Übergangspunkten der
Kanten der Rohchip-Merkmale platziert. Diese werden verwendet, um
den Winkel der Rohchip-Ecke zu lokalisieren. Diese Winkel und Punkte
werden verwendet, um mathematisch den Eckpunkt des Rohchips zu berechnen,
der in das Blickfeld der Kamera hineinreicht. Die X- und Y-Positionen
des Eckpunktes ist die einzige Information, die verwendet wird von dem
feinen Rohchipbild.
-
Wenn
einmal die X- und Y-Punkte von zwei entgegengesetzten Ecken bekannt
sind, werden zwei zusätzliche
Bilder aufgenommen, um genau den Winkel des Rohchips zu bestimmen.
Die Bilder werden aufgenommen, indem zwei entgegengesetzte Merkmale
des Rohchips vor der Kamera platziert werden. Die Merkmale sind
jedoch auf derselben Seite des Rohchips. Durch Lokalisieren von
zwei Punkten von der Ätzung
entlang derselben Seite des Rohchips kann der Winkel des Rohchips
relativ zu dem Winkel des Greifers berechnet werden.
-
Ein
Bild wird aufgenommen, und das binäre Bild wird verwendet für alle nachfolgenden
Analyseschritte. Ein Kantensuchlineal wird verwendet von der Oberkante
des Darstellungsfensters in der negativen Y-Richtung, um die Ätzung des
Rohchips zu lokalisieren. An dem Punkt, wo die Ätzung lokalisiert ist, wird
ein Liniensuchalgorithmus über
dem Bildschirm platziert senkrecht zu dem Kantensuchlineal um sicherzustellen,
dass die Kante des Rohchips lokalisiert worden ist. Diese Information
wird später verwendet,
um den Rohchip in genauer Ausrichtung mit den temporären Packungen
zu positionieren.
-
Während Bilder
aufgenommen worden sind durch die feine Rohchipkamera 30,
wird ein Prozessträger
oder Schlitten mit darin positionierten temporären Packungen in die Arbeitszelle
gebracht in der Richtung des Pfeils 34, der in 1 gezeigt ist. Der Träger wird entlang des Förderers 36 zwischen
dem Einlass 38 und Auslass 40 gefahren, aber positioniert,
um bei der vorherbestimmten Montage-/Demontage-Position 28 zu stoppen.
Passende Sensoren und Registrierungsbaugruppen sind an dem Einlass 38 und
an dem Auslass 40 des Förderers 36 angeordnet,
um die Bewegung der Träger
darauf zu steuern.
-
Jeder
Träger
oder Schlitten beinhaltet einen Körperabschnitt und ein Paar
von Seitenschienen. Die Seitenschienen beinhalten vorzugsweise eine Vielzahl
von beabstandeten Positionierungslöchern. Wie in 9 gesehen
werden kann, beinhaltet ein Registrierungsmechanismus 400 einen
Durchlass-Strahlsensor 402, der auf einer Schiene 404 des Förderers 36 montiert
ist und einen Verriegelungsmechanismus 32, der auf der
entgegengesetzten Schiene 406 getragen wird. Der Durchstrahlungssensor
beinhaltet einen LED und einen Fototransistor zum Zählen der
Anzahl von beabstandeten Positionierungslöchern in der Seitenschiene
des Trägers.
-
Wenn
eine vorherbestimmte Anzahl von Löchern gezählt worden ist, wird der Verriegelungsmechanismus 32 betätigt, um
einen Kolben 108 in eines der Positionierungslöcher zu
fahren, um den Schlitten in Position zu verriegeln. Solange die
Anzahl von Löchern
und ihre relative Beabstandung bekannt ist, ist es somit möglich, den
Registrierungsmechanismus 400 zu verwenden, um die selektive
Bewegung des Schlittens durch die Baugruppenstation zu steuern gleichgültig von
der Größe des Schlittens
oder der Anzahl der Packungen darin.
-
Jeder
Träger
trägt eine
Anzahl von temporären
Packungen. Zum Beispiel sind Träger,
die fünf oder
zehn temporäre
Packungen beinhalten, geeignet zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung. Während
die Anzahl von temporären
Packungen in einem Träger
variieren können,
und währenddessen es
nicht be grenzend gemeint ist, ist herausgefunden worden, dass vier
temporäre
Packungen in einem Träger
besonders gut geeignet ist zur Verwendung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung. Temporäre
Packungen werden vorzugsweise in einen Buchsenbehälter platziert,
um elektrischen Kontakt vorzusehen zwischen den temporären Packungen
und den Einbrenn-Tafel, Lasttafeln und dergleichen. Währenddessen
es nicht begrenzend gemeint ist, wird die Buchse in Position 28 vorzugsweise
angehoben, um elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Jedes Verfahren
zur Gewährleistung
des Kontakts ist jedoch ausreichend. Eine elektrische Buchse 162, die
in 12B gezeigt ist, wird dann in die temporäre Packung
eingesteckt zum Testen der Durchgängigkeit, um zu testen, dass
der Rohchip und die temporäre
Packung während
der Montage elektrischen Kontakt hergestellt haben. Jede Öffnung in
dem Schlitten beinhaltet ein Paar von Verriegelungsnuten, welche
die Rückhaltevorrichtungen
wie etwa Klammern, die an den Rohchips befestigt sind, an den temporären Packungen
in einem Schlitten befestigen.
-
Die
vorliegende Erfindung beinhaltet ein Computerkontrollsystem für allgemeine
Zwecke zum Steuern des Betriebs der Vorrichtung 10. Das
Steuerungssystem beinhaltet eine oder mehrere Workstations mit einem
Mikroprozessor mit zugehöriger
Speicherung, entsprechendem Betriebssystem und Steuerprogrammen,
und geeignete I/O-Vorrichtungen (wie etwa Tastatur, Maus, Display
und Drucker). Die Vorrichtung verwendet weiter vorteilhaft einen
Roboterarm, der gesteuert wird durch ein Computersteuerungssystem
für spezielle
Zwecke. Obgleich es nicht begrenzend gemeint ist, ist der Roboter
vorzugsweise ein Vier-Achsen-GANTRY-Roboterarm,
der im Handel erhältlich
ist von Adept Technology, Incorporated, in San Jose, California.
Der Rotoberarm wird gesteuert durch zugehörige Steuerungssoftware-Routinen,
die sequenzielle Bewegungen des Roboterarms in Übereinstimmung mit den Prozessschritten
bewirken.
-
Obgleich
es nicht im Detail gezeigt ist, soll anerkannt werden, dass die
verschiedenen Steuerungsmechanismen der Vorrichtung selektiv durch geeignete
Aktuatoren gesteuert werden unter der Steuerung von Softwareprogrammen,
die in den Steuerungsmikroprozessoren abgespeichert sind. Solche
Steuermechanismen sind im Stand der Technik gut bekannt.
-
Die
vorliegende Erfindung beinhaltet weiter zwei Kameras für temporäre Packungen
oder Prüflingkameras
wie in 10 und 11A dargestellt. Ein
grobes Bild der temporären
Packung wird durch die grobe Kamera 130 für die temporäre Packung, die
in 10 gezeigt ist, aufgenommen, um die temporäre Packung
in den Träger
zu lokalisieren. Die grobe Kamera 31 für die temporäre Packung
beinhaltet eine CCD (charge coupled device)-Kamera 132 und
Linsen 134. Das grobe Bild der temporären Packung wird analysiert,
um den groben Ort der temporären
Packung zu bestimmen. Während
es nicht begrenzend gemeint ist, wird die Höhe der temporären Packungen
vorzugsweise durch einen Laserhöhensensor
bestimmt, wie derjenige, der von OMROM hergestellt wird, der über der
temporären
Packung platziert wird.
-
Die
grobe Prüflingkamera 130 ist
vorzugsweise auf der Z-Achse des Roboterarms 12c angeordnet
und positioniert, um auf den Prüfling
oder die temporäre
Packung herunter zu sehen. Die grobe Prüflingskamera 130 bestimmt
die allgemeine Position des Prüflings
in dem Träger,
so dass die feine Prüflingkamera 140 sich
zur richtigen Position bewegen kann.
-
Ein
Bild wird durch die Kamera 140 aufgenommen, und das binäre Bild
wird verwendet für
alle nachfolgenden Analyseschritte. Sechs Lineale werden verwendet
beginnend an der Oberseite des Blickfensters in der negativen Y-Richtung.
Wenn einmal die Lineale positioniert sind, wird der nächste Übergang
genommen als die Hauptlinie der elektrischen Zwischenverbindungen
der temporären
Packung. Ein Liniensuchalgorithmus wird senkrecht zu den Linealen
an dem Übergangspunkt
platziert, um den Winkel der Hauptlinie der elektrischen Zwischenverbindungen
zu lokalisieren. Von dem Daten-(IGES)-Satz, sind die folgenden Parameter
bekannt: (a) die X-Richtung zwischen der Bezugsmarke und der Haupt linie
der temporären
Packung und (b) die Seite der temporären Packung, wo die Bezugsmarke
platziert ist.
-
Ein Übergangssuchlineal
ist über
der Packung platziert, um die Bezugsmarke zu lokalisieren. Ein Punktsuchalgorithmus
wird um die Bezugsmarke platziert, um den Bezugsschwerpunkt genau
zu lokalisieren. Wenn einmal der Schwerpunkt lokalisiert ist, wird
der Mittelpunkt der temporären
Packung und der Ort der elektrischen Zwischenverbindungen, mit denen
der Rohchip ausgerichtet ist, berechnet unter Verwendung der Datensatzinformation.
-
Unter
Verwendung der groben Bildanalyse der temporären Packung und der Höhensensorsergebnisse
wird die feine Kamera 140 für die temporäre Packung
oder den Prüfling,
wie in 11A und 11B dargestellt, über den
ausgewählten
elektrischen Zwischenverbindungen positioniert unter Verwendung
des Roboterarms 12. Die feine Prüflingkamera 140 ist
auf der Z-Achse des Roboterarms 12 platziert und sieht
herunter auf den Prüfling.
Die feine Prüflingkamera 140 bestimmt
den genauen Ort des Prüflings,
so dass die elektrischen Zwischenverbindungen und die Verbindungsfelder
des Rohchips genau mit dem Prüfling
ausgerichtet werden können. Die
feine Prüflingkamera 140 nimmt
vorzugsweise wenigstens ein Bild von jedem Ende des Prüflings auf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist auch ein zweiter Greifer 142, wie z.B. derjenige, der
in 11A und 11B gezeigt
ist. Der sekundäre Greifer 142 beinhaltet
eine Unterdruckhülse,
einen linearen Gleiter und einen pneumatischen Zylinder und wird
verwendet, um die Rohchips zu transferieren, die zu den Rohchippackungszubringern 48a–48c gebracht
werden.
-
Der
Roboter 12 bewegt die feine Kamera 140 für die temporäre Packung über vom
Benutzer definierten elektrischen Zwischenverbindungen. Wenn die
temporäre
Packung entsprechend in Spezifikationen gebaut ist, und die grobe
Platzierung der temporären
Packung erfolgreich war, sollten die ausgewählten elektri schen Zwischenverbindungen
in der Mittelpunkt des Blickfeldes der feinen Prüflingkamera 140 platziert
sein.
-
Ein
Bild wird aufgenommen von den elektrischen Zwischenverbindungen,
und eine Kopie des Bildes wird erzeugt. Die zweite Kopie des Bildes
wird zu dem Originalbild vorzugsweise vier Mal "hinzugefügt". Dieses Verfahren wird als GRAYSCALE
ADDITION bezeichnet. Dies hat den Effekt der Isolation der temporären Packungsmerkmale
und des "Ausblendens" des Rests des Bildes.
Das modifizierte Graustufenbild wird dann zu einem binären Bild
umgewandelt. Ein Punktsucher wird über das gesamte Bild platziert,
um alle elektrischen Zwischenverbindungen in dem Bild zu lokalisieren.
Die elektrische Zwischenverbindung, die am Nächsten am Mittelpunkt des Bildes
gelegen ist, wird ausgewählt,
und ein Bogensuchkreis wird um diesen Punkt platziert mit demselben
Durchmesser wie die elektrischen Zwischenverbindungen. Dies lokalisiert
den Mittelpunkt der elektrischen Zwischenverbindung.
-
Unter
Verwendung der feinen Bilder der temporären Packung und der feinen
Bilder des Rohchips richtet der Roboter 12 den Rohchip
und die temporäre
Packung aus und drückt
die zwei zusammen, wodurch eine vervollständigte Baugruppe erzeugt wird. Während des
Montage-Prozesses fährt
der Roboter vorzugsweise zu einer minimalen programmierten Baugruppen-Eingriffshöhe und testet
die vollständige Baugruppe
auf Durchgängigkeit.
Wenn Durchgängigkeit
bestätigt
wird, gibt der Roboter dann die Rückhaltevorrichtung oder Vorrichtungen
und den Rohchip frei. Wenn jedoch keine Durchgängigkeit festgestellt wird,
erhöht
der Roboter bis zu einer maximalen programmierten Krafteinstellung.
Wenn Durchgängigkeit immer
noch nicht festgestellt wird, werden die Rückhaltevorrichtung und der
Rohchip von der temporären
Packung beseitigt. Eine neue Packung wird dann positioniert, die
feinen Bilder für
den Rohchip, die groben Bilder für
die temporäre
Packung und die feinen Bilder für
die temporäre
Packung werden wiederaufgenommen, und der Rohchip und die neue temporäre Packung
werden wieder montiert.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet der Montage-Prozess, dass der Roboter 12 angetrieben
wird bis physikalischer Kontakt hergestellt ist zwischen dem Rohchip
und der temporären
Packung. Nachdem physikalischer Kontakt hergestellt ist, fährt der
Roboter 12 zu einer minimalen programmierten Baugruppen-Eingriffshöhe. Der
primäre
Greifer 52 gibt den Deckel und/oder die Klammer und den
Rohchip frei und zieht sich dann zu einer Warteposition zurück. Die
elektrische Durchgängigkeit
der Baugruppe wird getestet. Wenn die Baugruppe elektrische Durchgängigkeit
aufweist zwischen dem Rohchip und der temporären Packung wird der Prozess
vervollständigt.
Wenn keine elektrische Durchgängigkeit
festgestellt wird, zieht der primäre Greifer 52 den
Rohchip, den Deckel und/oder die Rückhaltevorrichtung zurück und wartet
auf einen Befehl von dem Bediener. Der Bediener entscheidet dann,
ob die vorliegende Packung noch einmal versucht wird, ob die nächste Packung
verwendet wird, oder ob der Rohchip von dem System ausgeschieden
wird und der nächste
Rohchip verwendet wird.
-
Wie
erwähnt,
verwendet die vorliegende Erfindung zwei Sätze, um zu bestimmen, welche
Merkmale auf dem Rohchip und dem Prüfling lokalisiert werden und
zur Ausrichtung positioniert werden. Während es nicht begrenzend gemeint
ist, sind die Sätze
vorzugsweise IGES-Sätze.
Jedoch ist jeder Satz wie z.B. DXF oder dergleichen, der in der
Lage ist, CAD-Daten zu transferieren, geeignet zur Verwendung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Ein Satz ist für den Rohchip und der andere
ist für
den Prüfling
oder die temporäre
Packung. Jedes CAD-Programm ist geeignet zur Verwendung, um die
Zeichnungen zu erzeugen, aber Zeichnungen werden vorzugsweise in
dem Satz-Format abgespeichert.
-
Die
Zeichnungen von dem Prüfling
und dem Rohchip sollten zueinander spiegelbildlich sein, d.h., wenn
eine Zeichnung mit dem Gesicht nach unten über dem anderen platziert werden
würde,
sollten die ausgewählten
Merkmale miteinander in Übereinstimmung
stehen.
-
Durch
Aufnahmen von Bilder von den diagonalen Enden von sowohl dem Rohchip
und der temporären
Packung, und unter Verwendung eines Algorithmus kann ein Rohchip
so genau innerhalb einer temporären
Packung platziert werden mit einem Bruchteil der Zeit, die erforderlich
ist wie für
Techniken nach dem Stand der Technik. Zum Beispiel erfordern Techniken
nach dem Stand der Technik ungefähr
vier Minuten, um einen Rohchip in einer temporären Packung zu montieren. Die
vorliegende Erfindung ist in der Lage, einen Rohchip in einer temporären Packung
in ungefähr
30 Sekunden zu positionieren und tut dies auf eine Weise, die genauer
ist und zuverlässiger
ist als solche Techniken, die nach dem Stand der Technik verwendet
werden. Darüber
hinaus sehen die Verfahren und die Vorrichtungen nach der vorliegenden
Erfindung eine verbesserte Positionierung vor von den Rohchipverbindungsfeldern
relativ zu den elektrischen Zwischenverbindungen der temporären Packung
als dies unter Verwendung von Techniken nach dem Stand der Technik
erhalten wurde.
-
Die
vorliegende Erfindung beinhaltet außerdem einen Demontage-Prozess
zum Demontieren des Rohchips von der temporären Packung. Der Demontage-Prozess
ist im Wesentlichen entgegengesetzt zu dem Montage-Prozess. Die
Rohchips in den temporären
Packungen, die Tests unterworfen wurden sind, treten in die Demontagevorrichtung 13 in Schlitten
auf dem Förderer 36 ein,
wie in dem Montage-Prozess. Träger
werden registriert durch die Vorrichtung 10 und werden
bestimmt, um einer vorherbestimmten Demontage-Position 28 fortzufahren, wie
in dem Montage-Prozess.
-
Bezug
nehmend nun auf 12A–12B ist
ein Entklammerungsmechanismus 150 gezeigt. Der Entklammerungsmechanismus 150 ist
vorzugsweise entlang des Förderers 36 positioniert
nahe der vorherbestimmten Demontage-Position 28. Wie in 12A–12B gezeigt, beinhaltet der Entklammerungsmechanismus 150 einen
pneumatischen parallelen Backenaktuator 152, einen Klammerfreigebungsfinger 154,
einen pneumatischen Zylinder 158 und einen linearen Gleiter 160. 12A zeigt den Entklammerungsmechanismus 150 in
einer abgesenkten Position, in welcher die elektrische Testbuchse
sich von der temporären
Packung löst.
Vor der Entklammerung wird der primäre Greifer 52 in Kontakt
mit der Klemmer und/oder dem Deckel und dem Rohchip durch den Roboter 12 platziert.
Der Entklammerungsmechanismus, der vor der Entklammerung angehoben
wird, gibt die Klammer von der montierten Packung frei und wird
zu dem Klemmen-Wannen-Zubringer
zurückgeführt.
-
Die
Klammer, der Deckel und der Rohchip werden dann von der temporären Packung
von dem primären
Greifer 52 beseitigt und zu dem Demontage-Invertierer 44 bewegt,
der in 1 und 13 gezeigt
ist. Der Rohchip wird auf dem Demontage-Invertierer 44 platziert,
der ähnlich
ist zu dem Montage-Invertierer 16. Der invertierte Rohchip
wird dann wird invertiert derart, dass der Rohchip nach oben zeigt
auf den Demontageausrichter 46, der ähnlich dem Ausrichter 26 ist,
der in dem Montage-Prozess 26 verwendet wird.
-
Der
Rohchip wird zu einer der Demontagestationen 48a–48c bewegt
unter Verwendung des sekundären
Greifers 142 auf Grundlange von vorherbestimmten Charakteristika
des Rohchips. Zum Beispiel können
Rohchips mit einem gewissen Grad oder Qualität zur Station 48a transportiert
werden, während
Rohchips mit einer vorgesehenen Geschwindigkeitscharakteristik zur
Station 48b transportiert werden. Die Station 48c ist
im Allgemeinen reserviert für
Rohchips, die ausgesondert werden, z.B. Rohchips, die nicht minimalen
Charakteristika entsprechen. Auf diese Weise werden die Rohchips beseitigt
und entsprechend vorherbestimmten Charakteristika klassifiziert
zur späteren
Montage in Komponentenpackungen. Zusätzliche Stationen können ebenfalls
beinhaltet sein, um weiter zu kategorisieren oder die Rohchips zu
trennen basierend auf verschiedene Eigenschaften.
-
Nachdem
der Rohchip von dem Schlitten beseitigt ist und einer Inversion
durch den Invertierer 46 unterworfen ist, wird der Träger gleichzeitig
registriert derart, dass die nächste
Packung in dem Schlitten in die vorherbestimmte Demontagepo sition 28 bewegt wird.
Auf diese Weise ist der Demontage-Prozess kontinuierlich. Nachdem
alle Rohchips von dem Träger
beseitigt wurden, fährt
der Träger
entlang Förderer 36 zum
Auslass 40, während
der nächste
Träger in
den Einlass 38 eintritt.
-
Von
Fachleuten sollte verstanden werden, dass die oben offenbarten,
speziellen Ausführungsformen
auf einfache Weise als eine Grundlage zum Modifizieren oder Entwerfen
anderer Strukturen mit dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden selben
Zweck verwendet werden können.
Zum Beispiel können
andere bekannte Anwendungen für
diesen Typ der Technologie Flip-Chip-Rohchipverdrahtung enthalten, sind darauf
jedoch nicht begrenzt, sowie Chip-On-Board-Verdrahtung, alle hochgenauen Rohchipbefestigungsprozesse
und bekannte Rohchipbaugruppen unter Verwendung irgendeiner temporären Trägertechnologie.
Zusätzlich
liegt es innerhalb des Umfangs der Erfindung, den Rohchip in der Packung
derart zu montieren, dass Testen ausgeführt wird mit dem Rohchip in
einer aufrechten Position, anstatt in einer invertierten Position.
Der Rohchip kann dann invertiert werden während der Demontage oder alternativ
in einer aufrechten Position verbleiben.