專利名稱：傳送電子元件的方法和用于操作電子元件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將電子元件從粘性載體膜傳送到傳送頭上的方法，其中，粘性載體 膜上通常固定有整個(gè)晶片的全部元件，借助傳送頭可將傳送過來的元件安裝到電子電路 襯底上。本發(fā)明還涉及一種用于操作電子元件的裝置，所述裝置在上述方法的實(shí)施過程 中特別用作真空取料裝置。
背景技術(shù)：
鑒于電子元件的日趨小型化，在不遠(yuǎn)的將來，為了達(dá)到在裝配過程中更穩(wěn)定地輸送 元件的目的而對(duì)需要安裝到電子電路襯底上的電子元件進(jìn)行重新包裝，這種方案將失去 其成本優(yōu)勢(shì)。通常在為裝配過程單獨(dú)輸送元件的情況下，采用這種將元件裝入專用元件 輸送帶的方案。對(duì)于現(xiàn)代表面貼裝(SMT)裝配系統(tǒng)而言，更是要求其具有直接從晶片上 揀取待安裝元件并將元件放置在電子電路襯底相應(yīng)位置上的功能。為能簡(jiǎn)化對(duì)電子元件(作為倒裝芯片，需要直接從晶片系統(tǒng)中揀取)的操作，需要 在元件分離之前先將整個(gè)晶片安裝在粘性載體膜上。所述的元件分離例如通過高精度的 機(jī)械鋸割過程或化學(xué)腐蝕過程而實(shí)現(xiàn)。吸附式抓持器從載體膜上揀取元件后將其輸送給裝配過程。為了簡(jiǎn)化元件從粘性栽 體膜上脫落的過程，EP 565781 Al中公開了 一種用于從粘性載體上分離芯片的頂料裝置， 這種頂料裝置具有一個(gè)可以穿透載體膜、并協(xié)助吸附式抓持器從載體膜上分離元件的頂 料針。載體膜局部隆起后，隆起處的元件和載體膜之間的粘接面和附著力會(huì)有所減小， 從而使吸附式抓持器得以可靠地從粘性載體膜上揀起元件。但這種通過頂料針分離元件 的方案的缺點(diǎn)在于無法排除元件受損的可能性。此外，未來的元件只具有一個(gè)數(shù)量級(jí)為 100 Wii的極小厚度，因此，粘性載體膜的隆起可能會(huì)使相應(yīng)元件發(fā)生斷裂。從晶片系統(tǒng)中直接揀取元件的另一問題是，元件的電接頭通常都建構(gòu)在晶片系統(tǒng)的 表面。因此，在將元件放置到電子電路襯底上之前，往往需要將其轉(zhuǎn)動(dòng)180° ,使得元件上的連接面方向朝下，才能與電子電路襯底上的預(yù)定連接面相接觸。由于直接從晶片系 統(tǒng)中揀取電子元件并進(jìn)行安裝的方案需要將元件倒轉(zhuǎn)，因此，相關(guān)元件也被稱為"倒裝 芯片，'。DE 10203601 Al中公開了 一種用于倒裝芯片的操作裝置，這種操作裝置具有一個(gè)均 采取可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝方式的取料頭和倒轉(zhuǎn)頭，其中，取料頭用于從晶片系統(tǒng)中揀取倒裝芯片。 從晶片系統(tǒng)中揀取出來的元件隨后被傳送到倒轉(zhuǎn)頭上，在元件交接過程中，取料頭和倒 轉(zhuǎn)頭各自通過一個(gè)抓持裝置夾住倒裝芯片的相對(duì)兩側(cè)，所述元件電接頭起先位于朝向取 料頭抓持裝置的一側(cè)，隨后相對(duì)于倒轉(zhuǎn)頭的抓持裝置位于遠(yuǎn)離該抓持裝置的那一側(cè)。當(dāng) 倒轉(zhuǎn)頭將元件放置到電子電路襯底上時(shí)，相關(guān)元件就可與設(shè)置在電路襯底上的連接面相 接觸。EP 1159861 Bl中公開了一種用于為電子電路襯底安裝倒裝芯片的裝置，這種裝置 的裝配頭配有多個(gè)呈星形布置、并可圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的元件抓持裝置。這個(gè)裝配頭可根 據(jù)"收集和放置原則"依次揀取多個(gè)元件，這些元件被一起傳送到裝配區(qū)，最后通過星 形裝配頭的逐步轉(zhuǎn)動(dòng)被放置到電子電路襯底的預(yù)定裝配位置上。為能實(shí)現(xiàn)被揀取元件的 倒轉(zhuǎn)，裝配頭上設(shè)置有一個(gè)固定式傳送裝置，這個(gè)傳送裝置具有兩個(gè)可以發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的吸 附式抓持器。其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置可從裝配頭的一個(gè)抓持裝置上取下被揀取的元件，并 將其傳送到第二轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，第二轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以轉(zhuǎn)動(dòng)180°后的方向?qū)⒃魉偷较噜彽难b配頭抓持裝置上。但這種倒轉(zhuǎn)裝置具有與上述倒裝芯片操作裝置相同的缺點(diǎn)，即需要一 種復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這使得整個(gè)裝配過程的速度大為下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種將電子元件從粘性載體膜傳送到傳送頭上的方法，通過這 種方法可使元件柔和地從載體膜上脫落。本發(fā)明的另 一 目的是提供一種用于操作電子元 件的裝置，這種裝置通過較為簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，并能達(dá)到較高的裝配速度。與方法相關(guān)的目的通過一種具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述特征的將電子元件從粘性載體 膜傳送到傳送頭上的方法而達(dá)成。根據(jù)本發(fā)明，先將載有元件的載體膜傳送到真空取料 裝置上，真空取料裝置具有一個(gè)帶有多個(gè)微孔的平坦吸附面。其中，載體膜載有元件的 一側(cè)朝向吸附面。通過在真空取料裝置上施加一個(gè)負(fù)壓，使元件附著在吸附面上。本發(fā) 明的方法還包括一個(gè)大幅減小載體膜粘性的步驟，通過這個(gè)步驟使載體膜施加在元件上的粘著力小于真空取料裝置施加在該元件上的吸力。隨后從真空取料裝置上取下載體膜， 使元件留在真空取料裝置上，通過一具有至少 一個(gè)元件抓持裝置的傳送頭揀取元件。本發(fā)明基于這樣一種認(rèn)識(shí)相比傳統(tǒng)的芯片分離技術(shù)，通過目的明確地減小載體膜 的粘性，并通過對(duì)電子元件進(jìn)行集體式氣動(dòng)吸附，可以特別柔和的方式使元件與載體膜 分離，因?yàn)椴捎帽景l(fā)明的方案時(shí)，待傳送元件上并不會(huì)有一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)頂料針?biāo)a(chǎn)生的 受力點(diǎn)。當(dāng)有待加工的是體積極小和/或厚度特小的元件，這類元件的邊長(zhǎng)例如在0. 5隱 范圍內(nèi)，厚度的數(shù)量級(jí)例如為IOO陶時(shí)，這種柔和的操作方法就特別有利。鑒于這種特 別柔和的元件處理方式，本發(fā)明特別適用于所謂的棵芯片，它們直接從晶片系統(tǒng)輸送給 裝配過程。這是因?yàn)槁阈酒痪哂锌梢苑乐乖艿綑C(jī)械損傷的外殼。此外，本發(fā)明還具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即元件在從載體膜被傳送到真空取料裝置上時(shí) 會(huì)自動(dòng)發(fā)生倒轉(zhuǎn)，因此，所述元件的電接頭最初位于該元件遠(yuǎn)離載體膜的一側(cè)，元件被 傳送到真空取料裝置上后，元件帶有接頭的一側(cè)就會(huì)朝向真空取料裝置。借此就可用裝 配頭的抓持裝置揀取元件，其中，元件接頭的定位是傳統(tǒng)裝配過程中常見的元件接頭定 位，即元件接頭位于元件遠(yuǎn)離抓持裝置的一側(cè)。由于本發(fā)明的傳送過程會(huì)引起元件的自動(dòng)倒轉(zhuǎn)，因而可借助單獨(dú)一個(gè)傳送步驟將整 個(gè)晶片的全部元件同時(shí)傳送到真空取料裝置上。此外，由于本發(fā)明只需一種較為簡(jiǎn)單的 機(jī)械結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，因此，這種集體式元件傳送或集體式元件倒轉(zhuǎn)也可在傳統(tǒng)的自動(dòng)裝 配機(jī)中進(jìn)行。這一點(diǎn)特別可以簡(jiǎn)化倒裝芯片的進(jìn)一步處理，因而在提高從晶片到裝配頭 抓持裝置的元件傳送的可靠性時(shí)，不僅能顯著改善過程穩(wěn)定性，還能大幅提高處理速度。將多個(gè)電子元件以集體式傳送方式傳送到真空取料裝置上后，可用裝配頭的抓持裝 置依次揀取元件來繼續(xù)裝配過程。被揀取元件通常會(huì)被放置在電子電路襯底上由相應(yīng)的 元件連接面規(guī)定的安裝位置上。根據(jù)權(quán)利要求2所述，從真空取料裝置上取下載體膜之前，先減小由真空取料裝置 施加的吸力。其優(yōu)點(diǎn)在于可以使抓持裝置(通常建構(gòu)為所謂的吸附式抓持器)以簡(jiǎn)單的 方式進(jìn)行元件揀取。因?yàn)槌晒Φ厥乖妮d體膜上脫落后，只需很小的吸力就能將脫落 下來的元件固定在真空取料裝置上的相應(yīng)位置上。吸力的減小通過一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置以 已知方式進(jìn)行，這個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)裝置也可有利地在從載體膜上分離元件的過程中提供吸力， 這個(gè)吸力一方面可以確保元件可靠地從載體膜上脫落，另一方面，這個(gè)吸力的強(qiáng)度必須 確保能以柔和的方式進(jìn)行元件傳送。因此，如果所用的載體膜由于老化問題原本只能對(duì) 元件施加較小的粘著力，借助上述方案就可在傳送元件的過程中減小吸力。根據(jù)權(quán)利要求3所述，通過電磁輻射(例如紫外線、可見光或紅外線的電磁輻射) 或熱輻射的作用減小粘性。在選用相應(yīng)膠粘劑的情況下，無論是用紫外線(可使膠粘劑 材料內(nèi)的化學(xué)#:斷裂)進(jìn)行照射，還是用可見光或紅外線進(jìn)行照射，又或者借助紅外熱 輻射，都可使膠粘劑的粘性幾乎徹底消失。在此情況下，只需一個(gè)很小的吸力就可將元 件可靠而柔和地傳送到真空取料裝置上。根據(jù)權(quán)利要求4所述，元件的揀取方式是，當(dāng)各待揀取元件至少部分從真空取料裝 置上脫離后，元件抓持裝置才與所述元件直接接觸。通過使傳送頭的用作抓持裝置的吸 管在元件表面上方距離元件表面例如10 )um處停止移動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)這一方案。這種通過 氣隙將單個(gè)元件傳送到吸管上的準(zhǔn)非接觸式傳送的唯一實(shí)現(xiàn)條件是，只需使吸管施加在 元件表面的吸力大于真空取料裝置施加在元件底面上的氣動(dòng)保持力。當(dāng)然，可通過裝配 系統(tǒng)或傳送系統(tǒng)的相應(yīng)的機(jī)械控制裝置，將元件兩側(cè)的負(fù)壓設(shè)定或調(diào)節(jié)成過程相關(guān)最佳 值。這種準(zhǔn)非接觸式元件揀取，即元件的一側(cè)先從真空取料裝置上脫落，當(dāng)這一側(cè)與抓 持裝置發(fā)生機(jī)械接觸后，元件的另一側(cè)才離開真空取料裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于，揀取元件時(shí)， 無需將抓持裝置直接放置在元件上，因而不會(huì)使極其敏感的元件受到劇烈的機(jī)械沖擊。根據(jù)權(quán)利要求5所述，借助攝像機(jī)檢測(cè)被真空取料裝置揀取的元件的空間位置。這 個(gè)^t聶像機(jī)(例如行掃描攝像機(jī))在元件上方的預(yù)定高度上沿垂直于攝像機(jī)縱向的方向進(jìn) 行移動(dòng)，該攝像機(jī)可以通過一次性檢驗(yàn)過程測(cè)定全部元件的位置和角位置。由于元件可 靠地被真空取料裝置固定住，因而可通過裝配頭的一個(gè)或多個(gè)抓持裝置進(jìn)行精確的元件 揀取，而無需對(duì)被揀取元件的空間位置進(jìn)行定期測(cè)量。根據(jù)權(quán)利要求6所述，將至少一部分元件從真空取料裝置傳送到其他真空取料裝置 上。這個(gè)其他真空取料裝置也具有一個(gè)帶有多個(gè)微孔的平坦吸附面。將元件傳送到其他 真空取料裝置上時(shí)，這個(gè)其他真空取料裝置相對(duì)于真空取料裝置的定位方式使得真空取 料裝置的吸附面與其他真空取料裝置的吸附面彼此相對(duì)布置，且彼此平行。兩個(gè)真空取 料元件之間的元件傳送方式是減小真空吸力，與此同時(shí)，增大其他真空取料元件的吸力。 在此情況下，同樣可以柔和的方式在兩個(gè)真空取料裝置之間進(jìn)行元件傳送。這種實(shí)施方式的另一重要之處在于電子元件發(fā)生了再次倒轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)裝配過程要 求電子元件帶有電接頭的一側(cè)遠(yuǎn)離相應(yīng)的元件載體時(shí)，這種方法就特別有利。當(dāng)需要通 過引線接合(Wire Bonding)實(shí)現(xiàn)接觸時(shí)，有必要采取這種實(shí)施方式。這樣就可以簡(jiǎn)單 的方式通過使用另 一真空取料裝置，在元件不發(fā)生倒轉(zhuǎn)或在元件發(fā)生兩次倒轉(zhuǎn)總共轉(zhuǎn)動(dòng) 360°的情況下，為裝配過程輸送元件，從而在柔和操作和輸送速度方面實(shí)現(xiàn)通過對(duì)整個(gè)晶片系統(tǒng)進(jìn)行集體式氣動(dòng)傳送所能取得的優(yōu)點(diǎn)。需要指出的是，通過上述其他真空取料裝置還能實(shí)現(xiàn)元件的暫存。也就是說，可將 整個(gè)晶片系統(tǒng)中那些在第一裝配計(jì)劃中尚未得到使用的元件存放在所述其他真空取料裝 置上，直至這些元件可應(yīng)用于其他裝配計(jì)劃為止。根據(jù)權(quán)利要求7所述，將至少一部分所述元件從真空取料裝置傳送到其他粘性載體 膜上。傳送元件時(shí)，這個(gè)其他粘性載體膜相對(duì)于真空取料裝置的定位方式，使得所述真 空取料裝置的吸附面與所述其他粘性載體膜的粘性承載面彼此相對(duì)布置，且彼此平行。 在此情況下，該其他粘性載體膜就與上述其他取料裝置一樣，既可使元件發(fā)生再次倒轉(zhuǎn)， 又可用來暫時(shí)存放元件。根據(jù)權(quán)利要求8所述，至少交替使用第一真空取料裝置和第二真空取料裝置。當(dāng)傳 送頭從第 一真空取料裝置上揀取元件時(shí)，就已經(jīng)可從另 一載體膜上將其他元件傳送到第 二真空取料裝置上。這一方案的優(yōu)點(diǎn)在于，可在很短的時(shí)間內(nèi)更換裝配過程所需的元件， 因?yàn)榈?一真空取料裝置上的最后 一個(gè)元件被取走之前，就已經(jīng)可向第二真空取料裝置傳 送元件。在此情況下，兩個(gè)真空取料裝置之間的互換就只是一個(gè)簡(jiǎn)單的可迅速完成的定 位過程，通過這種互換可為裝配過程輸送不同類型的元件或相同類型的元件。通過這種 方式，幾乎可以完全消除從載體膜到真空取料裝置的元件傳送所需的輔助處理時(shí)間。本發(fā)明與裝置相關(guān)的目的通過一種具有獨(dú)立權(quán)利要求9所述特征的用于搡作電子元 件的裝置而達(dá)成。本發(fā)明的真空取料裝置包括 一個(gè)真空發(fā)生單元和一個(gè)吸附元件，所 述吸附元件與所述真空發(fā)生單元?dú)鈩?dòng)耦合，并具有多個(gè)通孔和一個(gè)平坦的吸附面，其中， 產(chǎn)生真空的同時(shí)，可使多個(gè)電子元件附著在所述平坦的吸附面上。本發(fā)明基于這樣一種認(rèn)識(shí)通過以氣動(dòng)方式將電子元件固定在吸附元件上，就可實(shí) 現(xiàn)一種特別對(duì)于棵芯片而言柔和而高效的操作。優(yōu)選通過一個(gè)與壓力變換器相連的氣動(dòng) 閥對(duì)吸力進(jìn)行控制，氣動(dòng)閥連接在所述真空發(fā)生單元與所述吸附元件之間。在附加使用 壓力傳感器的情況下，也可通過相應(yīng)的反饋回路對(duì)吸力進(jìn)行調(diào)節(jié)，借此既可提高過程穩(wěn) 定性，也能實(shí)現(xiàn)柔和的元件操作。根據(jù)權(quán)利要求10所述，吸附元件用燒結(jié)材料制成，并優(yōu)選建構(gòu)為燒結(jié)板。燒結(jié)材 料中存在多個(gè)與燒結(jié)材料致密度相關(guān)的且大小和孔隙間距不一的貫通式通道，因此，真板的優(yōu)點(diǎn)在于，通過簡(jiǎn)單地對(duì)燒結(jié)板的厚度、孔隙間距和孔隙大小進(jìn)行選擇，就可使吸 附元件與相應(yīng)電子元件的大小達(dá)到最佳匹配。如果每個(gè)元件均用至少五個(gè)吸附孔來固定，就可將電子元件特別可靠、柔和地固定在吸附元件上。根據(jù)權(quán)利要求11所述，附加地設(shè)置有一個(gè)用于局部遮蓋所述吸附元件的可移動(dòng)遮 罩。借此可遮住上面不再有元件的那部分吸附面區(qū)域，從而減少通過這些外露區(qū)域潛入 所述真空取料裝置的空氣量。由于自動(dòng)裝配機(jī)的運(yùn)行成本很大程度上取決于真空發(fā)生單 元的耗電量，因此，通過這種方式可顯著降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本。根據(jù)權(quán)利要求12所述，吸附元件劃分成不同的分區(qū)，這些分區(qū)上可分別加載負(fù)壓。 其實(shí)現(xiàn)方法是為每個(gè)分區(qū)配備一個(gè)自有氣動(dòng)閥。借此可以有利的方式在不使用活動(dòng)遮罩 的情況下減少潛入的空氣，從而達(dá)到無需大體積機(jī)械元件就可減少空氣潛入的目的。在 此情況下，各個(gè)分區(qū)自然是彼此氣動(dòng)分離，因此，通過控制氣動(dòng)閥可為每個(gè)分區(qū)分別加 載負(fù)壓。


下面借助附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征作進(jìn)一步說明，其中 圖1為一個(gè)布置在粘性載體膜上并由多個(gè)電子元件構(gòu)成的晶片系統(tǒng)； 圖2a至圖2g為一個(gè)從粘性載體膜到真空取料裝置的集體式元件傳送過程，其中， 元件倒轉(zhuǎn)180° ;圖3a至圖3f為一個(gè)從粘性載體膜到第二真空取料裝置的集體式元件傳送過程，其中，那些電子元件總共倒轉(zhuǎn)360° ;圖4a和圖4b為一個(gè)吸附元件的局部遮蓋裝置，可以減少空氣的潛入；圖5a至圖5d為一個(gè)以電子元件暫存為目的將一部分晶片系統(tǒng)傳送到粘性載體膜上的過程；以及圖6a和圖6b為一個(gè)配有多個(gè)抓持裝置的裝配頭以類似于非接觸的方式從真空取料 裝置上揀取元件的過程。
具體實(shí)施方式
在此需要說明的是，各附圖中相同元件或?qū)?yīng)元件在參考符號(hào)上的唯一區(qū)別就在于 第一個(gè)數(shù)字和/或附加在后面的字母。圖1所示的晶片夾持裝置100具有一個(gè)環(huán)形夾具102,環(huán)形夾具102上固定有一個(gè) 載體膜104。 一整個(gè)由多個(gè)電子元件110構(gòu)成的晶片系統(tǒng)借助粘著力固定在所述載體膜 104上。不具有外殼的電子元件110呈網(wǎng)目狀布置在該粘性載體膜104上。在晶片夾持裝 置100上裝載元件110的方式是先將整個(gè)圓盤形晶片粘在載體膜104上。將晶片分割成 多個(gè)電子元件110的方式是借助精密的鋸割工具沿彼此垂直的交線對(duì)晶片進(jìn)行鋸割，或 通過精確的腐蝕過程對(duì)晶片進(jìn)行分割。各個(gè)電子元件110的連接觸點(diǎn)通常位于所述元件 IIO遠(yuǎn)離所述載體膜104的一側(cè)上。圖2a至圖2g顯示的是一個(gè)從晶片夾持裝置200到真空取料裝置220的集體式元件 傳送過程，此處的電子元件用參考符號(hào)210表示。如圖2a所示，包括一個(gè)夾具202和一 個(gè)粘性載體膜204的晶片夾持裝置200被放置在真空取料裝置220上，其中，所述晶片 夾持裝置200上固定有多個(gè)電子元件210。真空取料裝置具有外殼221、氣動(dòng)調(diào)節(jié)岡222 和吸附元件223。在此處所示實(shí)施例中，吸附元件223是一個(gè)用燒結(jié)材料制成的平板，這 個(gè)平板具有大量小型貫通式通道，因此，如果借助真空發(fā)生裝置225在吸附元件223的 上側(cè)施加一個(gè)負(fù)壓，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)分布在吸附元件223整個(gè)表面的負(fù)壓。如圖2b所示，晶片夾持裝置200被放置在真空取料裝置220上的方式使得元件210 定位于吸附元件223的表面。為能有效地吸住元件210,真空取料裝置220和吸附元件 223的外尺寸與晶片系統(tǒng)的幾何形狀相匹配。此處所示的實(shí)施例使用的是圓形晶片系統(tǒng)， 因此，吸附元件223具有圓片形平板的形狀。為能使電子元件從粘性載體膜204上脫落，在圖2c所示的處理步驟中，在所述真 空吸附元件220上放置一個(gè)加熱裝置230。所迷加熱裝置230包括一個(gè)外殼231和優(yōu)選多 個(gè)輻射加熱器234。如圖2d所示，加熱裝置230優(yōu)選直接放置在載體膜204上面。借此可對(duì)載體膜204 進(jìn)行加熱，從而大幅減小載體膜204的粘性。加熱裝置230停留在這個(gè)位置上例如為20 s, 停留時(shí)間長(zhǎng)度取決于所用的栽體膜材料、所用膠粘劑種類和所設(shè)定的發(fā)熱量)，直至電子 元件210不再由粘性載體膜204固定，而是由真空取料裝置220固定為止。如圖2e所示， 隨后從真空取料裝置220上取下加熱裝置230和上面已經(jīng)沒有電子元件210的晶片夾持 裝置200。在此處所示的實(shí)施例中，所述電子元件210具有復(fù)數(shù)個(gè)電連接觸點(diǎn)，這些電連接觸 點(diǎn)建構(gòu)在電子元件的底面上，即建構(gòu)在電子元件遠(yuǎn)離載體膜204并朝向吸附元件223的 那一側(cè)。用燒結(jié)材料制成的吸附元件223的尺寸確定為，每個(gè)元件210均由多個(gè)，優(yōu)選10為至少五個(gè)微型吸附通道固定。通過這種方式，不僅可將所迷元件可靠地固定住，還能 對(duì)電接頭起到保護(hù)作用。為能確定各電子元件210在所述晶片夾持裝置200上的確切位置，將攝像才幾240移 到已被傳送到真空取料裝置220上的晶片系統(tǒng)的上方，其中，攝像機(jī)240優(yōu)選具有一個(gè) 此處未作圖示的掃描線傳感器。借此可對(duì)各個(gè)元件210的位置和角位置進(jìn)行測(cè)量。取下已經(jīng)沒有電子元件210的晶片夾持裝置200后，將真空取料裝置220施加的負(fù) 壓降低到一個(gè)確定的最小值。所選的這個(gè)最小值必須確保，各個(gè)元件210在裝配系統(tǒng)(整 個(gè)元件操作裝置可整合在這個(gè)裝配系統(tǒng)中)的工作過程中，不會(huì)受振動(dòng)和氣流影響而滑 落。在所述攝像機(jī)240對(duì)元件210進(jìn)行位置測(cè)量的過程中或在此之后，對(duì)所獲得的位置 坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)， 一個(gè)裝配頭250依次揀取各個(gè)元件時(shí)，這些位置坐標(biāo)可以用作參考因素。 所述裝配頭250具有一個(gè)外殼251和復(fù)數(shù)個(gè)建構(gòu)為吸附式抓持器的抓持裝置252。所述裝 配頭250揀取元件后，以已知的方式將所述電子元件210放置在電子電路襯底上。上文所述的取下已經(jīng)沒有電子元件210的晶片夾持裝置200后將吸附力減小的方案 的優(yōu)點(diǎn)在于，可以減小所述吸附式抓持器的抓持裝置252揀取電子元件的難度。此處只 需確保一點(diǎn)，即，吸附式抓持器所施加的吸力必須大于真空取料裝置220所施加的保持 力。需要指出的是，所述元件210的電連接結(jié)構(gòu)布置該元件遠(yuǎn)離載體膜204的那一側(cè)， 所述元件210經(jīng)過以所述真空取料裝置220為目的地的集體式傳送過程后有效地發(fā)生倒 轉(zhuǎn)。這可以理解為，所述元件210被真空取料裝置220所固定，且其固定方式使得所述 電連接結(jié)構(gòu)位于所述元件210朝向吸附元件223的那一側(cè)。為能借助傳統(tǒng)裝配系統(tǒng)和裝 配頭250以已知方式將電子元件210放置在電子電路村底的預(yù)定連接面上，必須進(jìn)行這 種倒轉(zhuǎn)。對(duì)所述元件進(jìn)行集體式傳送的優(yōu)點(diǎn)是，可在較少的幾個(gè)處理步驟內(nèi)將整個(gè)晶片系統(tǒng) 中的全部電子元件210傳送到一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢蒙希瑢?shí)施進(jìn)一步的裝配工作。在這個(gè)位置 上，所述元件210的電連接結(jié)構(gòu)位于該元件遠(yuǎn)離裝配頭250的抓持裝置252的那一側(cè)。 在所述晶片系統(tǒng)直徑為200 mm、元件邊長(zhǎng)為0. 5咖x o. 5 mm的情況下，最多可在短短 幾秒鐘內(nèi)將多達(dá)120000個(gè)元件傳送到一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，?shí)施進(jìn)一步的裝配工作。因此， 集體式元件傳送的優(yōu)點(diǎn)就在于可以不耽誤時(shí)間為裝配過程輸送建構(gòu)為倒裝芯片的元件。與基于頂料針的傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，當(dāng)需要以較快的速度將體積和厚度都極小的元件安裝到元件載體上時(shí)，所迷的這種對(duì)倒裝芯片電子元件進(jìn)行集體式操作的方案就特別 有優(yōu)勢(shì)。用于識(shí)別單個(gè)物體的射頻識(shí)別(RFID)電路特別需要這些條件。其中，在配有 天線的柔韌膠粘標(biāo)簽上，體積和厚度都盡可能小的倒裝芯片通過兩個(gè)電觸點(diǎn)與相應(yīng)的天 線極相接觸。上述集體式傳送方法還可用于，將無外殼型元件以低成本高效率的方式運(yùn) 用到各種封裝的連接結(jié)構(gòu)(焊接框架Lead frames)上，所述封裝例如球柵陣列封裝 (BGA)、芯片級(jí)封裝(CSP)、四側(cè)引腳扁平封裝(QFP)或薄型小尺寸封裝(S0P)。圖3a至圖3f顯示的是一個(gè)分兩步將電子元件從晶片夾持裝置(此處用參考符號(hào)300 表示)傳送到第一真空取料裝置320a、再從第一真空取料裝置320a將電子元件傳送到第 二真空取料裝置320b上的過程。晶片夾持裝置300與晶片夾持裝置200 —樣也具有夾具 302和栽體膜304。這種分兩步進(jìn)行的元件傳送開始的處理步驟與圖2a至圖2e所示的處理步驟相同。 如圖3a所示，這些處理步驟實(shí)施完畢后，元件310位于第一真空取料裝置320a上，第 一真空取料裝置320a具有外殼321a、調(diào)節(jié)閥322a和建構(gòu)為燒結(jié)板的吸附元件323a。如圖3b所示，電子元件310被傳送到第一真空取料裝置320a上后，第一真空取料 裝置320a發(fā)生180°倒轉(zhuǎn)，從而使得元件310被一個(gè)負(fù)壓固定在吸附元件323a的方向朝 下的表面上。如圖3c所示，隨后將第二真空取料裝置320b移動(dòng)到第一真空取料裝置320a,第二 真空取料裝置320b同樣具有外殼321b、調(diào)節(jié)閥322b和建構(gòu)為燒結(jié)板的吸附元件323b。 元件310被夾持在兩個(gè)吸附元件323a和323b之間。隨后減小第一真空取料裝置320a所 產(chǎn)生的吸力，與此同時(shí)，相應(yīng)增大由第二真空取料裝置320b施加的吸力。如圖3d所示，隨后移開第一真空取料裝置320a,使得全部元件310只由第二真空 取料裝置320b固定。如圖3e所示，接下來用攝像機(jī)340對(duì)各個(gè)元件310進(jìn)行精確的位置測(cè)量，攝像機(jī) 340在所述元件310上方預(yù)定高度位置上對(duì)整個(gè)晶片系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。如圖3f所示，所述元件310的揀取通過裝配頭350以已知方式進(jìn)行，該裝配頭350 具一個(gè)外殼351和復(fù)數(shù)個(gè)建構(gòu)為吸附式抓持器的抓持裝置352。通過分兩步將上述元件310先后傳送到第一真空取料裝置320a和第二真空取料裝 置320b上后，元件310有效地發(fā)生兩次倒轉(zhuǎn)，從而使得所述元件的連接結(jié)構(gòu)在圖3f所 示的揀取過程中位于元件310朝向抓持裝置352的一側(cè)。因此，從晶片夾持裝置300到 第二真空取料裝置320b的集體式元件傳送方法也可應(yīng)用于無外殼型芯片，這種芯片被放置到電路載體上后，芯片上的連接結(jié)構(gòu)位于芯片遠(yuǎn)離電路載體的一側(cè)。芯片與元件載體 之間的電連接通常通過所謂的引線接合(Wire-Bonding)而實(shí)現(xiàn)。為能以所要求的芯片 定位將芯片放置在電路載體上，在將芯片傳送到第一真空取料裝置320a上的過程中使芯 片發(fā)生初次倒轉(zhuǎn)后，然后還需將芯片繼續(xù)傳送到第二真空取料裝置320b上，以便使元件 總共發(fā)生兩次轉(zhuǎn)動(dòng)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)180。。需要指出的是，與在頂料針的協(xié)助下直接從粘性載體膜上揀取元件的方法相比，通 過裝配頭從真空取料裝置上揀取元件的方案還有一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。在直接從一個(gè)一 般情況下具有彈性的載體膜上揀取元件的過程中，載體膜會(huì)在越來越多的元件被取走的 情況下發(fā)生變形，從而使要求的取料位置發(fā)生變化。這意味著，為能實(shí)現(xiàn)可靠的取料過 程，必須對(duì)待揀取元件的位置進(jìn)行多次測(cè)量。而從一個(gè)帶有無彈性吸附元件的真空取料 裝置上揀取元件時(shí)，待揀取元件的位置在逐步揀取全部元件的過程中保持不變。圖4a和圖4b顯示的是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其中設(shè)置有一個(gè)用于減少潛入空氣 的可移動(dòng)遮罩460。只要有一部分元件410被取走，該遮罩460就會(huì)移動(dòng)到此處未顯示的 真空取料裝置的吸附元件423的面前。借此可將由于元件410被取走而露出來的微孔狀 吸附通道遮蓋住。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于可大幅減少從敞開的吸附通道潛入真空取料裝置 的空氣量。因此，每當(dāng)裝配頭(未作圖示)取走一部分元件410后，遮罩460就可以移 動(dòng)一步。借此可以顯著降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本和產(chǎn)生真空所需的耗電量。圖5a至圖5d顯示的是將晶片系統(tǒng)的一部分元件510從真空取料裝置520傳送到晶 片夾持裝置500上的過程，晶片夾持裝置500具有一個(gè)夾具502和一個(gè)粘性載體膜504。 圖5a顯示的是真空J(rèn)又料裝置520的俯視圖，其中，在借助圖2a至圖2f所示的方法傳送 過來的最初的晶片系統(tǒng)中，已有大量電子元件被取走，因而現(xiàn)在只余下一定量的元件510。下面將要說明的是如何將這部分余下的元件510轉(zhuǎn)移到晶片夾持裝置500上，以便 在真空取料裝置52G上裝載其他元件，而無需將余下的元件510扔掉。如圖5b和圖5c 所示，將晶片夾持裝置500放置在真空取料裝置520的表面，使得被吸附元件523固定 住的那些元件510與所述載體膜504具有粘性的底面相接觸。元件510 —旦粘附在載體 膜504上，就通過調(diào)節(jié)閥522減小由此處未顯示的真空發(fā)生單元產(chǎn)生的負(fù)壓，在隨后取 下晶片夾持裝置500時(shí)(參見圖5d),這些電子元件510不再附著在真空取料裝置520 上，而是附著在晶片夾持裝置500上。借此可將尚未得到使用的元件510存放在晶片夾 持裝置500上，以便必要時(shí)將其繼續(xù)用于之后需要實(shí)施的裝配過程。需要指出的是，除晶片夾持裝置500外，也可用一個(gè)第二真空取料裝置來存放元件S10,其中，從真空取料裝置520到第二真空取料裝置的元件傳送按圖3b、 3c、 3d和3e 所示的處理步驟進(jìn)行。圖6a和圖6b顯示的是裝配頭650以特別柔和的方式揀取元件610的過程。這些元 件610先由真空取料裝置620固定，真空取料裝置620與上文所述的真空取料裝置一樣 具有一個(gè)外殼621、 一個(gè)調(diào)節(jié)閥622和一個(gè)吸附元件623。裝配頭650與上文所述的裝配 頭一樣具有一個(gè)外殼651和復(fù)數(shù)個(gè)建構(gòu)為吸附式抓持器的抓持裝置652。如圖6a所示，需要用其來揀取一個(gè)元件610的相應(yīng)抓持裝置652朝待揀取元件610 的方向下降。其中，抓持裝置652的下端面在待揀取元件上表面上方預(yù)定距離(例如10 wn) 處停止下降。通過在相關(guān)抓持裝置652上施加一個(gè)負(fù)壓，可將該元件610從吸附元件623 傳送到抓持裝置652上。其前提條件是，盡管存在氣隙，但通過該抓持裝置652施加的 吸力卻大于吸附元件623所施加的吸力。圖6b所示的裝配頭650的建構(gòu)為吸附式抓持器的全部抓持裝置652均已分別揀取 一個(gè)元件610。需要指出的是，由于無需將抓持裝置652下降至待揀取元件的上表面，這種以類似 于非接觸的方式將元件610從真空取料裝置620傳送到抓持裝置652上的方法，可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)元件610特別柔和的操作。通過這種方式可以可靠地排除抓持裝置652與多數(shù)情況 下極其脆弱的元件610之間發(fā)生劇烈撞擊的可能性。如果相關(guān)元件在不發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況 下從吸附元件623被傳送到抓持裝置652上，就可實(shí)現(xiàn)一種徹底的非接觸式元件傳送。 但一般情況下實(shí)現(xiàn)的是一種準(zhǔn)非接觸式元件揀取，即相關(guān)元件610的一側(cè)先從吸附元件 623上松開，并與抓持裝置652的底面發(fā)生接觸。在此之后，所述元件610的另一側(cè)才從 吸附元件623上脫落，從而使相關(guān)元件610在不發(fā)生倒轉(zhuǎn)的情況下被抓持裝置652固定。 隨后對(duì)被揀取元件610的安裝以已知方式進(jìn)行，即將被揀取元件610依次放置在電子電 路載體的相應(yīng)的元件安裝位置上。放置元件610時(shí)，以已知方式通過切斷相應(yīng)的負(fù)壓來 減小相應(yīng)抓持裝置所施加的吸力。參考符號(hào)表100 晶片夾持裝置102 夾具104 載體膜110 元件1200晶片夾持裝置202夾具204載體膜210元件220真空取料裝置221外殼222調(diào)節(jié)閥223吸附元件/燒結(jié)板225真空發(fā)生單元230加熱裝置231外殼234輻射加熱器240攝像機(jī)250裝配頭251外殼252抓持裝置/吸附式抓持302夾具304載體膜310元件320a第一真空取料裝置321a外殼322a調(diào)節(jié)閥323a吸附元件/燒結(jié)板320b第二真空取料裝置321b外殼322b調(diào)節(jié)閥323b吸附元件/燒結(jié)板330加熱裝置331外殼334輻射加熱器340攝像機(jī)350裝配頭351外殼352抓持裝置/吸附式抓持器420真空取料裝置410元件460遮罩500晶片夾持裝置502夾具504載體膜510元件520真空取料裝置520第一真空取料裝置521外殼522調(diào)節(jié)閥523吸附元件/燒結(jié)板610元件620真空取料裝置621外殼622調(diào)節(jié)閥623吸附元件/燒結(jié)板650裝配頭651外殼652抓持裝置/吸附式抓持器
權(quán)利要求
1.將電子元件(210)從粘性載體膜(204)傳送到傳送頭(250)上的方法，所述方法具有下列步驟將載有所述元件(210)的載體膜(204)傳送到真空取料裝置(220)上，所述真空取料裝置具有一個(gè)帶有多個(gè)微孔的平坦吸附面(223)，其中，所述載體膜(204)載有所述元件(210)的一側(cè)朝向所述吸附面(223)；在所述真空取料裝置(220)上施加一個(gè)負(fù)壓，使所述元件(210)附著在所述吸附面(223)上；減小所述載體膜(204)的粘性，從而使所述載體膜(204)施加在所述元件(210)上的粘著力小于所述真空取料裝置(220)施加在所述元件(210)上的吸力；從所述真空取料裝置(220)上取下所述載體膜(204)，使所述元件(210)留在所述真空取料裝置(220)上，以及通過一具有至少一個(gè)元件抓持裝置(252)的傳送頭(250)揀取所述元件(210)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述真空取料裝置(220 )上取下所述載 體膜(204 )之前，先減小由所述真空取料裝置(220 )施加的吸力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過使所述載體膜 (204 )受到電磁輻射作用來減小其粘性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述元件(610)的 揀取方式是，當(dāng)各待揀取元件(610)至少部分從所述真空取料裝置(620 )上脫離后， 所述元件抓持裝置(652 )才與所述元件(610)直接接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，用所述傳送頭(250 ) 揀取所述元件(210)之前，先借助一攝像機(jī)(240 )檢測(cè)被所述真空取料裝置(220)揀 取的元件(210)的空間位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，將至少一部分元件 (310)從所述真空取料裝置(320a)傳送到其他真空取料裝置(W0b)上，所述其他真空取料裝置(320b)具有一個(gè)帶有多個(gè)微孔的平坦吸附面(323b), 傳送元件時(shí)，所述其他真空取料裝置(320b)相對(duì)于所述真空取料裝置(320a)的 定位方式，使得所述真空取料裝置的吸附面(323a)與所述其他真空取料裝置的吸附面 (323b)彼此相對(duì)布置，且彼此平行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，將至少一部分元件 (510)從所述真空取料裝置(520 )傳送到其他粘性載體膜(504 )上，傳送元件時(shí)，所述其他粘性載體膜(504 )相對(duì)于所述真空取料裝置(520 )的定位方式，使得所述真空 取料裝置的吸附面(523 )與所述其他粘性載體膜(504 )彼此相對(duì)布置，且彼此平行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，至少交替使用一個(gè) 第一真空取料裝置和第二真空取料裝置，其中，當(dāng)所述傳送頭從所迷第一真空取料裝置 上揀取所述元件時(shí)，從另 一載體膜上將其他元件傳送到所述第二真空取料裝置上。
9. 用于操作電子元件的裝置，所述裝置在實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利 要求所述的方法的過程中特別用作真空取料裝置，所述裝置包括一個(gè)真空發(fā)生單元(225 );和一個(gè)吸附元件(223 ),所述吸附元件與所述真空發(fā)生單元(225 )氣動(dòng)耦合，并具 有多個(gè)通孔和一個(gè)平坦的吸附面；其中，產(chǎn)生真空時(shí)，可使多個(gè)電子元件(210)附著在所述平坦吸附面上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述吸附元件(223 )用燒結(jié)材料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，附加地配有一個(gè) 用于局部遮蓋所述吸附元件的可移動(dòng)遮罩(460 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述吸附元件劃 分成不同的分區(qū)，所述分區(qū)上分別加載負(fù)壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將電子元件(210)從粘性載體膜(204)傳送到傳送頭(250)上的方法，所述電子元件主要是倒裝芯片和裸晶。所述方法包括下列步驟(a)將所述載體膜(204)傳送到真空取料裝置(220)上，所述真空取料裝置具有一個(gè)帶有多個(gè)微孔的平坦吸附面(223)，其中，所述載體膜(204)載有所述元件(210)的一側(cè)朝向所述吸附面；(b)在所述真空取料裝置(220)上施加一個(gè)負(fù)壓，使所述元件(210)附著在所述吸附面上；(c)減小所述載體膜(204)的粘性，從而使所述載體膜(204)施加在所述元件(210)上的附著力小于所述真空取料裝置(220)施加在所述元件(210)上的吸力；(d)從所述真空取料裝置(220)上取下所述載體膜(204)，使所述元件(210)留在所述真空取料裝置(220)上；以及(e)通過具有至少一個(gè)元件抓持裝置(252)的傳送頭(250)揀取所述元件(210)。本發(fā)明還涉及一種用于操作電子元件(210)的裝置，所述裝置在所述方法的實(shí)施過程中特別用作真空取料裝置(220)。
文檔編號(hào)H05K13/04GK101283635SQ200680028921
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者岡特·希貝爾 申請(qǐng)人:西門子公司