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18 Anhang 18.5 Touch-Down-Sensor Rev.1 Serviceanleitung SIPLACE Wafer System (SWS) 11/2018 503 18.5 Touch-Down-Sensor Rev.1 18.5.1 Funktionsbeschreibung Der Touch-Down-Sensor (Hall-Sensor Micronas Typ:815K) ist ein unive…

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18 Anhang
18.4 Kontrollsteuerung IN/OUT
502 Serviceanleitung SIPLACE Wafer System (SWS) 11/2018
18.4.6 Select-Liste USB-IO
DI1 = Camera Flash-Output (Signal = 1, Flash für LED-Beleuchtung Wafer)
DI2 = Reserve
DI3 = Erkennung für Dip-Modul (Signal = 1, Dip-Modul ist angesteckt und OK)
DI4 = Dip-Module Ready (Signal = 0, Dip-Modul in Arbeit, Signal = 1, Dip-Modul-ready)
DI5 = Kontrollsensor rechte Bad-Die-Box (Signal = 1, rechte Bad-Die-Box ist vorhanden)
DI6 = Kontrollsensor linke Bad-Die-Box (Signal = 1, linke Bad-Die-Box ist vorhanden)
DI7 = Erkennung für Die-Attach-Unit = Option (Signal = 1, Die-Attach-Unit ist angesteckt)
DI8 = Error-Abfrage für den Encoder Flip-Rotate (Signal = 1, Encoder = OK)
DO1 = Pressluftventil für Flip-Tool-1 (Ausgang = 1, Pressluft ist durchgeschaltet)
DO2 = Vakuumventil für Flip-Tool-1 (Ausgang = 1, Vakuum ist durchgeschaltet)
DO3 = Pressluftventil für Flip-Tool-2 (Ausgang = 1, Pressluft ist durchgeschaltet)
DO4 = Vakuumventil für Flip-Tool-2 (Ausgang = 1, Vakuum ist durchgeschaltet)
DO5 = Pressluftventil für Die-Attach-Tool (Ausgang = 1, Pressluft ist durchgeschaltet)
DO6 = Vakuumventil für Die-Attach-Tool (Ausgang = 1, Vakuum ist durchgeschaltet)
DO7 = Initialisierungssignal für Dip-Unit (Ausgang = 1, Start für Initialisierung)
DO8 = Startsignal für Dip-Unit (Ausgang = 1, Startfreigabe für einen Ablauf)
AI1 = Vakuumsensor für Flp-Tool-1
AI2 = Vakuumsensor für Flp-Tool-2
AI3 = Vakuumsensor für Main-Vakuum
AI6 = Vakuumsensor (Extern) für Die-Attach-Unit
Das Analog-Ausgangssignal ist abhängig von der Vakuumstärke und der Tool-Bohrung.
Je kleiner die Vakuumstärke und je größer die Tool-Bohrung ist, desto kleiner ist die Ausgangs-
spannung des Vakuumsensors.
Ist ein Chip am Tool angesaugt, ändert sich die Ausgangsspannung um ca. 50 bis 200mV (bei
kleiner Tool-Bohrung) und um ca. 200‑1000mV (bei großer Tool-Bohrung).
AI4 = Höhenkontrolle für Flip-Tool-1 (Analogsignal 3,5 bis 4V = Ausgangssignal)
AI5 = Höhenkontrolle für Flip-Tool-2 (Analogsignal 3,5 bis 4V = Ausgangssignal)
Eine Änderung von kleiner werdender Spannung um <100mV → Erkennung, dass das Tool am
Wafer aufgesetzt hat.
AI7 = Reserve STA3
AI8 = Reserve STA3
ILED1 = LED-Beleuchtung "Hellfeld" 4x Eckenausleuchtung
ILED2 = LED-Beleuchtung "Hellfeld" 4x Linienausleuchtung (außen)
ILED3 = LED-Beleuchtung "Hellfeld" Mitteausleuchtung
ILED4 = Reserve
ILED5 = LED-Beleuchtung in Kreis "Dunkelfeld" 2x Eckenausleuchtung (hinten)
ILED6 = LED-Beleuchtung in Kreis "Dunkelfeld" 2x Eckenausleuchtung (vorne)
ILED7 = LED-Beleuchtung in Kreis "Dunkelfeld" 2x Linienausleuchtung (rechts, links)
ILED8 = LED-Beleuchtung in Kreis "Dunkelfeld" 2x Linienausleuchtung (vorne, hinten)
Die Beleuchtung wird über Stromregelung (Strom-Ausgangssignal ILED1, ILED2…ILED8) ange-
steuert.
Der maximal permanent anliegende Strom ist per Hardware 60mA, was jedoch per Software auf
30mA limitiert ist.
Für die Flash-Funktion ist der maximale Strom 120mA. Die Zeit wird per Software limitiert.
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18.5 Touch-Down-Sensor Rev.1
Serviceanleitung SIPLACE Wafer System (SWS) 11/2018 503
18.5 Touch-Down-Sensor Rev.1
18.5.1 Funktionsbeschreibung
Der Touch-Down-Sensor (Hall-Sensor Micronas Typ:815K) ist ein universaler magnetischer und
programmierbarer Feld-Sensor.
Zum Sensor sitzt in ca. 400µm Abstand ein Magnet, ausgerichtet mit der Plus-Polarisierung zum
Sensor.
Bei einem Sensor-Abstand zum Magnet von 400µm gibt der Sensor eine Spannung von ca. 4,0V
ab. Die Basis Ausgangsspannung sollte zwischen 3,0V und 4,2V liegen.
Bei einer Spannung von über 4,75V liegt der Sensor in der Sättigung und gibt keine Spannungs-
änderung mehr ab.
Mit einer Touch-Down-Bewegung wird die Pipette mit dem Magneten nach oben gegen eine Feder
gedrückt. Der Magnet-Abstand zum Sensor wird größer und die Ausgangspannung des Hall-Sen-
sors wird linear zum Abstand kleiner.
Eine Abstandsänderung von 100µm ergibt eine Spannungsänderung von 0,25V. Dies ergibt eine
Analog-Digitalumwandlungsänderung von 100-count.
18.5.2 Elektrische Anschlüsse
Die beiden Touch-Down-Sensoren werden mit einem Spezial-High-Flex-Rundkabel (4-polig) durch
die Hohlwelle (Torsion 180°) bis zur Verteilerplatine AD-HC versorgt.
Von der Platine AD-HC gehen die beiden Flat-Flex-Kabel zu den Sensorplatinen AD-HCS, bestückt
mit dem Hall-Sensor-815K (Bestückvariante links und rechts). Das Flat-Flex-Kabel ist in der Z-Be-
wegung (Pick-up) der beiden Pipetten integriert.
Da das Kabel einer großen Beanspruchung ausgesetzt ist (Hub 7-8mm, 6.000Zyklen/h), sind Ver-
letzungen oder Knicken des Flex-Kabels zu vermeiden.
Der elektrische Anschluss der Touch-Down-Sensoren auf der USB-IO-Platine (Kabel 4pol.):
●
Braun = Klemme 5V
●
Grün = Klemme AI4 (Analog-Eingang Touch-down-Sensor-Pipette-1)
●
Schwarz = Klemme AI5 (Analog-Eingang Touch-down-Sensor-Pipette-2)
●
Blau = Klemme AGND
Die Versorgungsspannung der Sensoren ist 5V gegen AGND.
Den Spannungsausgang der Sensoren kann man auf den Klemmen AI4 (Pipette-1) oder AI5
(Pipette-2) gegen die Klemme AGND abgreifen.
Da die analoge Auswertung der Sensoren an der USB-IO-Platine geschieht und die Motor-Bewe-
gung an der Galil-Motorsteuerung abläuft, gibt es ein digitales Ausgangssignal von der USB-IO-
Platine zur Motorsteuerung direkt zu den Latch-Inputs, IN4 = Die-Ejector, IN10 = Flip-Z, IN12 =
Flip-X. Dieses Ausgangssignal wird mit einer Hardware-Modifikation an der USB-IO Platine bereit-
gestellt.
Damit umgeht man die Kommunikationszeiten der USB-Schnittstelle und hat ein direktes Signal für
die Encoder-Wert-Speicherung.
18.5.3 Funktionsablauf
18.5.3.1 Höhenmessung Pipette 1 oder 2 in Z-Hub
Bei der Inbetriebnahme der Maschine und vor dem Abholen der ersten Dies muss vorab die Höhe
der beiden Pipetten kalibriert werden.
Bei einem Pipettenwechsel wird ebenfalls eine Kalibrierung durchgeführt.
Die Messempfindlichkeit in µm kann man über das Menü eingeben und wird mit dem Mess-/Start-
befehl an die USB-IO-Platine gesendet.
Messempfindlichkeitseinstellung im Menü = 10 bis 30 µm.
Die Ausgangsspannung des Touch-Down-Sensors muss in einem Ausgangs-Messfenster liegen.
Der minimalle Wert ist 1100 count, der maximale Wert ist 1850 count.
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18.5 Touch-Down-Sensor Rev.1
504 Serviceanleitung SIPLACE Wafer System (SWS) 11/2018
Ist dies nicht der Fall wird eine Fehlermeldung an den Steuerrechner gesendet. Die Messung wird
nicht gestartet. Das Ausgangssignal bleibt auf "1".
Vor dem Start einer Höhenmessung wird an der USB-IO-Platine das jeweilige Messprogramm
(Pipette1 oder2) gestartet. Die USB-IO setzt das Ausgangssignal für die Latch-Inputs (IN4, IN10,
IN12) auf "0". Dies ist die Freigabe für den Motorstart.
Das Vakuum des Die-Ejector wird eingeschaltet.
Anschließend fährt der Motor Tool-Z aus einer gesicherten Start-Messposition langsam nach
unten. Die Startposition muss mindestens 3 mm unter der Tool-Z-Rotationshöhe liegen, da die opti-
sche Bauteilkontrolle (BE-Sensor) das gleiche Ausgangssignal für die Latch-Inputs schaltet. Die
optimale Startposition der Pipette ist ca. 1 bis 1,5mm über Chip-Oberfläche. Der Motor wird mit
4000count (2mm) nach unten gestartet.
Die maximale untere Tool-Position ist an allen Maschinen in etwa gleich und wird dadurch nicht
überfahren.
Beim ersten Touch der Pipette auf dem Chip ändert sich der Analog-Eingang (AI4 oder AI5).
Ist die Spannungsänderung (Messempfindlichkeit ca. 10-30µm) groß genug, werden sofort über
das Ausgangssignal (USB-IO) die Latch-Eingänge (IN4, IN10, IN12) auf "1" geschaltet. Der Latch-
Input friert den Encoder-Wert der Z-Achse sofort ein.
Der Z-Motor bekommt sofort einen Stopp-Befehl.
Mit dem ermittelten Offset nach oben bekommt man die exakte Z-Höhe.
Bei einer Mess-Fahrgeschwindigkeit von "SPF=5000" ist der Bremsweg des Motor nach dem
Stopp-Befehle ca. 90µm.
Bei einer Mess-Fahrgeschwindigkeit von "SPF=2500" ist der Bremsweg des Motor nach dem
Stopp-Befehle ca. 50µm.
Schaltet der USB-IO-Ausgang nicht in der gewünschten Fahrstrecke wird anschließend eine
Fehlermeldung ausgegeben. Mit einem Kommando an die USB-IO wird das Ausgangssignal für die
Latch-Inputs auf "1" zurückgesetzt.
18.5.3.2 Abstands-Messung - Pipette-1 in X-Hub:
Bei der Messung in X-Hub (Motor-8) zur Pipette des Die-Attach-Rotors wird der BE-Sensor ausge-
schaltet (OUT12). Dadurch ist das Ausgangssignal der USB-IO-Platine frei für die Höhenmessung.
Die Messung mit Pipette-1 wird mit einem angesaugten Chip durchgeführt. Von einem sicheren
Abstand (1‑2mm) zur Die-Attach-Pipette wird die Messung gestartet. Der Ablauf ist analog zur
Z-Richtung.
Der BE-Sensor wird nach der Abstandsmessung wieder eingeschaltet.
Der Lichtstrahl des BE-Sensors darf dabei nicht von der Pipette in der Z-Achse unterbrochen sein.
Der BE‑Sensor eicht sich den Laserstrahl in der Einschalt-Prozedur.
18.5.3.3 Höhenmessung Nadel - Die-Ejector:
Für die Höhenmessung der Nadel muss 2x eine Messung gestartet werden. Die erste Messung
wird mit dem Motor Flip-Z durchgeführt.
Das Vakuum des Die-Ejector ist eingeschaltet.
Mit der Pipette wird die Position der Chip-Oberfläche angefahren und gemessen (siehe Beschrei-
bung: "Höhenmessung - Pipette-1 oder 2 in Z-Hub").
Die Pipette ist anschließend ca. 50-100µm eingefedert. Danach wird eine neue Messung in der
USB-IO gestartet. Die USB-IO setzt den Ausgang für die Latch-Inputs (IN4, IN10, IN12) auf "0".
Dies ist die Freigabe für den Motorstart. Mit dem Die-Ejector-Motor wird aus der Home-Index-Posi-
tion gestartet. Der maximale Starthub ist 2000count (2000µm).
Ist die Spannungsänderung (Messempfindlichkeit ca. 10-30µm) groß genug, werden sofort mit
dem Ausgangssignal = "1" die Latch-Eingänge (IN4, IN10, IN12) geschaltet. Der Latch-Input friert
den Encoder-Wert der Die-Ejector-Achse sofort ein. Der Motor des Die-Ejector bekommt sofort
einen Stopp-Befehl.
Mit dem ermittelten Offset nach unten bekommt man die exakte Nadelhöhe.