用于摘取电子元件的设备和方法.pdf

用于从切开的晶片(9)上摘取电子元件(91)的设备，包括一光学装置(8)，其允许拍摄切开的晶片(9)的第一侧的图象；和一照明单元(3，40)，用于照亮与第一侧相对的切开的晶片(9)的第二侧。用于摘取电子元件(91)的方法包括对电子元件(91)的第一侧进行拍照和照亮与第一侧相对的、电子元件(91)的第二侧。要被摘取的电子元件(91)的背光照射允许它的边界以及它的位置被光学装置非常精确地确定。

1.  用于从切开的晶片中摘取电子元件的设备，包括：
至少一个摘取针(2)，用于推动要被摘取的电子元件(91)，
导引前端(3)，其至少部分地用作为所述切开的晶片(9)的支撑面，并包括至少一个开孔(30)，该孔允许所述至少一个摘取针(2)的针尖穿过，
光学装置(8)，其允许当所述切开的晶片(9)至少部分地放置在所述导引前端(3)上时拍摄所述切开的晶片(9)的第一侧的图象，
至少一个发光元件(3，40)，用于当所述切开的晶片(9)至少部分放置在所述导引前端(3)时，照亮所述切开的晶片(9)的与第一侧相对的第二侧，使得要被摘取的电子元件(91)的边界在所述图象上是可看见的，以便允许所述光学装置从所述图象上确定要被摘取的所述电子元件(91)的位置。

2.  按照权利要求1的摘取设备，所述光学装置包括照相机(8)。

3.  按照权利要求1的摘取设备，所述光学装置包括图象处理系统。

4.  按照权利要求1的摘取设备，所述至少一个发光元件(3，40)，包括所述导引前端(3)的至少一部分。

5.  按照权利要求4的摘取设备，所述导引前端(3)至少部分是用半透明材料制成的，用来漫射由至少一个光源(40)发射的光。

6.  按照权利要求5的摘取设备，所述至少一个光源是发光二极管(40)。

7.  按照权利要求4的摘取设备，所述导引前端(3)至少部分是用发光材料制成的。

8.  按照权利要求1的摘取设备，所述导引前端(3)包括被连接到气动系统的至少一个喷嘴(31)，所述气动系统允许通过所述至少一个喷嘴(31)吸进空气，以便保持所述切开的晶片(9)靠在所述导引前端(3)。

9.  按照权利要求1的摘取设备，包括机械装置，用于相对于所述至少一个摘取针(2)校正所述切开的晶片(9)的相对位置。

10.  按照权利要求1的摘取设备，包括控制系统。

11.  用于从切开的晶片(9)摘取电子元件(91)的方法，包括：
对于要被摘取的电子元件(91)的第一侧拍照，
照亮与所述第一侧相对的要被摘取的所述电子元件(91)的第二侧，使得要被摘取的所述电子元件(91)的边界在图象上是可看见的，
处理所述图象，以便确定要被摘取的所述电子元件(91)的位置，
藉助于在所述图象处理期间得到的信息，把所述电子元件(91)相对所述至少一个摘取针(2)对中，
藉助于所述至少一个摘取针，从所述切开的晶片(9)摘取所述电子元件(91)。

12.  按照权利要求11的方法，所述电子元件(91)被粘结在半透明的弹性薄膜(90)上。

13.  按照权利要求12的方法，所述电子元件(91)的所述第二侧被粘结在所述薄膜(90)上。

14.  按照权利要求11的方法，所述照亮是藉助于至少部分发光的单元(3)实现的。

15.  按照权利要求14的方法，所述元件(3)至少部分是用半透明材料制成的，用来漫射由至少一个光源(40)发射的光。

16.  按照权利要求15的方法，所述至少一个光源是发光二极管(40)。

17.  按照权利要求14的方法，所述元件(3)包括光源。

18.  按照权利要求17的方法，所述元件(3)至少部分是用发光材料制成的。

19.  按照权利要求14的方法，所述元件(3)是所述导引前端(3)。

用于摘取电子元件的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于控制电子元件的摘取的设备，包括这样的控制装置的用于摘取电子元件的设备，以及用于确定电子元件的位置和/或中心的方法。本发明具体涉及用于控制从切开的半导体晶片或从切开的“引线框架”摘取电子芯片和/或封装的无引线的元件(无引线封装件，LLP)的设备。本发明还涉及一种精确地确定电子芯片和/或封装的无引线元件(无引线封装，LLP)的位置和/或中心的方法。
背景技术
电子芯片和LLP常常是非常小尺寸的电子元件。电子芯片被串联地形成在半导体晶片上，该半导体晶片通常是圆形的，直径约为10到30厘米。LLP通常是在被称为“引线框架”的矩形晶片上制成的。每个晶片可包括多到几千个芯片或LLP。在它们制造后，芯片或LLP在从它们的晶片被逐个摘取之前是互相分开的。
按照由大多数摘取设备采取的原理，晶片被粘结在弹性膜片上，然后被切开成单个芯片或LLP。在工序期间，膜片必须保持完整，以使得它能够在坚固的框架上被拉伸，让电子元件互相稍微分离开。然后通过一个或几个针从下面推动要被摘取的电子元件和真空头从上面取走它的配对行动，而各个地摘取每个元件。
每个元件在被摘取之前必须放置在该针上方，并最好对中。元件的定位通常由机器人通过它的框架保持住切开的晶片来完成，以及能够在水平面上移动它。元件的对中是通过光学系统进行控制的，光学系统例如包括照相机，照相机垂直定位在切开的晶片上方，以及它的视野优选地对中在摘取针的位置周围。光学系统确定位于针的上方的元件的精确的位置，以及把这个信息发送到摘取装置的控制系统，如果必要，它给机器人发送指令，用于纠正晶片的位置以使得要被摘取的元件对中。通常，通过处理由照相机拍摄的图象而完成确定元件的位置。光学系统检测元件之间的缝隙，并因此确定要被摘取的元件的边界。
然而，晶片特别是形成电子芯片的半导体晶片，常常是暗色的，且它们的表面常常是高度反射的。在由照相机拍摄的图象上，电子元件显得非常亮，这使得光学系统很难检测分隔开它们的缝隙，虽然不是不可能的。
某些现有技术设备提出通过切开的晶片的上部表面的低角度光照射而改善这个问题，这允许元件的某些边缘被加亮，在图象上显得非常清晰，而晶片的其余部分保持为暗的。然而，这种方法只部分地满意，因为它确实允许仅仅每个元件的最多两个边缘的位置被精确地确定。它很快地在互相间隔得很靠近的小的元件的情形中受到限制，因为由边缘反射的光的量是非常低的，这使得光学系统再次非常难检测它们。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提出一种摘取设备和方法，允许要被摘取的元件比起现有技术的设备和方法更容易对中。
本发明的另一个目的是提出一种摘取设备和方法，允许非常小尺寸的电子元件自动地和精确地摘取。
这些目的是通过具有相应的从属权利要求的特性的、用于从切开地晶片摘取电子元件的设备和方法达到的，有利的实施例由从属权利要求描述。
这些目的具体地是通过用于从切开的晶片上摘取电子元件的设备达到的，该设备包括：
-至少一个摘取针，用于推动要被摘取的电子元件，
-导引前端，其至少部分地用作为切开的晶片的支撑面，并包括至少一个开孔，允许摘取针的针尖通过，
-光学装置，允许当切开的晶片至少部分放置在导引前端时拍摄切开的晶片的第一侧的图象，
-至少一个发光元件，用于当切开的晶片至少部分放置在导引前端时，照亮与第一侧相对的、切开的晶片的第二侧，这样，要被摘取的电子元件的边界在图象上是可看见的，以便允许光学装置从图象上确定要被摘取的电子元件的位置。
这些目的也是通过用于从切开的晶片摘取电子元件的方法达到的，该方法包括：
-对要被摘取的电子元件的第一侧进行拍照，
-照亮与第一侧相对的、要被摘取的电子元件的第二侧，这样，要被摘取的电子元件的边界在图象上是可看见的，
-处理图象，以便确定要被摘取的电子元件的位置，
-藉助于在处理图象期间得到的信息，把电子元件相对至少一个摘取针对中，
-藉助于摘取针，从切开的晶片摘取电子元件。
要被摘取的电子元件的背光照射允许它的边界以及它的位置被光学装置非常精确地确定。
附图说明
通过对于由附图1到3显示的优选实施例的说明，将更好地了解本发明，其中：
图1是按照本发明的优选实施例的摘取设备的局部视图，
图2是图1的摘取设备的环和前端的透视图，
图3代表从上面看下来的切开的晶片。
具体实施方式
按照本发明的优选实施例，摘取设备特别适合于从被粘结在弹性膜片90上、然后被切开的以便分成单个元件的晶片9上(图3)摘取电子元件，例如，LLP等电子元件。弹性膜片90最好在框架99上被拉伸，以使得电子元件互相分离到最大的程度。
本发明的摘取设备，在图1上部分地表示，包括针2，其大致保持垂直，它的针尖在支座25(例如，圆柱形的)内向上指向。针2可沿着它的纵轴运动。它的基底21优选地通过轴承252滑动，该支座使它保持完美的直线轨迹。针2的运动由马达(未示出)，例如由直线驱动器或由与连杆和/或凸轮的机构有关的旋转的汽缸发动机驱动。马达由控制系统(未示出)控制，控制系统优选地协调摘取设备的所有移动元件的运动。
照相机8放置在圆柱支座25的上面，它的物镜80大致垂直地定向，优选地对中针2的位置。照相机8被连接到图象处理设备(未示出)，它允许优选地自动处理由照相机8拍摄的图象。诸如下面将进一步说明的，在照相机8的目镜与针2之间的空间允许取走元件(未示出)，例如真空头被放置在那里以便在电子元件从晶片9摘取期间取走位于针2的上方的电子元件91。
导引前端3装在支座25的顶上，它的上表面用作切开的晶片9的支撑面。图1部分地显示的切开的晶片9优选地藉助于机械装置(未示出)，例如藉助于铰接的机器人通过它的框架99被保持在摘取设备上，允许它在导引前端3与照相机8之间运动。晶片9优选地保持为水平位置，以及在元件摘取期间，它的下侧稍微靠在导引前端3的上部。
参照图1和2，在导引前端3的中心处的开孔30在摘取针2被提升时，允许针2的针尖穿过。被连接到气动系统(未示出)的喷嘴31优选地分布在中心开孔30的周围。气动系统通过支座25，允许空气被这些喷嘴31吸进，以使得弹性膜片90紧密地靠在导引前端3，因此在摘取晶片的元件期间阻止晶片9移动。
在导引前端3的下面，支座25配备有不透明材料(例如金属)的环4，在其中容纳三个发光二极管40，只有其中的一个显示于图1。发光二极管40被连接到电源(未示出)，优选地由摘取设备的控制系统驱动。每个发光二极管40被插入形成于环4中的导管41中，以及指向导引前端3的方向，这样，当二极管40发光时，它们发出的光被指向导引前端3。后者优选地是半透明材料的，因此漫射它接收到的光。于是导引前端3发光。
环4优选地是金属的，它的表面是强反射的。由二极管40发射的一部分光因此在刚好位于导引前端3的下面的空的空间5中被环4的内壁反射，因此有助于导引前端3的整个面上光的强度的均匀分布。在本发明的框架内，也有可能把光学元件(诸如反射镜或聚光镜)插入在这个空的空间5中，以便更好地分布光，或相反，把它聚集在导引前端的特定的部分。按照本发明的实施例，这些光学元件是可调节的，以及允许光的强度按照该时刻的特定的需要进行分布。
按照在本发明的优选实施例中被摘取设备采用的原理，电子元件91藉助于摘取针2从切开的晶片91上被摘取，该针2被提升且它的针尖从导引前端3露出，通过弹性膜片90推动要被摘取的电子元件91。为了可以最佳地执行摘取，电子元件91必须优选地对中针2。对中是藉助于包括照相机8和图象处理系统(未示出)的光学装置实施的。光学装置允许通过处理由照相机8拍摄的、切开的晶片9的上侧的图象，确定要被摘取的电子元件91的位置。这个信息然后被发送到设备的控制系统，如有必要，它把用于移动晶片9使得元件91对中针2所需要的指令发送到铰接的机器人(未示出)。
其上粘结有切开的晶片9的弹性膜片90优选地是半透明的。在要被摘取的电子元件91对中期间，发光二极管40发光。它们的光被导引前端3漫射，因此是通过晶片9的电子元件之间的缝隙92可看见的。优选地，摘取设备不包括切开的晶片9的上侧的人工光。缝隙92因此发光，而电子元件保持为相对较暗的。由于切开的晶片9的背光照射，即，由于切开的晶片9是从它的与照相机8可看见的侧相反的侧通过照明的导引前端3被照亮，缝隙92在图象上显得非常清楚。而且，切开的晶片9优选地紧密地靠在保证它的背光照射的发光元件，例如，靠在导引前端3，缝隙92的界限非常清楚，允许图象处理系统非常精确地检测电子元件的边界。
由于切开的晶片9的背光照射优选地由其中心放置有针2的照明的前端3保证，围绕要被摘取的元件的所有的缝隙92都同时被照亮，这保证要被摘取的元件91的所有的边界在由照相机拍摄的图象上是可看见的，以及它们被图象处理系统正确地和精确地检测。要被摘取的元件91的位置因此可被精确地确定，允许它在针2上方最佳地对中。一旦它对中，它就可被针2摘取，
在以上描述的例子中，整个导引前端3发光的，然而，在本发明的框架内，也有可能使用只有部分发光的导引前端，即，只有它的一部分是半透明的，允许由发光二极管40发射的光被漫射。根据前面提到的理由，发光部分然后有利地扩散到摘取针2的位置周围。
按照以上描述的优选实施例，对于背光照射切开的晶片9所必须的光由发光二极管40产生和由导引前端3漫射。虽然发光二极管，由于它们辐射的功率和它们尺寸小，特别适合于这样的应用，但在本发明的框架内，完全有可能使用其他光源，诸如，例如白炽钨丝灯泡。还可设想，把光源直接结合到导引前端中，例如通过以发光的方式形成后者，由它本身产生对于围绕摘取针背光照射晶片9所必须的光。
本发明在以上是在它应用于使用单个针2的摘取设备方面被描述的，这通常是适用于处理小的元件的设备的情形。然而，本领域技术人员将会看到，也有可能把本发明的原理应用于使用几个针的设备，例如适用于摘取较大的尺寸的电子元件。
也有可能把本发明的原理应用于使用其他机构作为从它们的切开的晶片摘取电子元件的针的摘取设备。更一般地，本领域技术人员将容易地看到，包括为保证电子元件的背光照射的光源的使用的本发明的设备和方法可应用到用于处理电子元件的任何设备，例如，应用到需要确定要被处理的电子元件的位置和/或对中的任何测试和/或调节设备。
按照本发明的摘取设备优选地是与用于处理电子元件的设备(未示出)有关的，该处理设备藉助于(例如)可被插入在照相机8与晶片9之间的移动真空头直接取走摘取的电子元件。该真空头在针2提升之前不久被放置在要被摘取的元件91的上方，优选接近地靠在它的上侧。元件91被真空头吸住，真空头与针2同时并以相同的速度提升。一旦元件91从薄膜90被充分松开，该针2就被降低以及真空头离开摘取设备。被摘取的元件被放置在处理设备上，元件在该处理设备中例如进行电测试。
当针再次被降低时，晶片9被机械装置(未示出)，例如被机器人移动，以便把要被摘取的新的元件放置在针上。在不存在真空头的情形下，照相机8的视野是通畅的。电子元件的位置然后被确定，如果必要，按照上述的原理进行校正。一旦对中，处理设备的空闲的真空头再次放置在照相机与要被摘取的元件之间。上述的步骤然后被重复进行，例如直至所有的电子元件都从晶片9被摘取为止。
为了保证元件的最佳摘取，摘取设备的运动必须与处理设备的运动协调。为此，摘取设备的控制系统例如由处理设备的控制系统控制。
处理设备例如是藉助于真空头取走和输送电子元件的围绕环形传送机铰接的处理线。本发明的摘取设备的摘取的元件例如接连地被输送到围绕输送机分布的不同的处理站，例如，测试站和/或调节站。因此，该设备优选地放置在支座(未示出)上，允许它例如藉助于适配的紧固件以模块的方式结合到处理线中。