Автомат проволочного монтажа полупроводниковых приборов Советский патент 1992 года по МПК B23K31/00 B23K11/11 B23K101/40 

устройстве Э, устройства для транспортирования изделий 6,7 с блоком управления и однокоординагными приводами 10. Сварочная головка 2 и оптико-телевизионное устройство 9 перемещаются между устройствами для транспортирования изделий в напоавлении, перпендикулярном направлению перемещения устройств для перемещения иодепий. Последние снабжены дополнительным приводом 8 вертикальных перемещении изделий Приводы сварочной Ю юзки и опгико-телевизиошю

го устройства расположены на портале. Блок управлений может содержать эталонные растровые линейки 13 и фотоголовки 12 в качестве обратной связи с приводами. Устройство для контроля качества приварки перемычки может быть установлено на сварочной головке или выполнено на сварочном инструменте Цель достигается за счет рационального использования перемещаемых сварочной головки 2 и оптико-телевизионного устройства 9 в обслуживании двух рабочих мест попеременно. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, в частности к автоматам монтажа проволочных межсоединений контактных площадок корпуса и кристалла прибора, преимущественно многоуровневых, многовыводных ИС, БИС, СБИС с активным неразрущающим контролем. Цель изобретения - повышение производительности и точности, расширение функциональных возможностей. Устройство содержит станину 1, портал, поворотную сварочную головку 2, оптико-телевизионное 10

Изобретение относится к пооизоодству полупроводниковых приборов, в частности к ав омзта.л мо;нажа проволочных мехсое динений (меримычзк) контактных площадок коопуса и кристалла прибора преимущест- венно многоуровневых многовывсдных И С, 5/iC, СБИС высокой топологической плот ноет и ьа кристэлле, с активным 100%-ным контропег проволочных межсоединений тянущим усилием

Известна автоматическая установка для присоединения проволочных выводов попупроводьиковых прибоооз, содеохя щая станину с расположенными на ней ст роиством определения положения контактных пг.ищадок кр стснтэ отноьи- тельно выводов корпуса, устройствами присоединения проволочные перем -1-е с приводами I еремеще. ий по координатам X. Y, Z, устройством транспортирования корпусов полупроводниковых приборов блоком пневматики, связанными с блоком управления,ус роист во определения наличия проволочных перемычек.

Основными недостатками прототипа являются невозможность сборки MHOSG- уоовневых, многовыводных ИС, так как требует увеличения (на порядок) рабочего поля требуется обход рабочего попя оптико-телевизионным устройством, а око за креплено неподвижно; невозможносг1- контроля качества приварки перемычек (наличия перемычек) ИС сверхплотных компоновок с большим количеством выво дов в нескольких уровнях и -лх радиально- лучевом расположении, так к д исполоЗуемые датчики тактильно-ощупывающего т пгдовольно громоздки, невозможность обеспечить тоиносгь порядка 1-2 мкм, необходимую при сборке ИС сверхплотных компоновок, поскольку отсутствуют элементы, обеспечивающие обратнуюСВЯЗЬПрМВОДОВП И

перемещениях этими приводами испсг.н / тельных устройств,

Цель изобретения -- повышение точности и расширение функциональных возможностей путем устранения недостатков пса готипа.

Поставленная цель достигается тем, что в автомате содержащем станину, портал, сваро ную головку со сварочным инструмент/ : оптико-телевизионное устройство, устройство контроля качества приварки пе- рзмьнки, устройство для транспортирования изделия, которое установлено на станине,блок управления,связанный с при- сварочной головки, оптико-телеви- 3i iof,rioro С ройства, устройство контроля качества приварки пеэемычки и устройства для трзнспсрт1/,рованч я, имеется по край- eй мере одмо дополтитеаьное устройство для (ранспортирова и я изделия, которое с гановлено на с га ни i ic-рал л ел ьно основном/, сварочная г олово и оп ико-телевизи- онное устройство установлены с возможностью однокчорцинатного перемещения между уст рейс вами, для транспортирования изделий в направлении, перпендикулярном направлению перемещения устройств для транспортирования

/13Д с. ЛИЙ.

Сварочная гсловкз установлена с возможностью поворота вокруг своей оси, а лаждое устройство для транспортирования снабжено дополнительным приводом вер- .икзпьных пео ещений изделий

Приводы сварочной головки и оптико- гелевизион:-j/ системы расположены на г о с але.

Кроме того, блок управления автомата может содержать этагОг ные растровыг ли- и фотогоповки, причем эталонные астровьэ линейки закреплены ча неподвижных частях приводов, а фотоголовки - на перемещаемых частях приводов,

Устройство для контроля i i. гва при- ;эрки перемо; KL/, может быть либо установ- тзно на свароЧ той голоч -, либо выполнено .-a с., инструмь.те, а в кйчьсгве

привода этого устройства используется привод сварочной головки или (и) привод устройства для транспортирования изделия.

На фиг. 1 представлен автомат прово- лочного монтажа; на фиг. 2 - схема позици- онирования, где а, г - позиции загрузки-выгрузки; б, д - позиции микросварки; в, е - позиции распознавания; Ул - направление перемещения левого уст- ройства транспортирования изделий в позиции а, б, в, Ynp. - то же, правого в позиции г, д, Хопт. - то же, оптико- телевизионного устройства в позиции в, Хс. - то же, сварочной головки и устрой- ства контроля в позиции б, на фиг. 3 представлен узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - то же, вариант; на фиг. 5 - схема контроля качества приварки перемычек.

Автомат проволочного монтажа еодер- жит(фиг. 1) станину 1 с нижней горизонтальной поверхностью А и порталом над ней, имеющим параллельно расположенные фронтальную Б и тыльную В плоские поверхности, поворотную сварочную головку 2 со сварочным инструментом 3, закрепленным в держателе 4, взаимодействующим с бесконтактным датчиком пеоемещения 5, два устройства 6 и 7 для транспортирования изделий с приводами 8 вертикальных переме- щений, оптико-телевизионное устройство 9, с закрепленными на станине приводами 10 их горизонтального перемещения с каретками 11 и устройствами обратной связи, каждое из которых выполнено в виде взаи- модействующих между собой фотоголовки 12 и эталонной растровой линейки 13; рабочий орган 14 для контроля качества приварки перемычки к приводам позиционирования этого рабочего органа 14, причем приводы горизонтальных перемещений исполнительных устройств выполнены однокоординатными и расположены в двух уровнях попарно-параллельно в каждом из них, а именно приводы 10 устройств транспортирования 6 и 7 закреплены на нижней горизонтальной поверхности А станины 1,а приводы 10 поворотной сварочной головки 2 и оптико-телевизионного устройства 9 - соответственно на поверхностях Б и В портала станины 1 с обеспечением возможности поочередных поперечно-встречных движений каретки 11, несущей поворотную сварочную головку 22, по отношению к каждой из кареток 11, несущих устройства 6 и 7, а также движений в проти- вофазе каретки 11, несущей оптико-телевизионное устройство 9, по отношению к каждой из кареток 11, несущих устройства 6 и 7, при этом эталонные растровые линейки

13 закреплены неподвижно и параллельно соответствующим приводам 10, фотоголовки 12 закреплены на соответствующих каретках 11, а рабочий орган 14 либо закреплен в держателе 4, либо выполнен непосредственно на самом сварочном инструменте 3, привод позиционирования которого относительно обрабатываемого прибора (состоящий комплексно из привода поворота сварочной головки 2, привода 10 ее горизонтального перемещения, привода 10 любого из перемещающихся устройств 7 и привода 8 вертикальных перемещений) является также приводом позиционирования рабочего органа 14.

Автомат работает следующим образом.

На устройство 7 транспортирования (фиг. 1) в позиции загрузки а (фиг. 2) автоматическим роботом-манипулятором устанавливается полуфабрикат подлежащего разварке полупроводникового прибора (кристалл, установленный в корпусе), затем прибор фиксируется схватами устройства 7 и каретка 11 по левому приводу 10 перемещается на позицию в (фиг. 2) распознавания, над которой расположено (в исходном положении) оптико-телевизионное устройство 9 на каретке 11 соответствующего привода 10. С использованием привода 8 вертикальных перемещений полуфабриката и блока управления автоматом производится автофокусировка оптико-телевизионного устройства 9 систем технического зрения, а затем с использованием приводов 10 ортогональных горизонтальных перемещений кареток 11, несущих устройство 6 и оптико- телевизионное устройство 9, осуществляется поиск реперных участков изображений топологии, распознавание и вычисление координат взаимного расположения контактных площадок кристалла и корпуса, одновременно с этим на правое устройство 7 в позиции загрузки г (фиг. 2) устанавливается полуфабрикат следующего (второго) полупроводникового прибора и в момент окончания работы систем технического зрения, если второй полуфабрикат зафиксирован в правом устройстве 7, оба устройства 6 и 7 начинают параллельно-встречное движение по отношению друг к другу, одновременно оптико-телевизионное устройство 9 на своей каретке 11 по приводу 10 совершает поперечно-встречное движение по отношению к правому устройству 7 и они оба устанавливаются в позиции е (фиг. 1, 2) в это время левое устройство 6 устанавливается в позицию а (фиг 1, 2), над которой в исходном положении находится поворотная сварочная головка 2 со сварочным инструментом 3, закрепленным в держателе 4, теперь одновременно в позиции е (фиг. 1,2)

системой технического зрения ведется распознавание и вычисление координат контактных площадок второго полуфабриката, а в позиции 5 (фиг. 1, 2( осуществляется проволочный монтаж межсоединений контактных площадок корпуса и кристалла первого полуфабриката я 100%-ный активным неразрушаюи й контроль качества приварки перемычки тянущим усилием F (фиг. 5), прикладываемым к легле перемычки позиционируемым на величину Ah рабочим органом 14 (фиг, , 3, 4, 5). После окончания этих операций сварочная голсзка 2 и опти- ко-телев/ о1.о. .,е устройство 9 начинают параллелькс -вс речное движение по отношению друг к доугу и устанавливаются з позициях д1 и е (quir, 1, 2), при этом правое устройстве 7 также начинает перемещение нак каретке 11 по приводу 10 в позицию д (фиг. 1, 2), а левое устройство 6 - вначале в позицию а для выгрузки первого р«зва- ренксго полуфабриката и для загрузки третьего неразваренного, а потом вновь позицию в для распознавания, одновременное которым ведется проволочной .монтаж второго полуфабриката на гц.п - .. устройстве V, с которого после разваркг е

1озиции г (фиг. 1,2) он выгружается, а взамен него устанавливается четвертый нераз- варенный полуфабрикат, затем устройте 7 на каретке 11 по приводу 10 пеоемси &етсй в позицию распознавший, е 1 (фиг. 1,2) но если при проведении активного контроля обнаруживается брак, то по возможности сразу производят замену полуфабриката в позициях а или г (фиг. 1, 2).

Проволочный монтаж ведется на позициях микросварки б и р (фиг. 1, 2) следующим oftpasofvi:

Вначале осуществляют заправку проволоки в капиллярное отверстие инструмента 3 (фиг. 1, 3,4), обеспечив избыток прооо/юкм под его рабочем торцом: согласно имеющейся информации о взаимном положении (координатах) когизкгных площадок кристалла и корпуса полуфабриката полупроводникового прибора инструмент устанавливается.над точкой первой сварки, так как одновременно перемещаются каретки 1 I привода чО устройств 6 ил 7 по оси Y и каретки 11 призоль Ю сварочной головки

2по оси X (при необходимости сварочной головкой осуществляется и поворот вокруг своей оси); инструмент 3 опускается и осуществляет первую сварку, нагружение при этом оценивается с помощью датчика 1Z (фиг. 1, 3, 4), затем аналогично предыдущему устанавливается над второй точкой сварки,

а

опускается и осуществляет вторую сварку, а затем рабочий орган (крючок) 14 (фиг. 3, 4, 5) позиционируется теми же (перемещающими держатель 4 сварочного инструмента

5 3) приводами 10 таким образом, чтобы появилась возможность зацепить петлю межсоединения снизу (фиг. 5), потянуть ее вверх, при этом с помощью датчика 5 (фиг, 1, 3, 4) проверяется прочность петли межсоедине10 ния и, если она удовлетворительна, процесс проволочного монтажа продолжается, т.е. идет последовательная разварка прибора, а если неудовлетворительна, то прибор бракуется, перемещается в позицию а или г

15 (фиг. 2), выгружается, а на его место загружается новый полуфабрикат.

Распознавание ведется в позициях в и е (фиг. 1, 2), при этом обрабатываемый полуфабрикат освещается оптико-телевизи20 очкь Г, устройеггом системы технического зренля, получаемое изображение тополо- ксиактных площадок, информация об их взаимном положении используется для обхода точек сварки при проведении прово- 25 лочного монтажа в позициях б и д (фиг, 1,2).

В позициях б, в, д, е полуфабрикат v либо инструмент, либо оптико-телевизионное устройство позиционируются в

iu пределах рабочего поля с (фиг 2), которое обеспечивает обход сварочным инструментом всех точек сварки,а при распознавании получение оптического дост упа ко всем эле- изображения топологии полуфабри35 ката полупроводникового прибора, причем прк распознавании обрабатываемый полуфабрикат позиционируется кареткой 11 привода 10 по оси V и приводом 8 по оси Z (ае офокусировка)устройства 6 или 7. Опти4и ко- вкевизионное устройство 9 перемещается кареткой 11 привода 10 по оси Y, а при анализа получаемого изображения топологии полуфабриката блоком распознавания системы технического зрения используется

4Г5 изображение малого увеличения (для кон- татг.ых площадок корпуса, например, около 2) и изображение большого увеличения О1 л я контактных площадок кристалла, на- , около 10), передаваемых по соог50 ватг;тву;ош м каналам двухканального оптик о-телоеизионного устройства 9 на соответствующие мишени видиконов датчиков 3ioro устройства 9.

Пример, Изобретение используют в

55 автомате присоединения проволочных выводов ЭМ-4240 для монтажа с контролем качестеа прив&окл перзмыче .азличиых .Ј змерОБ многовыводных ( до трехсот выводов), многсуровнеь - . (до пят ч уровней)

СБ1/1С в керамических корпусах в штырьковом и планарном исполнении внешних выводов с высокой топологической плотностью на кристалле (шаг между контактными площадками на кристалле до 70 мкм).

Все исполнительные устройства автомата позиционируются каретками с блоком электромагнитов линейного шагового двигателя (ЛШД) на одно координатных приводах, выполненных в виде статора ЛШД, имеющего зубчатую структуру на поверхностях, взаимодействующих с поверхностями кареток.

Станина автомата состоит из двух частей: нижняя часть выполнена в виде плиты из габбродиабаза (камень), имеет горизонтальную поверхность, на которой параллельно оси Y смонтированы два привода рабочих столов, а верхняя часть закреплена на нижней плите и выполнена в виде полой металлической отливки в виде коробчатого портала с фронтальной и тыльной поверхностями, на которых параллельно оси X смон- тированы соответственно приводы сварочной головки и оптико-телевизионного устройства.

В качестве устройств обратной связи используют преобразователи линейных перемещений фотоэлектрические модели ВЕ- 164-40 (ход 400 мм). Рабочий орган (крючок) для прикладывания к проволочной перемычке контрольного тянущего уси- лмя с целью проведения 100%-ного активного неразрушающего контроля выполнен непосредственно на боковой поверхности используемого инструмента КУТ 101-40-80 (ЖКМ 8.892.027-04) и позиционируется в держателе сварочного инструмента, закрепленном на поворотной сварочной головке.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность, расширить функциональные возможности автомата.

Формула изобретения 1. Автомат проволочного монтажа полупроводниковых приборов, содержащий ста- нину, портал, сварочную головку,

установленную с возможностью перемещения, оптико-телевизионное устройство, устройство контроля качества приварки перемычки, устройство для транспортирования изделия, установленные параллельно плоскости станины, блок управления, связанный с приводами сварочной головки и устройства для транспортирования изделия, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, расширения функциональных возможностей, автомат снабжен по крайней мере одним дополнительным устройством для транспортирования изделия, установленным на станине параллельно основному, оптико-телевизионное устройство снабжено приводом и установлено с возможностью однокоординатного перемещения в направлении, перпендикулярном направлению перемещения устройство для

транспортирования изделия, сварочная головка установлена с возможностью однокоординатного перемещения в направлении нормальном направлению перемещения устройства для транспортирования и поворота вокруг своей оси, устройство для транспортирования изделия снабжено дополнительным приводом перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости станины, приводы устройства для перемещения изделий расположены на станине, а приводы сварочной головки и оптико-телевизионного устройства смонтированы на портале.

приводов,

и кинематически связано с приводом сварочной головки или приводом устройства для транспортирования изделия.

co ч- I-«О

w

ФигУ

(DU2.5