Brevet FR2551584A1 — publié le 19850308

L'invention concerne le traitement de flans de connexionsde semiconducteurs et plus particulièrement, un appareil d'alignement automatique d'un flan de connexionset d'un dispositif de traitement, tel qu'une tête de métallisation ser5 vant a métalliser les plaquettes du flan de connexions. Dans la métallisation des plaquettes d'un flan de connexions de semiconducteurs, un tronçon relativement long du flan de connexions avancé incrémentiellement, sous l'action d'un dispositif d'indexation, devant une tête de métallisa10 tion, à chaque arrêt, un certain nombre de plaquettes sont métallisées simultanément Alors, le flan de connexions avance, sous l'action du dispositif d'indexation, d'une distance choisie, telle que 23 à 28 cm, amenant à la tête de métallisation de nouvelles plaquettes à métalliser Etant donné que le dispositif d'indexation est à une distance relativement longue de la tête de métallisation, des erreurs sont engendrées dans le positionnement des plaquettes relativement à la tète et il faut compenser ces erreurs pour assurer que les plaquettes soient convenablement métallisées. 20 Dans la technique antérieure, pour compenser ces erreurs de positionnement, on déplace dans une mesure minime la tête de métallisation une fois que le flan de connexions est arrêté Le mouvement de la tête de métallisation s'effectue manuellement, par exemple par rotation manuelle d'une 25 vis d'avancement, par rotation d'une poignée ou par d'autres moyens similaires Ces ajustements exigent continuellement l'attention de l'opérateur pendant le fonctionnement de la tête de métallisation, ce qui entraîne des dépenses supplémentaires de main-d'oeuvre et une difficulté de répétition 30 exacte En outre, l'erreur humaine rend difficile l'alignement des plaquettes relativement à la tête de métallisation. Etant donné les inconvénients mentionnés ci-dessus, on a besoin d'un appareil permettant d'aligner automatiquement la tête de métallisation et les plaquettes d'un flan de con35 nexions de semiconducteurs une fois que le flan de connexions a été déplacé par le dispositif d'indexation, par exemple à la suite de la métallisation d'un groupe de plaquettes dans la tête de métallisation L'invention répond à ce besoin et 2 2551584 fournit un appareil qui est de structure simple et robuste, très fiable et ne nécessite pratiquement aucune attention de l'opérateur, L'appareil de l'invention comprend un moteur d'entrai5 nement qui est alimenté par le signal de sortie d'un comparateur muni de deux entrées, une entrée recevant un signal qui fournit une position de référence et l'autre entrée recevant un signal venant de la sortie d'un codeur optique rotatif Le codeur optique est actionné par un dispositif à 10 crémaillère et pignon qui est accouplé par une broche A un organe d'actionnement, la broche pouvant se loger dans un trou de référence d'un bord d'un flan de connexions de semiconducteurs qui a passé par la tête de métallisation Le dispositif d'actionnement est alimenté vers la fin du mouve15 ment normal de course ou d'avancement du flan de connexions de sorte que la broche et la crémaillère du dispositif & crémaillère se meuvent, avec le flan de connexions, d'une distance incrémentielle, par exemple 2,54 à 5,08 mm. Le mouvement de la crémaillère et du pignon engendre un signal par l'actionnement du codeur rotatif et le signal est appliqué au comparateur et comparé à la tension de référence La sortie du comparateur est appliquée au moteur d'entraînement par l'intermédiaire d'un servoamplificateur qui actionne une vis-mère ou un autre dispositif similaire 25 couplé à la tête de métallisation elle-même Ainsi, quand le moteur d'entraînement est alimenté, la tête de métallisation se déplace de la distance incrémentielle de sorte qu' elle vient s'aligner correctement sur les plaquettes du flan de connexions La position de référence est choisie initia30 lement par actionnement manuel du système et une fois établie, elle reste la même parce que les trous de référence qui reçoivent successivement la broche du dispositif d'actionnement sont uniformément espacés le long du flan de connexions. Un but principal de l'invention est de fournir un appareil permettant d'aligner un dispositif de traitement de semiconducteurs sur des emplacements de référence déterminés d'un flan de connexions de semiconducteurs, dans lequel l'a- 3 2551584 lignement se fait automatiquement et sans attention de l'opérateur, de manière à minimiser le coût sans sacrifier la fiabilité d'alignement. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil 5 permettant d'aligner les plaquettes d'un flan de connexions de semiconducteurs sur une tête de métallisation L'appareil comprend une structure de broche qui se déplace d'une courte distance pendant l'avancement du flan de connexions de semiconducteurs pour causer l'actionnement d'un codeur rota10 tif Le codeur fournit un signal qui est comparé à un signal de référence pour fournir un signal d'entrée à un moteur d'entraînement De cette manière, la tête de métallisation peut être déplacée d'une distance incrémentielle suffisante pour l'amener à l'alignement correct sur les plaquettes du 15 flan de connexions de semiconducteurs, tout cela s'effectuant automatiquement et sans attention de l'opérateur. D'autres buts de l'invention apparaîtront dans l'explication plus détaillée ci-après, se référant aux dessins annexés qui illustrent l'invention et sur lesquels: la figure 1 est un schéma simplifié de l'appareil d'alignement automatique d'un dispositif de traitement, par exemple de la tête servant à métalliser les plaquettes du flan de connexions de semiconducteurs; la figure 2 est une perspective de la tête de métalli25 sation et de plusieurs des composants de l'appareil d'alignement automatique de l'invention, montrant un flan de connexions de semiconducteurs pouvant se mouvoir devant la tête de métallisation et couplé à l'appareil; la figure 3 est une vue par le haut de l'appareil, il30 lustrant la façon dont l'appareil est couplé à la tête et au flan de connexions; et la figure 4 est une vue d'un flan de connexions typique de semiconducteurs destiné à servir avec l'appareil de l'invention. L'appareil de l'invention est désigné généralement par la référence 10 (figure 3) et est conçu pour être utilisé avec une tête de métallisation classique 12, pour métalliser les plaquettes 14 d'un flan de connexions de semiconduc- 4 2551584 teurs 16 (figure 4) Ainsi qu'il est bien connu, le flan de connexions supporte la pastille et assure des connexions électriques appropriées entre la pastille et un support, une plaquette de circuit imprimé ou un autre dispositif. Une fois que la pastille a été liée au flan de connexions et les connexions électriques établies, on encapsule souvent l'ensemble terminé dans une matière plastique appropriée. Des flans de connexions servant à supporter une pastille de semiconducteur sont bien connus dans la technique antérieu10 re et se vendent commercialement en de nombreuses tailles et formes différentes Le flan de connexions 16 représenté sur la figure 4 est seulement représentatif du type de flans de connexions que l'on peut utiliser avec la tête de métallisation 12. Comme indiqué sur la figure 2, la tête de métallisation 12 comprend un support 18 accouplé avec possibilité de décalage à une barre support horizontale fixe 17 A titre d'exemple, le support 18 est une plaque verticale 20 La tête de métallisation 12 comprend deux parties de tête 22 et 24 qui 20 sont accouplées par une plaque terminale 26 Les parties 22 et 24 peuvent se rapprocher et s'éloigner l'une de l'autre de façon qu'elles puissent se fermer sur un flan de connexions de semiconducteurs 16 et métalliser simultanément une ou plusieurs des plaquettes 14 du flan de connexions Géné25 ralement, on métallise en même temps 4 à 8 plaquettes 14 mais la capacité de la tête de métallisation dépend de sa taille ainsi que de la taille des flans de connexions. La plaque terminale 26 présente une fente 28 à travers laquelle peut passer le flan de connexions 16 De façon si30 milaire, la plaque terminale de l'extrémité opposée de la tête de métallisation 12 présente une fente similaire (non représentée) pour recevoir le flan de connexions, le sens de mouvement du flan de connexions étant indiqué par la flèche 32. Des têtes de métallisation telles que la tête 12 décrite plus haut sont bien connues et de construction classique. La tête de métallisation 12 constitue un exemple d'un dispositif que l'on peut aligner avec précision sur des empla- 2551584 cements de référence d'un flan de connexions de semiconducteurs en utilisant l'appareil 10 de l'invention L'appareil 10 assure un alignement précis des plaquettes 14 du flan de connexions de semiconducteurs 16 relativement aux parties 5 de métallisation des parties 22 et 24 de la tête de métallisation 12 Si les plaquettes ne sont pas convenablement alignées,ellesne peuvent pas être convenablement métallisées par la tête 12, ce qui aboutit à des pièces défectueuses, à de moindres rendements et par conséquent à des prix 10 de revient plus élevés. Le dispositif d'indexation 29 est accouplé au flan de connexions 16 (représenté de chant) de manière à faire avancer incrémentiellement le flan de connexions relativement à la tête de métallisation 12 Typiquement, le dispositif 15 d'indexation 29 constitue un dispositif pneumatique qui peut être actionné automatiquement Dans la plupart des applications, le dispositif d'indexation se trouvera à une distance relativement grande de la tête de metallisation, par exemple 7,5 à 15 m Les dispositifs d'indexation acces20 sibles commercialement font avancer incrémentiellement le flan de connexions, d'une distance de l'ordre de 25 à 30 cm chaque fois que le dispositif est actionné. Comme indiqué sur la figure 3, l'appareil 10 comprend un servomoteur à courant continu 31 dans un carter 36 conte25 nant une vis-mère tournante 38 L'arbre d'entraînement 40 du moteur 34 présente une roue dentée droite 42 accouplée à la vis-mère 38 Quand le moteur 34 est alimenté, la vismère 38 tourne de manière à déplacer une tringle 44 accouplée à la tête de métallisation 12 pour faire avancer celle-ci dans 30 le sens de la flèche 46 Cette opération est décrite plus loin Le carter 36 est fixé par un dispositif de serrage 48 (figure 2) à la barre support rigide 17 le long de laquelle se meuvent le support 20 et la tête 12 Ainsi, le moteur 34 et la vis-mère 38 sont fixes relativement à la tige support 35 17. Un carter 50 est porté par une tige 52 (figures 2 et 3) sur le côté de la trajectoire du flan de connexions 16 qui est opposé au carter 36 Le carter 50 contient un orga- 6 2551584 ne d'actionnement pneumatique 54 L'organe d'actionnement 54 présente une broche rétractable 56 qui dépasse du carter et est capable de pénétrer dans un trou de référence 58 le long d'un bord inférieur 60 du flan de connexions 16. 5 La tige 52 est montée avec possibilité de décalage, par un palier 62, sur un côté 64 d'un carter 66 Un codeur optique rotatif 68 placé dans le carter 66 présente une roue dentée droite 70 engrenant avec des dents 72 de l'extrémité intérieure 74 de la tige 52 Ainsi, l'extrémité intérieure 10 74 de la tige 52 et la roue dentée droite 70 définissent un dispositif à crémaillère et à pignon dans lequel la roue dentée droite tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre quand la tige 52 se déplace vers la gauche La tige 52 se déplace vers la gauche quand la broche 56 se loge dans 15 un trou 58 du flan de connexions 60 et est tirée latéralement avec le flan de connexions, d'une distance incrémentielle, pendant la dernière partie du mouvement d'avancement. Le codeur rotatif 68 est couplé à un montage 76 qui 20 compte les impulsions et compare ce compte à un compte de référence La différence entre ces comptes est appliquée à un convertisseur numérique-analogique La tension de sortie qui en résulte est appliquée (en tant que réaction de position) à un servo-amplificateur qui fait mouvoir le moteur 25 34 qui fait tourner la vis-mère 38 de manière à déplacer incrémentiellement la tringle 44 et la tête de métallisation 12 dans le sens de la flèche 46 (figure 3). En service, le flan de connexions 16 sera glissé entre les parties de tête 22 et 24 comme indiqué sur les figures 30 2 et 3 et s'accouplera au dispositif d'indexation 29 comme indiqué sur la figure 3 En supposant que le dispositif d'indexation 29 a fait avancer le flan de connexions à la position voulue pour la première opération de métallisation, on ajuste manuellement la tête pour aligner avec précision les 35 plaquettes 14 du flan de connexions 16 sur les parties de tête 22 et 24, en actionnant un interrupteur manuel couplé au moteur 34 L'organe d'actionnement 54 et la broche 56 sont couplés, comme indiqué par la ligne 31 (figure 3) au 7 2551584 dispositif d'indexation 29, De cette manière, l'interrupteur 33 de la ligne 31 peut alimenter l'organe d'actionnement 54 de façon que la broche 56 pénètre dans un trou de réglage 58 du flan de connexions Ainsi, quand il est ac5 tionné manuellement, le moteur 34 entraîne incrémentiellement la tête, typiquement d'une distance de 2,54 à 5,08 man, de sorte que la tringle 44 amène les têtes de métallisation à s'aligner avec précision sur les plaquettes 14 pour les métalliser Ce petit mouvement du flan de connexions cause 10 un mouvement latéral du carter 50 et donc de la broche 56, de sorte que la partie de crémaillère 74 de la tige 52 fait tourner la roue dentée 70 d'un certain angle, de l'ordre de 20 à 30 Typiquement, la sortie du codeur 68 est de 10 000 impulsions par tour de la roue dentée droite 70 Ainsi, pour 15 une rotation de 30 , le codeur fournira environ 1000 impulsions qui sont comptées par un codeur de position de référence 101 La position de référence étant établie, la machine fonctionne automatiquement, métallisant ainsi les plaquettes 14 du flan de connexions sans attention de l'opera20 teur, Dans le premier cycle de fonctionnement, le dispositif d'indexation 29 fait avancer le flan de connexions 16 d'une distance prédéterminée, typiquement de 25 à 30 cm, pour amener de nouvelles plaquettes 14 dans la tête de métallisa25 tion 12 afin qu'ils soient métallisés Près de la fin du mouvement de 25 à 30 cm du flan de connexions, on fermera l'interrupteur 33 pour actionner le dispositif 54, ce qui fait que la broche 56 dépasse extérieurement et se trouve dans la position voulue pour entrer dans le trou suivant 58 30 du bord 60 du flan de connexions 16 Quand la broche pénètre effectivement dans ce trou, le dispositif 54 s'accouple au flan de connexions et avance d'une petite distance vers la gauche, de sorte que la tige 52 se meut vers la gauche et fait tourner la roue dentée 70 La rotation engendre une sé35 rie d'impulsions de sortie qui sont appliquées au compteur La sortie du compteur 100 est comparée à celle du compteur de référence 101, ce qui cause la fourniture d'une tension proportionnelle à la distance relativement à la posi- 8 2551584 tion désirée Cette tension est alors additionnée, au noeud 103, à une tension proportionnelle à la contre-f e m du moteur (réaction de vitesse) et appliquée au servo-amplificateur 104 de manière à exciter le moteur 34 et à faire tourner la vis-mère 38 La rotation de la vis-mère 38 a pour effet que la tringle 44 se meut dans le sens de la flèche 46, amenant ainsi la tête de métallisation 12 à s'aligner avec précision sur les plaquettes 14 du flan de connexions 16 La tête de métallisation est alors actionnée de manière 10 à métalliser un certain nombre de plaquettes 14 La métallisation peut se faire sur un seul côté de chaque plaquette ou sur des côtés opposés de celle-ci, selon la structure de la tête elle- même Quand la métallisation est achevée, les parties de la tête s'ouvrent et le dispositif d'indexation 29 est à nouveau actionné pour faire avancer le flan de connexions 16 vers la gauche, et le processus se répète. Quand les parties de la tête s'ouvrent après une opération de métallisation, le moteur 34 entraîne à nouveau la tête de métallisation 12 à sa position initiale Cela per20 met au système de se mouvoir toujours dans un seul sens, ce qui minimise l'effet des jeux et de l'élasticité du système. Une fois que le système est en action, on peut littéralement "accorder" la tête 12 pour atteindre la meilleure position, en ajustant la valeur du compte de référence appliqué à la 25 jonction de sommation 102. La réaction de contre-f e m du moteur 105 ajuste la vitesse et élimine la nécessité d'un tachymètre Ainsi, on dispose d'une réaction continue de vitesse et de position en vue d'une précision maximale de vitesse et de position. 30 La réaction de position est additionnée à la jonction 102 et la vitesse est additionnée à la jonction 103. 9 2551584 REVENDICATIONS 1 Appareil d'alignement d'un dispositif de traitement ( 12) sur un flan de connexions ( 16) de semiconducteurs se déplaçant le long d'un parcours, caractérisé par le fait qu'il comprend: un dispositif d'actionnement ( 54) présentant une saillie rétractable ( 56) capable d'entrer dans un trou de référence ( 58) du flan de connexions de semiconducteur, des moyens de montage mobile du dispositif d'actionnement ( 54) le long du parcours, le dispositif d'actionne10 ment ( 54) étant conçu pour être couplé à une source d'énergie de manière à pousser la saillie ( 56) dans un trou de référence ( 58) d'un flan de connexions ( 16) adjacent, de sorte que le dispositif d'actionnement se déplace avec le flan de connexions quand la saillie ( 56) se trouve dans le 15 trou de référence ( 58) du flan de connexions, des moyens( 10) couplés au dispositif d'actionnement de manière à engendrer un signal de sortie en fonction de la distance dont le dispositif d'actionnement ( 54) se déplace avec le flan de oonnexions, et un moyen d'entraînement ( 36) pouvant être accou20 plé au dispositif de traitement ( 12) pour le déplacer relativement au flan de connmaexions en réponse au signal de sortie, 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de montage comprennent un dispositif 25 à crémaillère ( 72) et à pignon ( 70). 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'actionnement comprend un organe d'actionnement pneumatique ( 29) muni d'une broche mobile( 56) qui définit la saillie. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de montage comprennent un dispositif à crémaillère ( 72) et à pignon ( 70), une extrémité de la crémaillère étant accouplée à l'organe d'actionnement pneumatique ( 50), les moyens générateurs de signal de sortie( 10) 35 comprenant un codeur rotatif ( 68) répondant au mouvement linéaire de la crémaillère. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens générateurs comprennent un comparas 2551584 teur ( 102) destiné à recevoir un signal du codeur rotatif ( 68) et un deuxième signal de référence, la sortie du comparateur étant couplée au moyen d'entraînement ( 36). 6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'entraînement ( 36) comprend un moteur d'entraînement ( 34) muni d'un arbre de sortie ( 40) accouplé à une vis-mère ( 38), la vis-mère étant conçue pour être accouplée au dispositif de traitement pour le déplacer en fonction de l'actionnement du moteur d'entraînement. 7 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'actionnement comprend un organe d'actionnement pneumatique ( 50) muni d'une broche ( 56) pouvant se loger dans un trou ( 58) du flan de connexions ( 16) et définissant la saillie, les moyens de montage comprenant 15 une tige mobile ( 52) munie de dents ( 72) à une extrémité et une roue dentée droite ( 70) engrenant avec les dents( 72), les moyens générateurs de signal ( 10) comprenant un codeur rotatif ( 68) accouplé à la roue dentée droite ( 70) et fournissant le signal de sortie en réponse à la rotation de celle-ci, les moyens générateurs comprenant un comparateur ( 108) présentant une première entrée couplée au codeur ( 68) et une deuxième entrée destinée à recevoir un signal de référence, le moyen d'entraînement ( 36) comprenant un moteur d'entraînement ( 34) couplé à la sortie du comparateur et une vis-mère ( 38) accouplée au moteur d'entraînement ( 34) et tournant sous l'action de celui-ci, la vismère étant conçue pour être accouplée au dispositif de traitement ( 12). 8 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif indexeur servant à dé30 placer le flan de connexions ( 16) relativement au dispositif de traitement ( 12), le dispositif d'indexation fournissant un signal de fin de course pour alimenter le dispositif d'actionnement ( 70).