Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Характерной особенностью нового поколения оборудования для монтажа кристаллов помимо стремления к полной автоматизации является и стремление к универсальности, что повышает гибкость производственной системы, где используются подобные установки. Так, эти установки могут реализовать методы эвтектической пайки или приклейки кристалла, брать кристалл из кассеты или с адгезионного носителя, производить загрузку дискретных корпусов и отрезков лепт с выводными рамками. Установка ОЗПВ 2000-1 работает в автоматическом цикле и обеспечивает подачу, перемещение и фиксацию индивидуальных оснований корпусов БИС или корпусов в ленте, выборку кристаллов из кассеты и их ориентацию, подачу клея в зону монтажа (при монтаже на клей), монтаж кристаллов в корпус, нагрев основания (при монтаже эвтектической пайкой).
232 Управление автоматическим циклом осуществляет микроЭВМ чЭлектроника 60М», Технические характеристики установки ОЗПВ 2000-1: 1500 крист./ч 1ОХ!0 мм 025., 50 Н 1,2 кВт 1800 Х 930 Х 1600 мм 350 кг Производительность . Наибольший размер монтируемых кристаллов Усилие сжатия соединяемых злемеитоа Потребляемая мощность Габаритные размеры Масса . Благодаря автоматизации рабочего цикла в обязанности оператора входит лишь перезагрузка кассет с кристаллами и бобин с корпусами и периодинеский контроль за работой.
Один оператор обслуживает четыре установки. Автомат присоединения кристаллов ЭМ-4088 предназначен для присоединения кристаллов к корпусам ИС методом эвтектической пайки или с помощью клея. Подача приборов, поиск годного кристалла на пластине и его присоединение производятся автоматически. Автомат оснащен системой искусственного зрения, распознающей годные кристаллы по отсутствию маркировочных пятен, трещин и сколов. Мониторы позволяют контролировать процесс опознавания годных и бракованных кристаллов и процесс посадки кристаллов в корпус. Кристаллы могут подаваться из кассеты либо с адгезнонного носителя. В последнем случае пластина перед скрайбированием наклеивается на органическую пленку — адгезионный носитель и после скрайбирования ломается на кристаллы, которые остаются на носителе.
При подаче в установку адгезионный носитель растягивается в рамке, кристаллы несколько расходятся и поочередно снимаются с носителя вакуумным захватом на инструменте и толкателем, действующим на кристалл снизу так, что носитель прогибается и отделяется от кристалла. Линейный шаговый двигатель перемещения рамки с адгезионным носителем обеспечивает быстродействие и надежность автомата. Многомагазинный механизм подачи оснований корпусов обеспечивает их точную фиксацию на рабочей позиции. При этом автомат может комплектоваться системой питания дискретными корпусами либо отрезками лент с выводными рамками, либо системой питания корпусами на ленточном носителе из бобин.
Двухкоординатный стол для перемещения сварочной головки позволяет осуществлять многокристалльную сборку и программировать вибрацию инструмента. Управление автоматом осуществляет микропроцессорный контроллер, имеющий режим обучения и автоматический режим работы. 233 Технические характеристики автомата ЭМ-4085: Производительность...., 3500 крист.гч диаметр обрабатываемых пластин.... до 125 мм Размеры присоединяемых кристаллов: при использовании адгезиоиного носителя 1Х1... 4Х4 мм при использовании кассет...... до 1ОХ10 мм Максимальное число присоединенных кристаллов п и многокристальной сборке .
. . . . . до 99 Р огрешность присоединения: по координатам Х и У...., ., < 005 мм по углу........... ш5' Температура нагрева рабочего стола . . . , 523 ... 473 К (250 ... 450 'С) Потребляемая мощность....... 1,5 кВт Габаритные размеры....., .. 300Х940Х1870 мм Масса.........,, . 450 кг Микросварку выводов осуществляют обычно методом термокомпрессии либо ультразвуковой сваркой. Проволока для образования перемычек между контактными площадками кристалла и выводов корпуса подается через центральное или боковое капиллярное отверстие сварочного инструмента.
Инст мент с ен ц нтральной подачей проволоки обычно используют при нт . нструтермокомпрессионной сварке, требующей для образования качественных соединений в 2 — 4 раза больших усилий сжатия, чем при ультразвуковой сварке. При термокомпрессионной сварке на первом этапе (рис.9.6,а) на конце проволочки 1 образуется шарик электрическим разрядом или путем оплавления ее конца в пламени водородной горелки 4. Затем инструмент 3 опускается к месту сварки, к нему прикладывается необходимое усилие сжатия. Рабочий столик с установленным на нем изделием предварительно разогревается до температуры 473 ... 673 К (200 ... 400 С), п и обхо имое ), при не- мест д ти производится импульсный нагрев ннструм е контактирования металлизнрованной площадки кристалла н вывода образуется качественное соединение (рис.
9.6,б). Затем инструмент поднимается, при этом щипцы 2 разжимаются н проволочка протягивается через капилляр. Рабочий столик перемещается, подводя под инструмент вторую контактную пловнахлест щадку, инструмент опускается, и второе соединение ф и формируется т (рис. 9.6,в). Щипцы зажнмаются и, перемещаясь от инструмента, проводят обрыв проволочки. Инструмент поднимается, щипцы производят подачу очередного участка проволоки, и цикл сварки повторяется. При ультразвуковой сварке формируется нахлесточное соединение, п и эт м р том используют инструмент с боковой подачей проволоки.
Г1роцесс соединения состоит из тех >ке этапов, что и ранее рассмотренный, за исключением образования шарика на конце проволоки. 234 Рис. 9.5. Последовательность монтажа проволочных перемычек Рис. 9.7. Блок микросварки ультра. звуковых установок монтажа перемы- чек В последние 15 лет для монтажа проволочных перемычек разработано три поколения оборудования, реализующего метод термокомпрессионной и ультразвуковой сварки, причем обору- дование первого поколения полностью вытеснено более совер- шенным оборудованием второго и третьего поколений. В машинах первого поколения совмещение контактных пло- щадок с инструментом осуществлялось вручную, процесс сварки производился автоматически.
Неточная посадка кристалла в кор- пус и погрешности базирования корпуса на рабочем столике не позволяли автоматизировать процесс перевода контактных пло- щадок под инструментом Оборудование второго поколения было оснащено микропро- пессорными системами управления на базе микроЭВМ «Э, ника 60М», », Оператор в режиме обучения проводил сварку эта«лектро- донной ИС, прн этом в память ЭВМ вводились эталонные ко- ординаты контактных площадок, двух реперных точек на кри- сталле и двух на корпусе. При использовании корпусов с точными базирующими отверстиями илн выводных рамок доста- точно вводить только реперные точки на кристалле.
В автома- тическом режиме оператор совмещал световую указк (пере- крестье проектора нли микроскопа) с центрами реперных ненни е точек кристалла и корпуса или только кристалла. П р перных точек от эталонного положения микроЭВМ ри откло- 235 корректировала положение столика по двум координатам к углу так, чтобы отклонение реперных точек было минимально, и управляла процессом сварки. Возможен и другой вариант коррекции, когда корректируется не положение столика, а программа обработки с переводом ее из эталонной зоны памяти в рабочую, что производится быстрее с использованием современных быстродействующих микропроцессорных средств управления.
Помимо этого в последних образцах оборудования второго поколения были применены более совершенные и плавные приводы сварочных головок, позволившие увеличить быстродействие до 10 000 ... 14 000 присоединений в час при реализации сварки обоими методами. Типичными представителями оборудования второго поколения для термокомпрессионной мнкросварки выводов являются установки ЭМ-490, для ультразвуковой микросварки — ОЗУН-7100 и ОЗУН-10000, обеспечивающие 7100 12500 присоединений в час и компенсацию отклонений положения кристалла в корпусе до +.0,5 мм по координатам н .+7' по углу. В оборудовании третьего поколения — адаптивных микросварочных роботах — была применена система искусственного зрения, полностью автоматизирующая процесс коррекции положения кристалла за счет автоматического сканирования его поверхности и определения координат центров реперных точек.
Представителями таких установок являются ОЗУН-12000 МЗ, ЭМ-4020Б для ультразвуковой и ЭМ-4060 для термокомпрессионной сварки выводов. Производительность этого оборудования составляет соответственно 12 000, 14 000 н 28 000 сварок в час. Уникальная производительность установки ЭМ-4060 была достигнута применением развернутого, 3-координатного шагового привода сварочной головки и электрического разряда для формирования шарика на перемычке. Подробнее процесс работы таких адаптивных роботов описан в 9 12.3 и 12,4. Здесь рассмотрим работу основных узлов второго и третьего поколений этих машин на примере установки ультразвуковой микросварки. Основу установки ультразвуковой микросваркн выводов составляет блок микросварки (рис. 9.7), предназначенный для закрепления ИС на рабочем столике и формирования на них проволочных выводов.
Основанием блока является плита 7, на которой на амортизаторах 6, гасящих вибрацию, закреплена плита 5 с координатным столом 4 и корпусом 8. В корпусе установлены механизмы микросварки 3 и пневмоклапана привода, обеспечивающего закрепление и снятие ИС. Механизм микросваркн осуществляет процесс сварки, подачу алюминиевой проволоки из катушки 2 и ее обрыв, вертикальные перемещения инструмента для прижима его к контактным 236 площадкам кристалла и корпуса и для образования проволочных перемычек заданной высоты.
Координатный столик служит для коррекции положений кристалла и корпуса ИС по осям Х, У и углу разворота ~р и для перемещения ИС в процессе сварки выводов. При этом коррекция может осуществляться по двум реперным точкам на кристалле и двум реперным точкам на корпусе ИС. При наличии базирующих отверстий на корпусе достаточно коррекцию проводить только по двум реперным точкам кристалла. П и ручной коррекции оператор вручную подводит соответствующие точки под перекрестье проектора 1 и фиксирует эти позиции столика в памяти ЭВМ.
Машина находит смещение со ве отв тствующих реперных точек от эталонных, введенных в ния по режиме обучения, рассчитывает необходимые перемещен я осям Х, У и у для наиболее полной компенсации этих смещений н, управляя столиком, производит отработку перемещений по осям и разворот. При автоматической коррекции система искусственного зрения определяет границы и координаты центра каждой реперной точки„по этим координатам рассчитывает необходимые смещения по осям и по углу и проводит коррекцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
