专利名称：传送单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将多个物体(优选为片状半导体装置)从一个 工作台自动传送到另一工作台以进行处理的设备。更具体来说，所揭示 的设备能够传送片状半导体装置，无论装置的大小以及沿着工艺流程传 递装置的盘的矩阵如何。
背景技术：
在半导体制造中，完成的经组装半导体装置被承载在若干形式的储 存媒介中以便于下游的后端处理，例如对所制造装置的电测试、零件标 记以及视觉机械检査。由于大量生产的缘故，几乎所有此类下游处理都 是自动化的且以较高的速度实施。存在在组装期间用于半导体装置的数 种形式的储存媒介，值得注意的是管和标准盘的形式。标准盘由某一数 目的行和列的匣的矩阵组成，每一匣是用于半导体装置的固持地点。盘 媒介是用以承载特别需要彼此物理分离的半导体装置的精选储存形式。
此类装置的实例是方形扁平封装(Quad Flat Package, QFP)装置，所述 装置在其封装主体的所有四个侧面都具有引线。盘形式还是用于球栅阵 列(Ball Grid Array, BGA)和芯片级封装(Chip Scale Packaged, CSP) 装置的实际储存媒介，这归因于盘的匣经设计成确保位于封装的底面的 球和凸块受到保护。
对于承载在这些标准盘中的半导体装置，必须将装置从盘中取出以 允许进行电测试、视觉检査以及许多其它处理。因此，相对于盘的某种 形式的部分在外且部分在内(part out and part in)处置能力是在盘零件 处理设备中不可或缺的特征。为了将所制造的半导体装置从一个工作处 理台传送到另一工作处理台，通常采用传送单元，或称为拾取头(pick head)。已经发明出不同类型的拾取头来提高工作效率且面向各种半导体 装置。举例来说，Safabakhsh已关于拾取头申请了第5169196号美国专利 申请案。在这个所揭示的发明中，拾取头的工作面具有在待拾取物体的 外围边缘周围延伸的外部压力室(plenum)以及形成于待拾取物体上方 的拾取头中心的内部压力室，同时，将部分真空施加于内部压力室且将 压縮空气供应到外部压力室，所述压縮空气流过将内部压力室与外部压 力室分隔的支撑脊。因此，流过所述脊的空气产生薄空气膜以支撑拾取 的物体。
另一第6030013号美国专利申请案揭示用于以不接触的方式俘获和 输送受限的球形半导体集成电路的设备和方法。所述设备包含发散喷嘴 (diverging nozzle),其具有入口孔、形成于外部侧表面上的出口孔以及 内部侧壁，所述内部侧壁界定气体流过的大体球形物体截头圆锥状内部 通路。所揭示的设备可通过将所述设备定位在相对平衡位置而在发散喷 嘴处俘获受限的球形物体。
其它的第20020019074号美国专利公开案主张一种包括承载机构的 拾取装置，其使用收集件循序吸取电子芯片，直到通过从粘合带的背侧 使用针将芯片从粘合带剥离为止。
Tanae等人申请了关于一种承载单元的第20060138793号美国申请 案，所述承载单元能够使用吸取力承载物体并在预定地点放下承载的物 体。 '
然而，所有上文提到的发明都可进一步被改进，尤其是包含允许所 揭示的发明共同应用于拾取不同电子装置而不受约束限制的特征，所述 约束例如为对应传送盘的矩阵或布局、片状电子装置的大小或图案、传 送盘的所制造装置的相对位置等等。在半导体制造的领域中，需要具有 一种传送单元或拾取头，其适用于不同的传递管和盘系统以及在生产线 内制造的各种形式的电子装置。
发明内容
4本发明的总的目的是通过揭示一种通用传送单元而有助于盘零件的 处置，所述通用传送单元能够在具有不同数目行和列的较广范围的传递 盘中迎合具有不同大小的半导体装置。
本发明的另一目的是揭示一种传送单元，其能够在单个操作中以其 最优容量从一个处理台向另一处理台传送电子装置，无论传递盘的矩阵 以及电子装置的大小如何。
本发明的又一目的是提供一种片状电子装置单元，其能够通过使由 吸取开口处的不完全封闭引起的真空泄漏所产生的影响最小化而对所有 俘获的电子装置施加足够的真空和换气影响，尤其是待上举的装置在传 递盘中较分散的情况下。
本发明完全或部分满足了上述目的中的至少一者，其中本发明的一 个实施例包含一种用于上举和放下片状物体的传送单元，其包括中空 构造，其由顶部、底部和侧面界定，所述中空构造内形成有多个腔；一 群组的多个通孔，其位于所述构造的底面上且延伸到所述多个腔内；一 个或一个以上吸取构件，其分别与一个或一个以上腔相关联，借此经由 所述安装的吸取构件在底面的通孔处产生减小的压力，以用于在相反方 向上上举安置在大体靠近底面处的片状半导体装置并在撤销所产生的减 小的压力时放下片状半导体。
在另一优选实施例中，所揭示的传送单元可进一步包括移动部件， 其较优选附接到所述构造上，以用于操纵所述传送单元的移动。因此， 其使得能够在工作台之间传送片状电子装置。
可使中空构造的底面在界定通孔的区域周围凹入。通孔周围的凹入 边缘区域可大体上改进传送单元的真空吸取力。另一方面，实施例之一 可使底面在界定通孔的区域周围突出以形成升高的边缘，以使中空构造 与片状装置之间的接触面积最小化，以避免俘获的装置的碎裂。
根据优选实施例，所述多个通孔密集分布，沿着中空构造的中心线 形成一群组。然而，又一优选实施例可包括两个或两个以上群组的多个通孔，其沿着底面的外围位于构造的底面上且延伸到所述多个腔内。
为了经由所产生的减小的压力而产生足够的上举力，优选实施例中
的底面上的通孔的大小在0.1到5 mm的范围内。
同样，底面上的群组内的两个邻近通孔之间的距离优选在1到10 mm的范围内以沿着底面均匀分布上举力。
优选的是，构造中的每一腔与多个通孔相关联，且通孔的大小允许 所产生的减小的压力产生足够的吸取，以在传送片状物体期间将片状物 体牢固地固持或保持到底面上。
图1是传送单元的一个实施例的横截面图； 图2是图1所示的实施例中使用的中空构造的部分透视图； 图3展示用于沿着图1所示的实施例中的中空构造分布通孔的两个 不同的可用布局；
图4展示将图1的实施例并入制造设备以用于传送上举的片状电子 装置；以及
图5展示图1的实施例适合的用于上举分布在传递盘上的片状物体 的式样。
具体实施例方式
现在参看图式描述本发明的最优选实施例，其中相同参考标号指示 相同或功能上相似的元件。尽管论述特定配置和布置，但应了解，这仅 用于说明性目的。所属领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的精 神和范围的情况下可使用其它配置和布置。
在本文整个说明书中使用的例如"顶部"、"底部"、"侧面"、"垂直"、 "水平"、"中心"等方向性术语大体上指在制造过程中使用所揭示的发明 时本发明的相对方向。
在本文整个说明书中提到的传送单元可与其它术语互换使用，例如拾取头或成套拾取头(gang pick head)或通用拾取头。
本发明揭示一种用于上举和放下片状物体(200)的传送单元(100)， 其包括中空构造(110)，其由顶部(111)、底部(112)和侧面(113) 界定，所述中空构造(110)内形成有多个腔(118); —群组的多个通孔 (150)，其位于中空构造(110)的底面(112)上且延伸到所述多个腔(118) 内； 一个或一个以上吸取构件(300)，其分别安装在一个或一个以上腔 (118)上，借此经由安装的吸取构件(300)在底面(112)的通孔(150) 处产生减小的压力，以用于在相反方向上上举安置在相对靠近底面(112) 处的片状物体(200)并在撤销所产生的减小的压力时放下片状物体 (200)。图1中表示用以实行本发明并获得所提到的有益优点的实施例之 一。优选的是，所提到的片状物体是指半导体电子装置，例如计算机芯 片、装配有电子组件的整合电路和类似物。然而，也可使用所揭示的发 明上举其它非片状物体，尤其是重量轻或通孔处的处理能力足以支撑被 上举物体的重量的物体。
根据优选实施例，中空构造(IIO)由能够承受外部大气压和在传送 过程期间对其施加的内部真空吸取力两者的金属或合金制成。可能也可 利用具有高压力支持性质的聚合组合物来制造所述中空构造。重要的是 应注意，本发明中的中空构造(110)可适于例如正方形、矩形、圆形、 多边形或其组合的不同形状以执行所需功能。然而，所述中空构造较优 选为矩形的。
如上文中所陈述，所述构造中可用的中空空间优选被制成多个腔或 隔间(118)。中空构造(110)内的腔(118)经由通孔(150)连接到底 面(112),且朝向上面形成一个或一个以上开口 (119)的顶面(111) 延伸。可能也可经由使通孔彼此交联的预先制造的水平通道来互连同一 群组内的通孔。所述构造中可用的腔(118)的量可依据构造的形状、构 造的大小、通孔数目、可用的真空力以及其它相关因素而变化。优选的 是， 一旦将吸取构件(300)安装到每一腔上，就可将每一个别腔(但并非必要)彼此不透气地密封。通过此特征，单个腔和对应通孔(150)处 的真空泄漏将不会影响其它腔处的处理能力。因此，无论传递盘上物体
(200)的分布如何均维持足够的上举力来用于传送片状物体(200)。
而且，可不以单件形式制造中空构造(110)而是以数个外围零件的 组合形式制造。举例来说，在实践中，为了有助于在构造(110)内制造 封闭腔(118)，将中空构造分裂为上部和下部组装件，且在每一组装件 内刻出所述腔的一半。当上部和下部组装件气密密封在一起时，才在建 置的中空构造(110)内形成腔。
如图3说明，本发明中的通孔(150)可适于不同的图案或形状，但 其较优选为圆形的。为增强由于腔(118)与底面(112)处通孔(150) 周围的外部环境之间产生的部分真空而产生的上举力，围绕通孔的区域 或通孔的边缘优选凹入，以产生大体上较浅的区域。这些凹入的浅区域 (151)将大体上增加施加到物体(200)上的上举力的面积，尤其是当片 状物体与底面的接触表面在浅区域(151)的边缘和片状物体(200)的 表面周围形成大体上不透气地密封时。
另一方面，替代于形成浅区域(151)，可升高围绕通孔的边缘或区 域以形成具有平坦水平面的突出物。此特征尤其减少了底面(112)与片 状物体(200)之间的表面接触。更具体来说，底面(112)具有界定通 孔(118)的区域，其突出以形成升高的边缘，以避免由于在向底面(112) 上举物体时的较大冲击面积而导致片状物体(200)上的精密电子组件上 的碎裂或损坏。
为了适于或灵活用于上举不同传递盘中的具有各种大小和重量的片 状物体，本发明本质上是以优选规格制造，例如定位在底面(112)上的 通孔(150)的最小数目、为了不摇动地传送物体而在通孔之间间隔开的 优选距离、在通孔处将实现的最小处理能力或真空吸取力等等。在优选 实施例中，底面(112)的通孔(118)处的部分真空或吸取力在1X10-3 到650托的范围内，处于低到中等真空的范围内。高真空在本发明中可能有用，但存在可能在传送的物体上出现碎裂或压凹的风险，因此损坏
其精密结构。相对来说，通孔(118)的大小或直径可相对于吸取构件(300) 产生的处理能力而在O.l到5mm的范围内。或相对来说，通孔的大小或 直径应在待上举物体的最小宽度范围的5%到10%。吸取或上举力可相 对于通孔的大小减小而增加，其中恒定的处理能力来自吸取构件(300)。 重要的是应注意，通孔(118)优选在底面(112)上密集分布。
尽管如图3所示，通孔(150)的群组是沿着构造的中心线分布，但 通孔(150)的一个或一个以上群组可在底面(112)的外围周围定位。 通过此布局，可在物体(200)的可用表面上均匀施加吸取力时将片状物 体(200)牢固地固持到底面(112)。更具体来说，另一群组的多个通孔 在构造的底面上在处于中心线处的第一群组位置以外的位置延伸到所述 多个腔内。然而应注意，存在其它可用的方式来定位通孔(150)，只要 此布置提供足够强的吸取以用于传送片状半导体装置(200)。因此，对 其进行的修改不会脱离本发明的范围。优选的是，底面上的群组内的两 个邻近通孔之间的距离在1到10mm的范围内。优选的是，底面上的群 组内的两个邻近通孔之间的分隔距离(包含其凹入边缘区域)小于待上 举的最小物体的大小的50%,以防止物体进入凹入的边缘区域。
又一优选实施例，传送单元可进一步包括移动部件(120)，其附接 在所述构造上以用于操纵传送单元的移动。移动部件(120)可为机器人 臂，其由机械系统垂直和/或水平驱动以用于传送拾取的物体。举例来说， 在如图4所说明的本发明的一个实施例中，由电动化的来回传输机构 (motorized shuttle mechanism)沿着水平台架(195)驱动传送单元(100)， 以在工作处理台之间来回传输通用传送单元(100)。更特定来说，在一 个示范性实施例中，所述来回传输机构是基于经由机械马达(l卯)的滚 珠螺杆系统。其它优选实施例可具有通过由另一马达(191)控制的z 轴移动(相对于盘)而促进的传送单元。
除此之外，本发明还具有额外特征以通过使在施加吸取力时对物体引起的冲击最小化而避免上举的片状物体的碎裂，否则构造(110)可能 在靠得太近时打碎物体(200)。在优选实施例中，通过在构造(110)的
短边缘附近具有从底面(112)延伸出的突出物(303)而在底面(112) 与片状物体(200)之间保持安全距离。重要的是应注意，突出物(303) 的长度在本发明中优选可调节，以适于不同高度的物体。为了吸收碰撞 冲击，将优选弹簧状的弹性构件附接到构造(110)上以结合移动部件 (120)使用，以用于朝向待上举的物体上升和下降构造(110)。此弹性 构件可在上举的物体(200)碰撞到底面(112)上时反冲，因此减轻了 引起的冲击。
现在应注意并入本发明的吸取构件(300)。在优选实施例中，吸取 构件是指安装到构造(110)内的空气腔(118)中的气管或气道，所述 安装的气道在腔中不断产生相对于底面(112)处通孔(150)周围的大 气的减小的空气压力。优选的是，每一气道(300)接合到主管(122)， 主管(122)又连接到空气泵以用于在气道处获得部分压力差或足够的上 举力。否则，可将每一气道分别分布到单个空气泵以向每一连接的管道 提供较大的吸取力，且还避免一个气道处的真空泄漏影响其它气道的吸 取力。如上所述，每一气道(300)优选被不透气地密封且安装到空气腔 上，因为真空泄漏会极大地减小吸取力。
在又一实施例中，将例如海绵、橡胶或类似物的冲击吸收材料层安 置在底面上，以防止在所产生的吸取力较大时所拾取的物体上的压凹或 碎裂。
在制造电子半导体装置的过程中，可如以下参看图5所描绘而采用 本发明。举例来说，在中途停留(st叩-over)台处，起初盘停止在一位
置，使得通用拾取头恰好对准于第一行(或列)盘(301)的中心处。通 用拾取头随后从盘(301)的在底面(112)正下方的匣中上举一个完整 行(或列)的半导体装置。然而，通用拾取头可从盘上举一行(或列) 以上的半导体装置。随后，将通用拾取头来回传输到位于水平台架的另一端处的自动视觉检查系统，以使所拾取的半导体装置经受检査。在检 查过程完成时，将通用拾取头返回到先前盘位置并将所拾取的半导体装 置再次放置回盘上早先原始拾取所述半导体装置每一者的地方。盘随后 前进到盘的下一可用行(或列)以由通用拾取头传送。重复整个循环， 直到己对盘的所有行(或列)执行视觉检查为止。
本发明包含所附权利要求书中含有的内容以及上述描述的内容。尽 管已使用本发明的具有某一程度特定性的优选形式描述了本发明，但应 了解，仅借助于实例做出具有优选形式的本发明，且在不脱离本发明范 围的情况下可采取构造细节以及零件组合与布置方面的许多改变。
权利要求
1.一种用于上举和放下片状物体(200)的传送单元(100)，其包括中空构造(110)，其由顶部(111)、底部(112)和侧面(113)界定，所述中空构造(110)内形成有多个腔(118)；一群组的多个通孔(150)，其位于所述中空构造(110)的所述底面(112)上且延伸到所述多个腔(118)内；一个或一个以上吸取构件(300)，其分别与一个或一个以上腔(118)相关联，借此经由所述吸取构件(300)在所述底面(112)的所述通孔(150)处产生减小的压力，以用于上举安置在相对靠近所述底面(112)处的所述片状物体(200)，且所述通孔的大小允许产生足够的吸取来上举所述片状物体。
2. 根据权利要求1所述的传送单元，其进一步包含用于操纵所述传 送单元的移动的移动部件。
3. 根据权利要求1或2所述的传送单元，其中所述底面(112)在界 定所述通孔(118)的区域周围凹入。
4. 根据权利要求1或2所述的传送单元，其进一步包括另一群组的 多个通孔，所述另一群组的多个通孔位于所述构造的所述底面上且延伸 到所述多个腔内。
5. 根据权利要求1到4所述的传送单元，其中所述底面(112)上的 所述通孔(118)具有所述物体(200)的最小宽度的5%到10%的直径 大小。
6. 根据权利要求1到4所述的传送单元，其中在所述底面(112)上 所述群组内的两个邻近通孔(118)之间的距离在1到10mm的范围内。
7. 根据权利要求1或2所述的传送单元，其进一步包括从所述底面 (112)的短边缘延伸的一对突出物(303)。
8. 根据权利要求1或2所述的传送单元，其中每一腔与多个通孔相 关联。
全文摘要
一种用于上举和放下片状物体(200)的传送单元(100)，其包括中空构造(110)，其由顶部(111)、底部(112)和侧面(113)界定，所述中空构造(110)内形成有多个腔(118)；一群组的多个通孔(150)，其位于所述中空构造(110)的所述底面(112)上且延伸到所述多个腔(118)内；一个或一个以上吸取构件(300)，其分别安装在一个或一个以上腔(118)上，借此经由所述安装的吸取构件(300)在所述底面(112)的所述通孔(150)处产生减小的压力，以用于在相反方向上上举安置在相对靠近所述底面(112)处的所述片状物体(200)，并在撤销所述产生的减小的压力时放下所述片状物体(200)。
文档编号H01L21/683GK101562146SQ20091013063
公开日2009年10月21日 申请日期2009年3月20日 优先权日2008年3月31日
发明者张文达 申请人:维视机动私人有限公司