[发明专利]放置设备的放置头的运动学保持系统

说明书

技术领域

本发明涉及放置设备的放置头的运动学保持系统，该放置设备用于具体地在半导体工业中将电子部件或光学部件安装在衬底上。

背景技术

半导体工业中的放置设备需要以高精度且高产量地运行。这样的放置设备的一个例子是贴片机或取放机器，其将半导体芯片形式的部件放置且结合到诸如引线框的衬底上。所述部件由放置头具体地通过吸力在拾取位置处接收，经由放置设备的XYZ操纵系统移动到衬底上方的放置点，之后被放置在衬底上精确限定的位置处。放置头固定到放置头支撑件上，并且经由所述支撑件联接到XYZ操纵系统。Z方向通常对应于竖直方向，而XY平面形成水平平面。

除了在XY平面上的部件的高精度放置以外，还非常重要的是部件还以平面平行的方式放置在衬底上。部件的倾斜放置会导致不期望的性质，例如，保持力降低，电接触变差或丧失，部件和衬底之间的热传递不均匀，或者对部件造成损坏。

在放置过程期间，要考虑的问题是，当部件被压到衬底上时，由于产生的远非微不足道的挤压力将引起反作用力，该反作用力会导致放置头引导装置即放置头支撑件和/或XYZ操纵系统变形。在刚性连接到放置头支撑件上的放置头中，这种变形导致放置头的倾斜，从而导致轴线误差(“倾斜度”)，所述轴线误差会引起部件相对于衬底表面产生各种倾斜位置，并且进一步地导致部件在XYZ平面上产生不期望的偏移。

在现有技术情形下发生的这样的变形在图2中示意性地示出。从如图1所示的未加载的位置开始、由于变形引起的放置头2连同放置头支撑件1的倾斜度而导致的轴线误差或倾斜误差被标示为“倾斜度”。在放置头2的底端处发生的另外的侧向偏移被标示为“a”，该放置头上保持有未示出的部件。“F”指示作用在放置头2上的反作用力，该反作用力在放置头2垂直地压到衬底3上时由挤压力产生。

为了避免这种不期望的轴线误差，已知的是尽可能坚硬地制成放置头支撑件。尽管采用轻量构造中的最好技术，也不可避免地导致相对大的质量。由于这种厚重构造，在给定的驱动功率下，放置设备的生产量会显著地减少。此外，即使在放置头支撑件高度厚重的布置的情况下，也决不能完全地防止放置头在其顶端处会总是稍微地屈服，当部件被压到衬底上时，所述放置头顶端容纳所述部件。

还已知的方法是以对称的方式布置放置头支撑件。在这种对称布置的情况下，放置头将在两侧上被均匀地支撑。虽然这防止了由于挤压力而导致的放置头的倾斜度，但是相对于其设计而言，放置设备的布置，具体地是放置头支撑件和放置头的布置，将会受到非常大的限制。这导致机构设计方面的缺陷，类似可访问性降低以及复杂或过多的部件等。

放置头保持系统可以从WO2008/052594A1中获知。放置头通过包括空气轴承的滑动接头而可倾斜地固定到工具保持器。在将放置头在无元部件而具有释放的空气轴承的情况下放置在衬底上的方式下，发生放置头的倾斜位置的补偿，其中，放置头将以放置头的底面与衬底表面平行的方式，相对于放置头支撑件自动地对准。之后，锁定空气轴承，并从衬底升起放置头。放置头相对于放置头支撑件的调整后的倾斜角度在该过程中被保持，并用于接下来的放置过程。此外，以仅象征性的方式暗示了调整设备，当在不压靠衬底的情况下设定具体的倾斜位置时，借助于该调整设备，能够用激活的空气轴承将放置头定位。因此，WO2008/052594A1仅涉及在实际放置过程之前，执行放置头的预设定。不能由此已知的保持系统实现在放置过程期间的放置头的轴线误差的持续补偿。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是提供一种用于放置头的保持系统，即使所述保持系统具有不对称的放置头支撑件，也能够以高放置力且高产量地将元部件高精度地、平面平行地放置在衬底上，而不必以特别坚硬的方式布置放置头引导装置。

在根据本发明的保持系统中，所述放置头对准装置包括至少一个长度可变的保持构件，该保持构件布置在所述放置头支撑件和所述放置头之间且与所述接头成间距，该保持构件确定所述放置头相对于所述放置头支撑件的枢转位置，并且该保持构件的长度在放置操作期间可以根据由所述放置头压抵所述衬底的挤压力而导致的所述放置头引导装置的变形，以补偿由所述放置头引导装置的变形导致的所述放置头的轴线误差的方式而改变。

因此，根据权利要求1所述的本发明的保持系统的特征在于，设置长度可变的保持构件，其中，由于所述保持构件长度的改变，该保持构件使放置头产生相对于放置头支撑件的关于接头的枢转移动，放置头经由该接头被支撑在放置头支撑件上。长度可变的保持构件可以涉及呈弹簧形式的受动元件，或者呈行程控制或力控制的致动器形式的主动元件。