DE69534124T2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Positionieren elektronischer Würfel in Bauteilverpackungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Positionieren elektronischer Würfel in Bauteilverpackungen Download PDF

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Description

  • 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.

Claims (10)

  1. Ein Gerät (10), welches aufweist: ein System (70) zum Aufgreifen und Platzieren eines Rohchips auf einem Rohchip-Invertierer (16); eine grobe Rohchip-Kamera (24) zum Aufnehmen eines Bildes des Rohchips in seinem invertierten Zustand; eine feine Rohchip-Kamera (30) zum Aufnehmen mehrfacher Bilder des Rohchips; ein Ablaufträger zum Aufnehmen einer Vielzahl von temporären Baugruppen, welche konstruiert sind, um indiziert zu werden, während der Rohchip durch die Rohchip-Kameras (30, 24) lokalisiert wird, um eine temporäre Baugruppe in einer vorbestimmten Montage-/Demontageposition (28) entlang eines Förderers (36) zu platzieren; eine grobe Temporäre-Baugruppen-Kamera (130) zum Aufnehmen eines Bildes der temporären Baugruppe; eine feine Temporäre-Baugruppen-Kamera (140), welche konstruiert ist, über den ausgewählten elektrischen Zwischenverbindungen der temporären Baugruppe bei der Montage-/Demontageposition positioniert zu werden, um mehrfache feine Temporäre-Baugruppen-Bilder aufzunehmen; und ein Roboter (12) mit einem primären Greifer (52) mit einer Erfassungseinrichtung, die daran befestigt ist, um den Rohchip zu erfassen, wobei der Roboter konstruiert ist, den Rohchip und die temporäre Baugruppe auszurichten unter Verwendung der feinen Temporären-Baugruppen-Bildern und der feinen Rohchipbilder und um den Rohchip, die Erfassungseinrich tung und die Baugruppe zusammenzudrücken, um eine montierte Baugruppe zu bilden.
  2. Ein Gerät gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Laser-Höhensensor zum Bestimmen der Höhe der temporären Baugruppe bei der Montage-/Demontageposition (28) bevor die feinen Baugruppenbilder aufgenommen werden, um die Kamera im Focus zu halten.
  3. Ein Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Roboter (12) weiter einen Roboterarm aufweist; und wobei der primäre Greifer (52) von dem Roboterarm getragen wird.
  4. Ein Verfahren, welches aufweist: Aufgreifen und Platzieren eines Rohchips auf einen Rohchip-Invertierer (16); Invertieren und Platzieren des Rohchips im Blickfeld einer groben Rohchip-Kamera (24); Aufnehmen eines Bildes des Rohchips mit der groben Rohchip-Kamera (24); Erfassen des Rohchips mit einem Roboter (12) mit einem primären Greifer (52) mit einer Erfassungsvorrichtung, die daran befestigt ist, unter Verwendung einer Positionsrückkopplung von dem groben Rohchipbild; Darbieten des Rohchips vor einer feinen Rohchip-Kamera (140) durch den Roboter (12); Aufnehmen mehrfacher Bilder des Rohchips mit der feinen Rohchip-Kamera (140); Indizieren eines Ablaufträgers, welcher eine Vielzahl von temporären Baugruppen enthält, um eine temporäre Baugruppe in einer vorbestimmten Montage-/Demontageposition (28) entlang eines Förderers (36) zu platzieren, während der Rohchip durch die Rohchip-Kameras (30, 24) lokalisiert wird; Aufnehmen eines Bildes von der temporären Baugruppe mit einer groben Temporären-Baugruppen-Kamera (130); Verwenden des groben Temporären-Baugruppen-Bildes, um eine grobe Platzierung der temporären Baugruppe bei der Montage-/Demontageposition (28) zu bestimmen; Aufnehmen mehrfacher feiner Bilder von der temporären Baugruppe mit einer feinen Temporären-Baugruppen-Kamera (140), welche über den ausgewählten elektrischen Zwischenverbindungen der temporären Baugruppe bei der Montage-/Demontageposition (28) positioniert ist; Übertragen des Rohchips und der Erfassungseinrichtung durch den primären Greifer (52) an die vorbestimmte Montage-/Demontageposition (28); und Ausrichten des Rohchips und der temporären Baugruppe unter Verwendung der feinen Temporären-Baugruppen-Bilder und der feinen Rohchipbilder und Zusammendrücken des Rohchips, der Erfassungsvorrichtung und der Baugruppe, um eine montierte Baugruppe zu bilden.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, weiter umfassend das Bestimmen der Höhe der temporären Baugruppe bei der Position, bevor die feinen Baugruppen-Bilder aufgenommen werden, durch einen Laser-Höhensensor, um die Kamera im Focus zu halten.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend das Verfahren des Roboters zu einer minimalen programmierten Anordnungs-Verriegelungshöhe und Testen der vervollständigten Anordnung in Bezug auf elektrische Leitfähigkeit.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei, wenn elektrische Leitfähigkeit bestätigt wird, der Roboter (12) die Erfassungsvorrichtung und den Rohchip freigibt.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei, wenn elektrische Leitfähigkeit nicht hergestellt wird, der Roboter (12) auf eine maximale programmierte Krafteinstellung schrittweise zustellt, und wenn elektrische Leitfähigkeit immer noch nicht ermittelt wird, die Erfassungsvorrichtung und der Rohchip von der temporären Baugruppe beseitigt werden.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der primäre Greifer den Rohchip und die Erfassungsvorrichtung freigibt und sich zu einer Warteposition zurückzieht, bevor die vervollständigte Anordnung in Bezug auf elektrische Leitfähigkeit getestet wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei, wenn elektrische Leitfähigkeit nicht ermittelt wird, der primäre Greifer den Rohchip und die Erfassungseinrichtung zurückzieht.
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