专利名称：芯片传送方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将芯片从晶片传送至引线框架上的方法与设备。本发明还涉及一种用于将芯片从晶片传送至引线框架上的设备，这种设备包括位于转动式传送组件上的传送头，每个传送头都包括具有一个或多个拾取开口的夹头，这些拾取开口用于在传送过程中通过改变拾取开口处的压力而拾取、保持并松脱芯片。本发明还涉及一种用于拾取芯片的方法。
按照惯例，半导体电路制造于处在具有多个这种电路的行与列的矩阵中的圆形平面衬底也称作晶片上，这些电路通常都相同并且通常都具有同一尺寸，尽管这并非是先决条件。在晶片生产后，晶片的表面就被附着于柔性底膜上。于是，相应的电路通过在不切入底膜的情况下从一个表面切入晶片至相对表面而以物理形式相互分开。这样，就可以得到多个设置于底膜上的单独半导体电路(下文中也称作“芯片”或“电路小片”)。
在芯片结合过程中，每个芯片通过机械方式拾取并且通过与传送部件的传送头相互作用的针式机构而与底膜脱离接合，其中传送头处于芯片拾取位置。在每个芯片的拾取过程之前，通过移动晶片而将芯片带入芯片拾取位置。在拾取过程之后，通过传送头将芯片传送至引线框架，芯片在此处从传送头上松脱并牢固地安装于(结合于)引线框架上，其中传送头处于芯片结合位置。接下来，在导线结合过程中使得每个芯片的接触垫电连接于引线框架的接触销上。
在见于美国专利No.4,913,335的传送装置中，传送组件包括可以绕着转动轴线转动的单臂，这个臂在其背离转动轴线的一端带有传送头。晶片的芯片表面所延伸的平面基本垂直于引线框架的结合表面所延伸的平面。传送头所沿着运动的平面基本上垂直于前述平面。通过令臂绕着转动轴线在芯片拾取位置与芯片结合位置之间跨过+90°而使得传送头往复运动。
将这种装置与其它装置相比，晶片的芯片表面与引线框架的结合表面基本处于同一平面中，因此对于较大晶片而言，传送头平行于所述平面往复运动的平均移动距离增加，根据专利No.4,913,335的设置结构在减小传送头移动距离(进而增加已知设备的生产量(每单位时间所加工的部件数量)方面以及在减小传送装置的总体尺寸方面前进了一步。
然而，已知的设备与方法仍然具有许多缺点。
首先，目前已知传送设备的生产量达到其最大程度。由于考虑到最大容许驱动马达动力输出与待施加于各种部件上的机械负载的情况，所以在从芯片拾取位置至芯片结合位置的运动过程中，传送组件的加速度、速度及减速度几乎接近其最大值。因此，在已知传送设备的性能方面几乎难以实现进一步地提高。
这种已知传送设备的另一个重要缺点在于由于没有发生有效的传送操作，所以传递组件在用于使传送头从芯片结合位置返回至芯片拾取位置过程中的所需的时间为浪费的时间。
在每个位于转动式传递组件上的传送头包括具有一个或多个拾取开口的夹头并且这些拾取开口用于在传送过程中通过改变拾取开口处的压力而拾取、保持并松脱芯片的情况下，在用于将芯片从晶片传送至引线框架的已知设备中就会产生更多问题。当传送头处于芯片拾取位置时，拾取开口就进入芯片附近，并且在开口中产生低压力(“真空”)，由此芯片被吸取并且紧靠开口。同时保持低压力，通过传送头将芯片传送至其芯片结合位置。在此，在拾取开口中产生正常环境压力或较高压力，从而使得芯片从拾取开口中松脱进入结合位置。这样，在这种传送过程中，可动式拾取开口处的压力必须得到改变并予以保持。不利地，这就需要一种复杂构造，这种构造用于将一个或多个固定式压力源连接于可动式传送头上，尤其是在传送头只沿一个方向运动的情况下，并且其还需要足够的气封以便减少气体与能量的消耗。常规型气封可能易受磨损，因此这种设备就需要充分地保养与更换工作，这是另一个缺点。
在下面情况下，已知芯片传送设备中会发生其他问题，这种情况就是通过针将芯片推开并将其从底膜上剥落，其中处于芯片拾取位置中的芯片安装于由真空头所保持的底膜上，针从起始位置运动并且推动芯片靠着可动式传送组件的夹头的拾取开口，由此使得芯片从底膜上剥落。接下来，通过减少夹头拾取开口处的压力而保持着芯片的夹头慢慢运动离开针顶部，而针保持就位，从而就在芯片与针顶部之间产生距离。在检测到所述距离后，芯片就被从芯片拾取位置传送至芯片结合位置，然后针返回其起始位置。然后，下一个芯片就进入芯片拾取位置，再重复上述过程。
现有技术的芯片传送设备中的问题之一在于夹头用于在芯片与针顶部之间产生距离的向上运动较慢且耗时。另一个问题在于用来拾取芯片所需的总时间段的长度。
本发明的目的是提供一种用于提供改进型生产量的传送方法与设备。
本发明的另一个目的是提供一种紧凑型传送设备。
本发明的另一个目的是提供一种传送设备，这种传送设备包括具有传送头的转动式传送组件，这些传送头带有包括至少一个用于拾取、传送并松脱芯片的拾取开口的夹头，在这种设备中可以实现一种从压力源至每个拾取开口的简单且可靠的压力连通。
本发明的另一个目的是使用真空头与针组件来缩短通过夹头从底膜上拾取芯片所需的时间。
一个或多个上述目的可以在根据本发明的用于将芯片从晶片传送至引线框架的方法中实现，这种方法包括以下步骤放置晶片并使得芯片表面在第一平面中延伸；放置引线框架并使得其结合表面在第二平面中延伸，其中第二平面与第一平面形成处于0°与180°之间的第一角度，第一平面与第二平面在相交线处相交；提供带有至少两个传送头的转动式传送组件，传送组件具有分别与第一平面与第二平面成第一角度一半的在第三平面中延伸的转动轴线，该转动轴线与所述相交线处形成至少0°且至多90°的第二角度；通过其中一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片上拾取第一芯片，同时通过另一个处于芯片结合位置的传送头将第二芯片结合于引线框架上；通过所述其中一个传送头将第一芯片从芯片拾取位置传送至芯片结合位置；以及通过所述其中一个处于芯片结合位置的传送头将第一芯片结合于引线框架上，同时通过另一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片上拾取第三芯片。
将第二平面放置成与第一表面处于0°与180°之间(优选为90°)的第一角度就为芯片从晶片至引线框架留出了移动距离与移动时间，其与晶片的尺寸无关。
此外，这种设置就容许通过使得晶片相对靠近引线框架放置来减少移动距离与移动时间。
由于在根据本发明的传送方法与设备的转动组件中使用至少两个传送头，所以一个传送头可以处于芯片拾取位置，而同时另一个传送头处于芯片结合位置。这样，其中一个传送头的每个位置都可以是有用位置，并且利用每个传送头从芯片拾取位置至芯片结合位置的每次运动而进行有用传送操作。
有利地，传送头可以在垂直于传送组件转动轴线的第四平面中基本沿着一个圆转动，以便使得传送头分别在拾取芯片时朝向或远离晶片或芯片拾取位置的任何运动(部分)最小化，并且或者在结合芯片时朝向或远离引线框架或芯片结合位置的任何运动(部分)最小化。
优选地，尽管并非必须，传送头沿着所述圆有规律地隔开。利用这种设置，传送头可以按照均一分度步幅转动，从而简化根据本发明的设备的结构与控制。
对于具有两个传送头的传送组件而言，优选地传送头之间的间距为180°。这样，传送头就相对于传送组件的转动轴线相对放置。在这种状况下，其中一个传送头在芯片拾取位置从晶片上拾取芯片，而同时另一个传送头在芯片结合位置将芯片结合于引线框架上。用于转动传送组件的分度步幅也是180°，以便使得传送头的每次运动都对于将芯片从芯片拾取位置传送至芯片结合位置有用。
对于n(n＞2)个传送头而言，优选地传送头之间的间距为360°/n。用于转动传送组件的分度步幅也是360°/n。当芯片拾取位置被选择成离开芯片结合位置一个分度步幅时，那么(n-2)位置即为其它位置(不是芯片拾取位置或芯片结合位置)，并且当传送组件的转动方向被选择成从芯片拾取位置经其它位置到达芯片结合位置时，可以被用于进行检查或者对芯片进行其它处理。
在传送设备的优选实施例中，第一平面与第二平面之间的第一角度为90°，在第一平面与第二平面之间的相交线同传送组件的转动轴线之间的第二角度为0°，传送头的数量为四个。
在优选实施例中，传送组件总是沿着使得传送设备生产量最佳的一个方向转动，从而避免传送头在没有有用传送操作的情况下运动。
上述根据本发明的传送方法与设备可以用于上述电路小片结合领域，但是其用途进一步延伸至其它领域中的其它传送装置。
按照传送装置的另一个方面，每个转动式传送头包括夹头，优选地为真空夹头，其处于芯片拾取位置时可以沿着垂直于第一平面的方向运动以便从晶片上拾取芯片，而其处于芯片结合位置时可以垂直于第二平面运动以便将芯片结合于引线框架上。
在优选实施例中，传送组件包括用于每个夹头的平衡重，每个夹头通过机械联接联接于平衡重上，以便补偿相对于所述转动轴线施加于夹头上的径向力。平衡重与机械联接可以设计成用于在位于传送头夹头上的传送组件转动期间来补偿任意离心力，因此夹头在传送组件通过夹头驱动马达而转动期间不需要保持就位。
在优选实施例中，机械联接适于由夹头驱动马达来驱动以便相对于所述转动轴线沿径向移动夹头。有利地，传送组件马达与夹头驱动马达具有同一转动轴线、同一转动方向以及同一角速度，因此除了当传送头的夹头需要沿径向向内或向外移动时之外，都行过同一角路径。在这种情况下，传送组件马达所行过的角路径与夹头驱动马达所行过的角路径之间就产生了不同角度，这种不同的角度就引起所需径向夹头运动。
为了使得传送组件的质量最小，用于一个夹头的平衡重为传送组件的另一个夹头。这样，就可以省去单独的平衡重。为了简单地构造夹头与由夹头驱动马达所实现的其驱动装置之间的机械联接，所述一个夹头优选地相对于所述另一个夹头关于所述转动轴线相对放置。
在一个有利、简单、低成本且有效的实施例中，机械联接为导线。
通过利用压力弹簧预拉伸导线来提供每个夹头相对于传送组件的支承，就可以简化对夹头驱动马达的控制。预拉伸力将大于在引线框架上通过传送头的夹头施加于芯片上的结合力。在静止条件下，压力弹簧可以使得夹头处于预定位置。优选地，压力弹簧刚度较低，因此在通过夹头驱动马达所产生的每个夹头移动期间预拉伸力可以保持相对恒定。
夹头平衡重的新颖特征及其不同实施例可以不只实现于根据本发明的设备中，而是还可以实现于根据现有技术的传送设备中，根据现有技术的传送设备包括至少一个可往复转动一个限定角度的传送头。
本发明的另一个目的可以通过提供一种具有转动式传动组件的传送设备而实现，这种传动装置可以绕着传送组件定子转动，窄圆周间隙提供于转动式传动组件与传动组件定子之间，传动组件定子包括至少在芯片拾取位置与芯片结合位置时面向间隙的槽段，每个槽段沿着圆周方向延伸并且与第一气道相通，每个转动式传送组件的传送头包括至少一个具有拾取开口的夹头，拾取开口通过第二气道与间隙相通。利用这种结构，可以在固定式压力源与运动式拾取开口之间建立无接触式连通从而避免使用密封件。优选地，间隙至多为20μm，尤其是更优选地间隙大约15μm以便根据气道与间隙中的气体压力情况来防止任何基本气体损失或气体供应。通过提供在圆周方向上彼此相邻的槽段，并在这些槽段与存在所述间隙的槽段的圆周边缘之间只留下狭窄分隔壁，就可以实现成本较低且比较紧凑的结构。
优选地，槽段的数量与传送头的数量相等，从而容许对每个传送头的夹头进行单独压力控制。
在优选实施例中，每个第一管道都带有一个或多个各容许与预定压力源相连通的可控阀，这些预定压力如环境压力、低压力或真空(在环境压力之下)或高压力(在环境压力之上)。
为了保持在转动式传送组件上相对于传送组件定子(进而相对于槽段)运动的传送头的拾取开口处的特定气体压力，第二气道在其面向间隙的端部带有沿圆周方向延伸的桥接槽，这个桥接槽适于使得传送组件定子的两个相邻槽段桥接。
可以看出，有利地，在根据本发明夹头的拾取开口处产生压力可以与根据本发明的其它特征结合使用。然而，在根据本发明夹头的拾取开口处产生压力也可以独立于根据本发明的其它特征而使用。
本发明的另一个目可以在一种在芯片拾取位置中拾取芯片的方法中实现，这种方法包括以下步骤放置真空头，保持带有芯片的底膜，真空头包括从底膜向上推芯片的针；将夹头与芯片相对放置；通过针而从底膜靠着夹头向上推芯片；使得针背离芯片运动。通过这些步骤，就可以避免夹头(进而避免用于产生这种运动所需机构)的向上运动较慢。相反地，用于在芯片与针顶部之间产生距离的针的向下运动较快，从而就所缩短了芯片所需的拾取周期。
在使得针背离芯片运动的步骤期间，真空头背离芯片运动，最初芯片可以比现有技术更靠近夹头放置。在这种设置结构中，真空头远离芯片的运动可以用于将芯片从底膜上剥落，从而进一步减少芯片所需的拾取周期。
可以看出，有利地，根据本发明芯片拾取过程可以与根据本发明的其它特征结合使用。然而，根据本发明芯片拾取过程也可以独立于根据本发明的其它特征而使用。
通过参看示出了非限定性实施例的附图，将对本发明的权利要求、特征及优点进行说明。在不同的图中，相同参考标号表示相同零件或具有相同或类似功能的零件。
图1以透视图形式示意性示出了根据本发明的用于将芯片从晶片传送至引线框架上的第一基本设置结构；图2以透视图形式示意性示出了根据本发明的用于将芯片从晶片传送至引线框架上的第二基本设置结构；图3以透视图形式示意性示出了根据本发明的用于将芯片从晶片传送至引线框架上的第三基本设置结构；图4示出了根据本发明的传送设备的透视图；图5示出了图4的传送设备的底视图；图6以放大形式示出了图4的传送设备的前视图；图7示出了沿图5中所示的VII-VII面的图4的传送设备的剖视图；图8以剖视图形式示意性示出了操作图4-7中任一个传送设备传送头的夹头的拾取开口的气体压力的操作情况；图9a-9e通过拾取组件示意性地示出了在芯片拾取过程中的相继阶段。
图1-3象征性示出了不同假想面的方位情况，以便能够说明根据本发明的用于芯片传送设备的各种部件的方位情况。第一平面2(将其视为表示晶片的芯片平面在其中延伸的假想面)相对于第二平面4(将其视为表示各个引线框架的一个或多个结合表面在其中延伸的假想面)成角度α(0°＜α＜180°)。假想第三平面6相对于第一平面2与第二平面4都成角度α/2。第一平面2、第二平面4与第三平面6相交于假想相交线8处。
在图1中，视为表示包括四个传送头14的转动式组件12的转动轴线的轴线10a平行于相交线8并在第三平面6中延伸。在图2中，视为表示包括两个传送头14的转动式组件16的转动轴线的轴线10b垂直于相交线8并在第三平面6中延伸。在图3中，视为表示包括四个传送头14的转动式组件18的转动轴线的轴线10c与相交线8成角度β(0°＜β＜90°)并在第三平面6中延伸。
从图1-3可以看出传送头14可以沿着由点划线所示的圆20运动，其中每个传送头14在靠近第一平面2时可以进入芯片拾取位置，而在沿着圆20靠近第二平面4时可以进入结合位置，从而沿着顺时针或逆时针方向将每个芯片从晶片传送至引线框架。在图1-3的设置结构中，通过适当选择角度α同β和圆20的半径并沿着圆20相应设置传送头14，就可以实现处于限定空间中的最佳构型。
优选地，但并非必须如此，传送头14的数量为偶数，并且传送头14沿着圆20的间距均匀例如，当转动式组件包括两个传送头14(图2)时，则它们优选地彼此隔开180°。例如，当转动式组件包括四个传送头14(图1、3)时，则它们优选地彼此隔开90°。这样，在使得组件12、16、18转动大约与传送头间距相应的角度后(图2)，沿着圆20的连续传送头14总是到达沿着圆20的同一位置。
图4-7中示出了芯片传送设备30，其包括安装于转动式传送组件32上的四个传送头40a、40b、40c和40d。为了更好地理解芯片传送设备30，在图4-7中示出了第一平面2、第二平面4和轴线10a(也见图1)。转动式传送组件32适于由马达31(图7)驱动而绕着轴线10a转动，马达31包括定子31a、环形磁铁31b、线圈块31c、冷却体31d以及转子31e，该转子31e牢固地连接于环形磁铁31b上并相对于定子31a通过轴承31f支承。应当指出，第一平面2与第二平面4之间的角度α为90°，其等于相邻传送头40a-40d之间的角度。在第一平面2中，作为晶片44部分的芯片42的表面通过利用众所周知的定位装置沿着双向箭头46、48的任何方向移动晶片44(更准确而言芯片未永久附着于其上的底膜)，可以放置成与处于芯片拾取位置中的传送头40a-40d相对，在此并未详细示出。在第二平面4中，作为引线框架细绳或其它引线框架组件52部分的引线框架50的结合表面通过利用众所周知的定位装置沿着双向箭头54的其中一个方向移动引线框架组件52，可以放置成与处于芯片结合位置中的传送头40a-40d相对，在此并未详细示出。
转动式组件32适于按照90°的分度步幅绕着轴线10a在根据图6进行观察时沿顺时针(例如，使得传送头40a运动至图4中所示的传送头40b的位置)或逆时针(例如，使得传送头40d运动至图4中所示的传送头40c的位置)方向被分度。在顺时针分度方向上，当传送头40a处于图4中所示的传送头40b的位置时，被处于图4中所示位置的传送头40a从晶片44上拾取的芯片42在一个分度步幅后被结合于引线框架50。在逆时针分度方向上，当传送头40a处于图4中所示的传送头40b的位置时，被处于图4中所示位置的传送头40a从晶片44上拾取的芯片42，在三个分度步幅后被结合于引线框架50。不管选择哪个分度方向，每个连续分度步幅都可以在将芯片42从晶片44传送至引线框架组件52中有用。在顺时针与逆时针分度方向之间的差异在于按照逆时针分度方向，处于传送头40c和40d位置中的传送头带有芯片42，而按照顺时针方向并不如此。这样，按照逆时针方向，例如，芯片42相对于传送头的位置检查，或者位于先前其面向底膜侧的芯片42的结构检查，或者芯片42的任何其它过程都可以在图4中所示的传送头40c和40d的任意位置执行。
特别如图4-6中所示，每个传送头40a-40d包括分别垂直于轴线10a从转动式组件32基本沿径向延伸的臂60a-60d。这些臂60a-60d带有用于减少其重量的孔。在靠近每个臂60a-60d的自由端处牢固地安装着一对平行板簧62的端部，而一对板簧62的相对端分别支承着块64a-64d。在每个块64a-64d中分别牢固地安装着夹头66a-66d。每个夹头66a-66d可以垂直于轴线10a基本上沿径向方向往复运动短距离。每个传送头40a-40d还包括分别从转动式组件32垂直于轴线10a基本上沿径向方向延伸的臂68a-68d。压力弹簧70a-70d安装于臂68a-68d的端部与相应块64a-64d之间。
块64a通过导线72连接于块64c上，而块64b通过导线72连接于块64d上。在其中心部分，线72例如以夹紧方式牢固地连接于杆76上，杆76又牢固地连接于由轴承78支承的联接部分77a、77b上，如图7中更详细地所示。联接部分77a、77b牢固地连接于由马达79驱动的转动式轴上。在其中心部分，线74例如以夹紧方式牢固地连接于杆80上，杆80又牢固地连接于由轴承82支承的联接部分81a、81b上。联接部分81a、81b牢固地连接于由容纳于马达31内的中空空间中的马达83驱动的转动式轴上。连接于马达79和83上的杆76和80可以互相独立地受到驱动，并且独立于绕着轴线10a的马达31。线72、74分别从弹簧70a、70c和70b、70d处在预拉伸状态下。在最小的情况下，预拉伸力应当保持大于通过处于图4中的传送头40b位置中的传送头的夹头而待施加于引线框架50的芯片42上的结合力。
在通过马达31使得转动式组件32转动期间，杆76、80分别通过其马达79、83而以相同的转速受到驱动，从而保持块64a-64d相对于轴线10a处于预定径向位置中。对于速度与角度位置控制，相应的马达都带有众所周知的适用增量测量系统，这在图中并未示出。由于两个相对的块64a、64c和64b、64d分别通过导线72和74而互相连接，所以在转动式组件32的转动期间的任何离心力可以得到补偿并且这不需要由马达79、83来产生。块64a-64d可以利用在马达31的轴与马达79和83的任意一个轴之间产生角度位置差异而沿径向向内或向外移动。通过选择低刚度弹簧70a-70d，就可以在任意一个块64a-64d的移动期间保持预拉伸力相对恒定，该力将由马达79或83产生。由于没有用于移动块64a-64d的驱动装置需要安装在转动式组件32本身上，因此就不需要从传送设备30的静态环境至转动式组件32的动力供应，从而保持结构简单且重量轻。
图8中沿着双向箭头102的两个方向示出了可以绕着传送组件定子100转动的传送组件32的一部分。狭窄间隙104的优选宽度至多为20μm，尤其是大约15μm，该间隙104提供于转动式传送组件32的与传送组件定子100之间。传送组件定子100带有沿圆周方向延伸的槽段106。每个槽段106与沿着传送组件定子100的纵向延伸的第一管道108连通。第一管道108又分别通过管路116a-116d、118a-118d、120a-120d、122a-122d和相应可控阀116e-116g、118e-118g、120e-120g、122e-122g而与连接于管路110上的低压力(低于环境压力)源(未详细示出)、连接于管路112上的环境压力源以及连接于管路114上的高压力(高于环境压力)源相连通。在图8中，所有管路均以虚线示出。优选地，这些源处理空气，但是可以使用任何其它适用的气体，这主要根据设备的环境大气压情况而定。
转动式传送组件32带有第二管道124，管道124的一端通过相应沿圆周方向延伸的桥接槽126而与间隙104相连通。在另一端，第二管道124适于连接转动式传送组件32的传送头的夹头从而与夹头的拾取开口相连通。
在图4-7中，夹头66a-66d的拾取开口的位置分别67a-67d表示。然而，第一管道108与第二管道124以及其它从传送组件定子100通向拾取开口67a-67d的管道在图4-7的实施例中并未示出，但是实际上可以存在于其中。
在图8中示出了四个槽段106、四个第一管道108、四个第二管道124以及四个桥接槽126，但是这种数量可以是与传送头/拾取开口的数量相应的任何大于一的整数。另外，在此可以看出，图8的部分并未相对于彼此按照比例绘制，图8主要用于说明气体压力从传送组件定子100传送至转动式传送组件32的原理。槽段106与桥接槽126的角度延伸情况可变。对间隙104的宽度进行选择以便在槽段106并未通过桥接槽126桥接时基本防止气体通过间隙104从一个槽段106漏出至另一个。
在工作中，在通过使得适当阀116e-116g、118e-118g、120e-120g、122e-122g中任何一个致动而令其相应桥接槽126与槽段106的任何一个相对时，第二管道124中的任何一个都可以与管路110、112或114中任何一个相连通。同时，在通过使得适当阀116e-116g、118e-118g、120e-120g、122e-122g中任何一个致动而令其相应桥接槽126与其它槽段106的任何一个相对时，其它的第二管道124也可以与管路110、112或114中任何一个相连通。通过使得阀116e、118e、120e和120e中任何一个致动，就可以在特定的第二管道124中产生低压力以便拾取芯片并将其保持于相应拾取开口中。通过使得阀116f、118f、120f和120f中任何一个致动，就可以在特定的第二管道124中产生环境压力以便在相应拾取开口处松脱芯片。通过使得阀116g、118g、120g和120g中任何一个致动，就可以在特定的第二管道124中产生高压力以便在相应拾取开口处松脱芯片。
当在转动式传送组件32的旋转运动期间拾取开口处的压力将得以保持时，与拾取开口相连通的桥接槽126将会在两个相邻槽段106的区域中与槽段106互相连接，并在相邻槽段106与同一管路110、112或114相连通的情况下保持压力。
图9a-9e示意性地示出了包括两个传送头202的转动式组件200。转动式组件200具有转动轴线204，这通过弯曲的箭头206进一步表示。每个传送头202包括由可动式平行臂支承件210支承的夹头208。每个可动式臂支承件210可以包括一对板簧210a、210b。这样，夹头208可以基本沿着在图9a中由参考标号211所示的动作的弯曲点划线运动，同时保持其方位相对于转动轴线204平行于点划线213。另外，每个夹头208都具有位于其适于面向待拾取芯片214一侧上的拾取开口212。拾取开口212可以与一个或多个气体压力源，例如如关于图8的示出与描述，或者执行相同功能的任何其它设备相连通。电接触构件216从面向转动轴线204的平行臂支承件210的端部延伸，而电接触构件218从面向夹头208的平行臂支承件210的端部延伸。接触构件216和218可以互相接触，这如图9a和9d中所示，也可以不互相接触，这如图9b、9c中所示。已将多个芯片214放置于底膜220上，底膜220又保持于真空头222上。真空头222保持着针224，针224可以利用驱动装置226沿着朝向夹头208的方向224a通过真空头222运动，也可以沿着背离夹头208的相反方向运动。由夹头208从底膜220上拾取的芯片214可以被传送至由块228所示的芯片结合位置。
转动式组件200可以在芯片传送设备中使用，在图1b或图1c中示意性示出，夹头208的方位213将会与转动轴线204成＞0°的角度，但是方位213也可以平行于转动轴线204。为方便起见，在图9a-9e中示出了后一种情况，并将形成以下对拾取组件工作情况进行描述的基础。尽管在图9a-9e中按照沿水平方向运转的形式对朝向夹头208的芯片214的表面在其中延伸的平面进行了示出，但是也可以假定成其它方位，例如垂直或者处于水平与垂直位置之间。夹头208的方位213将会适于所述平面的方位以便使其通常与所述平面成直角。更准确而言，拾取开口212的平面应当基本平行于所述芯片表面平面而与夹头208的方位213无关，以便确保在芯片214从底膜220上脱落时将芯片牢固地保持，以下将对此进行说明。
另外可以看出，转动式组件200还可以只包括一个传送头202，在图9a的情况下这就意味着将没有位于转动轴线204左手侧的那些元件。
如图9a中所示，在拾取组件的工作状态下，首先将通过真空头222保持于底膜220上的芯片214与夹头208彼此相对放置。对于这个过程，可以使用视觉系统，以便提供用于夹头208与芯片214定位的控制信号。接触构件216和218互相接触，这可以通过连接于接触构件216、218上的控制电路(未示出)来检测。
如图9b和9c中所示，接下来，针224穿过底膜220沿着方向224a运动，从而从局部变形的底膜220向上推芯片214。底膜220的其余部分保持于真空头222上，因此芯片214从底膜220上剥落。如图9a中所示，需要距离230以便将芯片214基本从底膜220上剥落，其中距离230随着芯片214的增大而变长。在芯片214在其拾取开口212处撞击夹头208后，可动式臂支承件210就使得夹头208能够沿着方向224a运动。这种夹头运动就使得接触构件216和218的接触断开，这可以通过所述控制电路检测并用作开始下一个动作的参考，以下参看图9d进行说明。
图9b示出了芯片214从底膜220剥落的情况，而图9c示出了在芯片214从底膜220上完全剥落的情况。芯片通过在其拾取开口212处产生低(低于环境的)压力而利用夹头208得以保持。在检测到接触构件216与218断开接触(图9b)后，可以等待预定周期以便确保将芯片214从底膜220上完全剥落(图9c)。
如图9d所示，在经过所述等待周期后，真空头222与针224都沿方向224b运动，由此针224将进入真空头222中。接触构件216、218再次互相接触，这种接触可以通过所述控制电路检测并作为转动式组件200开始转动的参考，以便将由相应传送头202的夹头208所固定的芯片214传送至结合位置228。
然而，只要能将芯片214从底膜220上完全剥落就不需要采用所述等待时间。有利地，如果选择的距离230小于用来将芯片214从底膜220上完全剥落的距离，就利用真空头222沿方向224b运动来完成剥落，从而减少了拾取周期。
接下来，如图9e所示，真空头222将底膜220松脱，然后其沿着用双向箭头232所示的方向中的任何一个和/或垂直于双向箭头232以及方向224a、224b运动，以便使得下一个芯片214与夹头208相对。真空头222返回其图9a的初始位置(如方向224a所示)并将再次保持底膜220。对于下一个芯片24，可以重复上述步骤。
已经描述了一种芯片传送设备，这种设备通过减少传送行进时间的紧凑设计并且通过使用至少两个在其每次传送运动中都进行有用操作的芯片传送头而增加了生产量。在所述芯片传送设备中，旋转驱动传送组件的夹头上的离心力通过以机械方式联接于夹头上的平衡重来补偿，尤其是通过联接于前一个夹头上的其它夹头来补偿。机械联接可以独立于传送组件而受到驱动以便减少后者的重量。所述传送设备带有位于每个夹头处的单独压力控制装置，在不使用传统密封的情况下压力从固定式压力源传送至运动夹头。所述传送设备通过减少芯片拾取过程所需的时间而提供了更快速的传送工作。
应当指出，上述实施例用于示例说明而并非用于限制本发明，本发明所属领域的普通技术人员在不背离附属权利要求范围的情况下可以设计出多种替代实施倒。在权利要求中，放置于圆括号之间的参考符号都不应当被理解成为限制权利要求。词语“包括”并不排除存在权利要求中所列出的那些内容之外的其它元件或步骤。在元件之前的词语“一个”或“一种”并不排除存在多个这种元件。
权利要求
1.一种用于将芯片(42)从晶片(44)传送至引线框架(50)的方法，这种方法包括以下步骤放置晶片(44)并使得芯片表面在第一平面(2)中延伸；放置引线框架(50)并使得其结合表面在第二平面(4)中延伸，其中第二平面与第一平面(2)形成处于0°与180°之间的第一角度(α)，第一平面与第二平面在相交线(8)处相交；提供带有至少两个传送头(14；40a、40b、40c、40d)的转动式传送组件(12、16、18；32)，传送组件具有分别与第一平面(2)和第二平面(4)成第一角度(α)一半的在第三平面(6)中延伸的转动轴线(10a、10b、10c)，该转动轴线延伸成与所述相交线(8)形成至少0°且至多90°的第二角度(β)；通过其中一个处于芯片拾取位置的传送头(14；40a-40d)从晶片(44)上拾取第一芯片(42)，同时通过另一个处于芯片结合位置的传送头将第二芯片结合于引线框架(50)上；通过所述其中一个传送头将第一芯片(42)从芯片拾取位置传送至芯片结合位置；以及通过所述其中一个处于芯片结合位置的传送头(14；40a-40d)将第一芯片(42)结合于引线框架(50)上，同时通过另一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片(44)上拾取第三芯片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传送头(14；40a-40d)可以基本沿着处在垂直于传送组件(32)的转动轴线(10a-10c)的第四平面中的一个圆(20)转动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，传送头(14；40a-40d)沿着所述圆(20)均匀隔开。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，第一角度(α)为90°。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，第二角度(β)为0°。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，传送头(14；40a-40d)的数量为四个。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，传送组件(12、16、18)沿着一个方向转动。
8.一种用于将芯片(42)从晶片传送至引线框架的设备，包括晶片定位装置，其用于放置晶片(44)并使得其芯片表面在第一平面(2)中延伸；引线框架定位装置，其用于放置引线框架(50)并使得其结合表面在第二平面(4)中延伸，其中第二平面与第一平面(2)形成处于0°与180°之间的第一角度(α)，第一平面与第二平面在相交线(8)处相交；包括至少两个传送头(14；40a、40b、40c、40d)的至少一个转动式传送组件(12、16、18；32)，其用于通过其中一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片(44)上拾取第一芯片(42)，同时通过另一个处于芯片结合位置的传送头将第二芯片结合于引线框架(50)上；通过所述其中一个传送头将第一芯片从芯片拾取位置传送至芯片结合位置；以及通过所述其中一个处于芯片结合位置的传送头将第一芯片结合于引线框架上，同时通过另一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片上拾取第三芯片；传送组件马达，其用于驱动可动式传送组件绕着转动轴线(10a、10b、10c)转动，其中转动轴线(10a、10b、10c)在第三平面(6)中延伸并分别与第一平面(2)和第二平面(4)成第一角度(α)一半，该转动轴线延伸成与所述相交线(8)形成至少0°且至多90°的第二角度(β)。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，传送头(14；40a-40d)可以基本沿着处在垂直于传送组件(32)的转动轴线(10a-10c)的第四平面中的一个圆(20)转动。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，传送头(14；40a-40d)沿着所述圆(20)均匀隔开。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的设备，其特征在于，第一角度(α)为90°。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的设备，其特征在于，第二角度(β)为0°。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的设备，其特征在于，传送头(14；40a-40d)的数量为四个。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的设备，其特征在于，传送组件(12、16、18)沿着一个方向转动。
15.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，每个传送头(14；40a-40d)包括夹头(66a-66b)，所述夹头在处于芯片拾取位置时可以沿着基本垂直于第一平面(2)的方向运动，而在处于芯片结合位置时可以沿着基本垂直于第二平面(4)的方向运动。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，传送组件(32)包括用于每个夹头(66a-66d)的平衡重，每个夹头通过机械联接联接于其相应的平衡重上，以便补偿相对于所述转动轴线(10a、10b、10c)施加于夹头(66a-66d)上的径向力。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，机械联接适于由夹头驱动马达(79、83)来驱动以便相对于所述转动轴线(10a、10b、10c)沿径向移动夹头(66a-66d)。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，传送组件马达与夹头驱动马达(79、83)具有同一转动轴线(10a-10c)。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的设备，其特征在于，用于一个夹头(66a-66d)的平衡重为传送组件(32)的另一个夹头。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述一个夹头(66a-66d)相对于所述另一个夹头关于所述转动轴线(10a、10b、10c)相对放置。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的设备，其特征在于，机械联接为导线(72、74)。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，每个夹头(66a-66d)相对于传送组件(32)的支承件(68a-68d)包括预拉伸导线(72、74)的压力弹簧(70a-70d)。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，压力弹簧(70a-70d)具有低刚度。
24.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，预拉伸力大于在引线框架(50)上通过传送头(14；40a-40d)的夹头(66a-66d)施加于芯片(42)上的结合力。
25.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，转动式传动组件(32)可以绕着传送组件定子(100)转动，窄圆周间隙(104)提供于转动式传动组件(32)与传动组件定子(100)之间，传动组件定子(100)包括至少在芯片拾取位置与芯片结合位置分别面向间隙(104)的槽段(106)，每个槽段(106)沿着圆周方向延伸并且与第一气道(108、116a-116d、118a-118d、120a-120d、122a-122d)相通，每个转动式传送组件(32)的传送头包括至少一个具有拾取开口的夹头，所述拾取开口通过第二气道(124)与间隙(104)相通。
26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，槽段(106)的数量与传送头的数量相等。
27.根据权利要求25或26所述的设备，其特征在于，每个第一管道(108、116a-116d、118a-118d、120a-120d、122a-122d)都带有可控阀(116e-116g、118e-118g、120e-120g、122e-122g)。
28.根据权利要求25-27中任一项所述的设备，其特征在于，第二气道(124)在其面向间隙(104)的端部带有沿圆周方向延伸的桥接槽(126)，这个桥接槽(126)适于使得传送组件定子(100)的两个相邻槽段(106)桥接。
29.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在芯片拾取位置中拾取芯片(214)包括以下步骤(a)定位保持着带有芯片(214)的底膜(220)的真空头(222)，真空头(222)包括用于推动芯片(214)离开底膜(220)的针(224)；(b)将夹头(208)与芯片(214)相对放置；(c)通过针(224)而从底膜(220)靠着夹头(208)推动芯片(214)；以及(d)使得针(224)背离芯片(214)运动。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在步骤(d)期间真空头(222)背离芯片(214)运动。
全文摘要
在芯片传送设备中放置晶片(44)与放置引线框架(50)。通过处于芯片拾取位置的传送头(14；40a－40d)从晶片(44)上拾取第一芯片(42)，同时通过另一个处于芯片结合位置的传送头将第二芯片结合于引线框架(50)上。然后，通过所述其中一个传送头将第一芯片(42)从芯片拾取位置传送至芯片结合位置。接下来，通过所述其中一个处于芯片结合位置的传送头(14；40a－40d)将第一芯片(42)结合于引线框架(50)上，同时通过另一个处于芯片拾取位置的传送头从晶片(44)上拾取第三芯片。每个传送头(14；40a－40d)包括夹头(66a－66d)，其通过机械联接联接于另一个夹头上，以便补偿相对于所述转动轴线施加于夹头上的径向力。通过处于传送组件定子(100)中的槽段(106)从固定式压力源将真空传送至夹头，其中槽段通过位于转动式传送组件(32)与传送组件定子(100)之间的间隙(104)同在传送头(14；40a－40d)和相应夹头(66a－66d)中的气道相连通。芯片(42)通过针式机构(224)而被从晶片(44)上拾取。
文档编号H05K13/04GK1739186SQ200380108904
公开日2006年2月22日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年1月16日
发明者J·W·D·博斯奇, W·J·T·德克斯, A·H·J·坎普休斯, T·M·坎普施雷尔, J·斯托克曼斯, L·维特泽斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司