Vorrichtung zum Positionieren und/oder Anpressen eines flächigen Bauteils relativ zu einem Substrat und Verfahren zum Positionieren eines Aufnahmewerkzeugs relativ zu einem Substrat

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und/oder Anpressen eines flächigen Bauteils relativ zu einem Substrat gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Vorrichtungen können beispielsweise bei Die-Bondern (Pick- und PIa- ce-Maschinen) zum Handhaben von Halbleiterchips eingesetzt werden. Dabei werden Halbleiterchips, insbesondere ungehäuste Halbleiterchips auf entsprechende Substrate abgelegt bzw. gebondet.

Die exakte Ausrichtung der Bauteile beim Absetzen spielt dabei eine bedeutende Rolle, sodass spezielle Massnahmen für die Positionierung des Aufnahmewerkzeugs erforderlich sind.

Neben der Positioniergenauigkeit spielt dabei auch immer mehr die Parallelität der Bauteile zum Substrat nach dem Bondprozess eine Rolle. Eine Justierung der Parallelität auf der Maschine im Vorfeld des Fertigungsprozesses ist schwierig, da sehr kleine Winkel gemessen werden müssen. Zudem verändert sich die Situation im realen Bondprozess durch das Auftreten von Materialverformungen oder thermischen Einwirkungen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine optimale Parallelität des Aufnahmewerkzeugs zur Substratauflagefläche unter Prozessbedingungen und mit einfachen Mitteln gewährleistet ist. Neben der Parallelität, welche durch Kippbewegungen des Werkzeugs erzielt werden kann, sollen aber gegebenenfalls auch Drehbewegungen des Werkzeugs eingestellt und gehalten werden können, sodass die Vorrichtung vielseitig für unterschiedliche Prozesse eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale im Anspruch 1 aufweist. Das Aufnahmewerkzeug ist dabei über wenigstens ein mit Druckluft beaufschlagbares Luftlager direkt oder indirekt an der Werkzeug- halterung gelagert, wobei die Lagerposition am Luftlager im drucklosen Zustand unter Vorspannkraft fixierbar ist. Mit Luftlagern können bekanntlich annähernd reibungsfreie Lagerstellen geschaffen werden. Die Vorspannkraft sorgt dafür, dass die Lagerstelle ohne Druckbeaufschlagung arretiert ist. Damit kann auf besonders einfache Weise und unter Prozessbedingungen das Aufnahmewerkzeug beispielsweise der Schräglage eines Substrats an- gepasst werden, indem das Luftlager beaufschlagt und damit die Einstellung ermöglicht wird. Sobald die Druckluftzufuhr unterbrochen wird, ist die Lagerstelle infolge der durch die Vorspannkraft erzeugten Reibung blockiert. Druckluft steht als Arbeitsmedium beispielsweise bei einem Die-Bonder ohnehin zur Verfügung und lässt sich relativ leicht und gefahrlos handhaben.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich ersichtlicherweise nicht nur zum Bonden von Halbleiterchips, sondern auch für andere Prozesse wie beispielsweise für das Absetzen von Tapes auf Substrate oder auf bereits verarbeitete Halbleiterchips.

Besonders vorteilhaft ist das Aufnahmewerkzeug an zwei sphärischen, konzentrischen Kippluftlagern gelagert, wobei an beiden Seiten einer der Werkzeughalterung zugeordneten, sphärischen Lagerplatte mit gleichsinnig gekrümmten Kipplagerflächen je ein erster und ein zweiter Kipplagerkörper mit je einer korrespondierenden Kippgegenlagerflache angeordnet ist, wobei die beiden Kipplagerkörper unter Vorspannkraft gegeneinander bzw. gegen die Lagerplatte pressbar sind. Bei der Verwendung von zwei Kippluftlagern lässt sich eine Lagerstelle erzeugen, bei der sich die

gegeneinander gelagerten Teile bei aktivierten Luftlagern überhaupt nicht mehr berühren. Bei deaktivierten Luftlagern steht jedoch eine grosse Oberflache der aneinander liegenden Teile zur Verfugung, womit eine sichere Arretierung gewahrleistet ist. Die sphärische Ausbildung der Kippluftlager ermöglicht ein Kippen in alle Richtungen um einen bestimmten Mittelpunkt. Selbstverständlich wäre es in bestimmten Fallen auch denkbar, die Luftlager als ebene Luftlager auszubilden, sodass lediglich eine Bewegung in XY-Richtung möglich wäre.

Das Drehzentrum der beiden sphärischen Kippluftlager liegt vorteilhaft in der Aufnahmeebene des Aufnahmewerkzeugs und vorzugsweise auf dem geometrischen Mittelpunkt der Aufnahmeflache des Aufnahmewerkzeugs. Durch diese zentrische Auslegung relativ zur Bondwerkzeugachse und zur Aufnahmeflache wird einerseits eine hohe Stabilität unter Prozesskraften erreicht und andererseits sichergestellt, dass sich Kippbewegungen in erster Ordnung nicht auf die XY-Lage des zu verarbeitenden Bauteils auswirken.

Eine optimale Bewegungsmoglichkeit ergibt sich, wenn die Lagerplatte eine zentrale öffnung aufweist und wenn einer der beiden Kipplagerkorper eine die öffnung durchdringende Fuhrungsspindel aufweist, an welcher der benachbarte Kipplagerkorper unter Vorspannung gelagert ist, wobei der Innendurchmesser der zentralen öffnung der Lagerplatte und der Aussendurchmesser der Fuhrungsspindel so dimensioniert sind, dass das Aufnahmewerkzeug in alle Richtungen um ein begrenztes Mass kippbar ist. Die Durchmesserdifferenz und allenfalls die Lange der öffnung definieren dabei ersichtlicherweise den maximal möglichen Ausschlag. Es wäre aber auch denkbar, die öffnung im Querschnitt so auszubilden, dass ein Kippen nur in bestimmte Richtungen möglich ist.

Für die Aktivierung der Kippluftlager sind vorzugsweise um die zentrale öffnung auf beiden Lagerflachen der sphärischen Lagerplatte an der Oberflache verlaufende Luftkanale angeordnet, welche an eine Druckluftquelle anschliessbar sind. Damit wird erreicht, dass bei Aktivierung des Luftlagers sich ein gleichmassiger Luftspalt einstellt und dabei die Vorspannkraft kompensiert wird.

Die Fuhrungsspindel kann ausserdem eine Hohlspindel sein, durch welche ein Luftkanal zum Beaufschlagen des Aufnahmewerkzeugs optional mit einem Unterdruck oder mit einem überdruck gefuhrt ist. Die Bauteile werden in der Regel am Aufnahmewerkzeug mit einem Unterdruck fixiert, wobei allerdings auch elektromagnetische oder mechanische Haltemittel denkbar sind. Das Absetzen der Bauteile kann fallweise durch überdruck unterstutzt werden.

Zum Vorspannen der beiden Gelenklagerkorper gegeneinander bzw. gegen die Lagerplatte ist an der Fuhrungsspindel vorzugsweise ein Federelement wie z.B. eine Schraubendruckfeder oder eine Tellerfeder gelagert. Die Vorspannkraft konnte aber ganz generell auch mit anderen Vorspannmitteln erzeugt werden, insbesondere auch mit pneumatischen, hydraulischen, permanentmagnetischen oder mit elektromagnetischen Mitteln.

Als besonders vorteilhaft für die Arretierungsfunktion der Lager hat es sich erwiesen, wenn sich eine stets gleich bleibende nominelle Vorspannung der Lager bei Bedarf auf einfache Weise erhohen lasst. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zwei unterschiedliche jedoch kumulativ in die gleiche Richtung wirkende Vorspannmittel eingesetzt werden, von denen eines steuerbar ist. So konnte beispielsweise neben einem rein mechanischen Federelement eine steuerbare Gasdruckfeder eingesetzt werden, mit der sich bei deaktivierten Luftlagern die Haftrei-

bung zwischen den Kipplagerkörpern und der Lagerplatte erhöhen lässt während die Aktivierung der Luftlager ausschliesslich unter Beaufschlagung der nominellen Vorspannkraft durch die Feder erfolgt. Ersichtlicherweise kann die Federvorspannung maximal nur so hoch sein, dass sie die Aktivierung der Luftlager gerade noch erlaubt. Bei gewissen Prozessen kann jedoch die Federvorspannung zum Fixieren des Lagers ungenügend sein. Durch den Einsatz eines steuerbaren zusätzlichen Vorspannmittels können dagegen sehr hohe Anpresskräfte erzielt werden.

Um ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Aufnahmewerkzeugs um dessen Achse bzw. der Kipplagerkörper um die Spindelachse bei aktivierten Kippluftlagern zu verhindern, ist zwischen wenigstens einem Kipplagerkörper und der Werkzeughalterung oder der Lagerplatte vorteilhaft eine Verdrehsicherung angeordnet. Die Verdrehsicherung muss dabei ersichtlicherweise so ausgebildet sein, dass sie die Funktion der Luftlager nicht behindert und den zwischen aktiviertem und deaktiviertem Luftlager entstehenden Hub überbrückt und Kippbewegungen bei aktivierten Luftlagern erlaubt. Eine solche Verdrehsicherung kann beispielsweise als Blattfeder ausgeführt sein, die so ausgelegt ist, dass die Rückstellkraft von unerwünschten Rotationsauslenkungen erheblich höher als die Rückstellkräfte von Kippauslenkungen ist.

Die Vorrichtung kann weiter dadurch verbessert werden, dass an einem der beiden Kipplagerkörper ein Rotationsluftlager angeordnet ist, das eine dem betreffenden Kipplagerkörper zugehörige Rotationslagerfläche und eine an einem Rotationslagerkörper angeordnete Rotationsgegenlagerflache aufweist. Der Rotationslagerkörper ist unter Vorspannung an der Führungsspindel des gegenüberliegenden Kipplagerkörpers gelagert. Durch Beaufschlagung des Rotationsluftlagers und beider oder allein des gegenüberliegenden Kippluftlagers mit Druckluft ist das Aufnahmewerkzeug

frei um seine Längsmittelachse drehbar. Auf diese Weise erhält das Aufnahmewerkzeug einen weiteren Freiheitsgrad durch Drehen um seine Längsmittelachse. In bestimmten Fällen könnte ersichtlicherweise ausschliesslich ein Rotationsluftlager eingesetzt werden, ohne dass dieses zwingend mit einem Kippluftlager kombiniert werden muss. Wenn das Rotationsluftlager in Kombination mit dem gegenüberliegenden sphärischen Luftlager eingesetzt wird, wird allein die freie Drehung um die Längsmittelachse ermöglicht, ohne dass das Aufnahmewerkzeug Kippfreiheitsgrade erhält. Die Rotationsfunktionalität dient primär zum definierten Drehen der Bauteile im produktiven Maschinenbetrieb, während die Kippfunktionalität eher der Ausrichtung des Werkzeugs im Vorfeld eines Arbeitsprozesses dient. So ist es beispielsweise denkbar, dass Bauteile in alternierenden Drehlagen auf das Substrat abgesetzt werden müssen, was sich mit der Vorrichtung optimal lösen lässt. Bei einer geforderten sehr hohen Winkelgenauigkeit können Fehlwinkel zwischen Substrat und Bauteil durch eine Bildverarbeitung ermittelt und durch die Rotationsfunktionalität kompensiert werden.

Nach einer allfälligen Rotation bzw. Winkelkorrektur und unmittelbar vor dem Absetzen eines Bauteils ist es zweckmässig, das Rotationslager zu blockieren. Damit wird sichergestellt, dass ein beim Absetzprozess auf das Werkzeug einwirkende Drehmoment nicht vom Motor kompensiert werden muss, wodurch der Drehantrieb kleiner und damit leichter dimensioniert werden kann. Für die Winkelausrichtung des nächsten Bauteils müssen die Rotationslager wiederum gelöst werden.

Für die Positionierung des Aufnahmewerkzeugs in einem bestimmten Drehwinkel kann das Aufnahmewerkzeug über einen elektrischen Rotationsantrieb drehantreibbar sein.

Der Rotationsantrieb kann über dem Rotationslagerkörper lösbar an dem das Rotationsluftlager tragenden Kipplagerkörper befestigt sein. Damit ergibt sich eine kompakte Bauweise, wobei der Rotationsantrieb bei Bedarf auch weggelassen oder ausgetauscht werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Funktionalität der Vorrichtung ergibt sich, wenn die beiden sphärischen Kippluftlager an der sphärischen Lagerplatte und das Rotationsluftlager über separate Druckluftleitungen beaufschlagbar sind wodurch der das Rotationsluftlager tragende Kipplagerkörper bei Bedarf an der Lagerplatte arretierbar ist, sodass bei einer Druckbeaufschlagung des Rotationsluftlagers und des Kippluftlagers am gegenüberliegenden Kipplagerkörper das Aufnahmewerkzeug um die Längsmittelachse drehbar ist. Damit ist es möglich, auf einfache Weise zwei getrennte Positionierungen nacheinander vorzunehmen, wobei zunächst bei arretiertem Rotationsluftlager eine bestimmte Kippstellung eingestellt wird. Dabei sind beide Kippluftlager aktiviert. Anschliessend wird eine bestimmte Rotationslage eingestellt in dem dasjenige Kippluftlager blockiert wird, an dem das Rotationsluftlager angeordnet ist.

Die axiale Vorspannung der Kipplagerkörper gegeneinander sowie des Rotationslagerkörpers gegen den einen Kipplagerkörper erfolgt vorzugsweise über das gleiche Vorspannmittel. In bestimmten Fällen, insbesondere wenn unterschiedlich hohe Klemmkräfte erwünscht sind, könnten aber auch separate Federmittel eingesetzt werden.

Normalerweise erfolgt die Positionierung in die Kippstellung durch Anpressen des Aufnahmewerkzeugs auf ein Substrat oder eine beliebige andere Referenzfläche, wobei das Aufnahmewerkzeug selbständig eine bestimmte Position einnimmt. In bestimmten Fäl-

len wäre es aber auch denkbar, dass die Kippposition des Aufnahmewerkzeugs bei gelösten Kippluftlagern und ohne Kontakt zu einer Referenzfläche durch eine Einstellvorrichtung einstellbar ist. Denkbar wäre beispielsweise ein Manipulator der unterschiedliche Bewegungen ausführen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Positionieren eines Aufnahmewerkzeugs relativ zu einem Substrat oder anderen Referenzdimensionen, wobei das Aufnahmewerkzeug an einer Werkzeug- halterung angeordnet und in vorzugsweise mehreren Freiheitsgraden beweglich gelagert ist, insbesondere an einem Die-Bonder. Ein derartiges Verfahren ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Anspruch 17. Die Lagerung des Aufnahmewerkzeugs an einem Luftlager und die Positionierung im aktivierten Zustand des Luftlagers ermöglicht eine sehr präzise Anpassung des Aufnahmewerkzeugs an verschiedene Ist-Zustände . Nach erfolgter Positionierung wird der Luftdruck abgebaut und die Lagerstelle arretiert, sodass nachträglich keine Abweichungen mehr von der positionierten Lage möglich sind.

Das Aufnahmewerkzeug kann zum Positionieren um einen Drehpunkt gekippt und/oder um eine Längsmittelachse gedreht werden. Mit diesen Positioniermöglichkeiten können praktisch alle sich bei Arbeitsprozessen ergebenden Positionierungen berücksichtigt werden .

Die Positionierung in eine Kippstellung erfolgt besonders vorteilhaft durch Anpressen des Aufnahmewerkzeugs bei aktivierten Luftlagern auf ein Substrat oder auf eine Lehre, wobei das Luftlager im angepressten Zustand deaktiviert wird und wobei die Lagerstelle vor dem Abheben des Aufnahmewerkzeug arretiert wird. Auf diese Weise müssen keinerlei Winkel gemessen werden, sondern das Aufnahmewerkzeug passt sich stets den tatsächlichen Lage des

Substrats oder einer allfälligen Lehre an, insbesondere geschieht dies optional auch unter Prozessbedingungen, die später im normalen Betrieb des Die-Bonders vorliegen. Als Lehre könnten beispielsweise Keile verwendet werden, die zu Positionierzwecken unter das Aufnahmewerkzeug gelegt werden.

Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitendarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2a die Vorrichtung gemäss Figur 1 mit aktivierten Luftlagern,

Figur 2b die Vorrichtung gemäss Figur 1 beim Positionieren des Aufnahmewerkzeugs ,

Figur 2c die Vorrichtung gemäss Figur 1 mit deaktivierten Luftlagern nach der Positionierung,

Figur 3 eine geschnittene Seitendarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit zusätzlichem Rotationsluftlager, und

Figur 4 die Vorrichtung gemäss Figur 3 bei aktiviertem Rotati- onsluftlager .

Gemäss Figur 1 besteht die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung aus einer Werkzeughalterung 4, die beispielsweise an einem nicht dargestellten Schlitten entlang verschiedener horizontaler Achsen bewegt werden kann. Die Werkzeughalterung ist auch in

Pfeilrichtung a relativ zu einem Substrat 3 verstellbar. Unter der Bezeichnung Substrat wird nachfolgend jegliche Unterlage verstanden, auf welche ein Bauteil 2 abgesetzt werden muss oder zu welcher dieses Bauteil eine bestimmte Parallelität einhalten muss. Das Substrat kann somit selbst wiederum aus Bauteilen bestehen .

An der Werkzeughalterung 4 ist ein Aufnahmewerkzeug 5 gelagert, mit dessen Hilfe das Bauteil 2 von einer Vorratsstation aufgenommen und über das Substrat 3 transportiert und dort abgelegt werden kann. Das Aufnahmewerkzeug verfugt beispielsweise über eine rechteckige Aufnahmeflache 36, wie sie in der Umklappung durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die Fixierung des Bauteils 2 in der Aufnahmeebene 17 bzw. an der Aufnahmeflache 36 erfolgt hier durch Unterdruck, der über einen Luftkanal 22 angelegt wird. Das eigentliche Aufnahmewerkzeug 5 kann mit Hilfe einer Werkzeugkupplung 35 befestigt werden, welche das Einsetzen unterschiedlicher Werkzeuge erlaubt.

Die Lagerung des Aufnahmewerkzeugs 5 erfolgt über ein erstes sphärisches Kippluftlager 6 und ein zweites sphärisches Kipp- luftlager 7. Zu diesem Zweck ist eine sphärische Lagerplatte 9 vorgesehen, die eine erste Kipplagerflache 10 und eine zweite Kipplagerflache 11 aufweist. Diese Kipplagerflachen sind konzentrisch um einen gemeinsamen Mittelpunkt 16 angeordnet, der sich vorzugsweise in der Aufnahmeebene 17 befindet. Die Kipplagerflachen haben dabei die Radien Rl und R2.

Unter der Lagerplatte 9 ist ein erster Kipplagerkorper 12 mit einer ersten Kipplagergegenlagerflache 14 angeordnet. Letztere ist ebenfalls mit dem Radius Rl gekrümmt. Der erste Kipplagerkorper 12 verfugt über eine Fuhrungsspindel 19, die sich durch eine öffnung 18 in der Lagerplatte 9 erstreckt. Wie dargestellt,

ist der Innendurchmesser dieser öffnung um einiges grosser als der Aussendurchmesser der Fuhrungsspindel . Der Luftkanal 22 ist bis ans obere Ende der Fuhrungsspindel durchgeführt, wobei eine flexible Zuleitung 34 zu einer hier nicht dargestellten Vakuumquelle oder Druckluftquelle fuhrt. Die Fuhrungsspindel verlauft in einer Langsmittelachse 37, welche durch den Mittelpunkt 16 verlauft .

über der Lagerplatte 9 ist ein zweiter Kipplagerkorper 13 angeordnet, der über eine zweite Kippgegenlagerflache 15 verfugt. Diese ist im Radius R2 gekrümmt. Der zweite Kipplagerkorper 13 verfugt ebenfalls über eine öffnung 39, durch welche die Fuhrungsspindel 19 möglichst spielfrei gefuhrt ist. Der erste Kipplagerkorper 12 und der zweite Kipplagerkorper 13 werden beispielsweise mittels einer Schraubendruckfeder 23 gegeneinander bzw. gegen die Lagerplatte 9 gepresst. Als Anschlag für die Schraubendruckfeder ist beispielsweise ein Spannring 33 an der Fuhrungsspindel 19 befestigt.

In Figur 1 nur symbolisch dargestellt ist ein pneumatisches Vorspannmittel 40, beispielsweise eine steuerbare Gasdruckfeder, deren Zylinder direkt oder indirekt mit der Fuhrungsspindel in Wirkverbindung steht und deren Kolben in die gleiche Richtung eine Vorspannkraft auf den zweiten Kipplagerkorper ausübt, wie die Schraubendruckfeder 23. Dieses zusatzliche Anpressmittel ermöglicht es zusammen mit geeigneten Steuermitteln die Vorspannkraft temporar zu erhohen. Beim Aktivieren der Kippluftlager muss ersichtlicherweise der steuerbare Druckmittelzylinder entlüftet werden.

Die beiden Kippluftlager werden über ein System aus Luftkanalen und Luftdusen 20 aktiviert, welche sich gegen die erste Kipplagerflache 10 bzw. gegen die zweite Kipplagerflache 11 offnen und

welche vorzugsweise um die zentrale öffnung 18 herum gefuhrt bzw. verteilt sind. Die Luftkanale 20 werden über eine Zufuhrleitung 21 mit Druckluft versorgt und zwar über eine hier nicht dargestellte Druckluftsteuerung.

über dem zweiten Kipplagerkorper 13 ist symbolisch eine Einstellvorrichtung 38 dargestellt, mit deren Hilfe eine Positionierung des Aufnahmewerkzeugs 5 bei aktivierten Luftlagern möglich ist. Diese Einstellvorrichtung ist jedoch optional und wird nur dann benotigt, wenn eine bestimmte Kippstellung ohne Anpressen gegen das Substrat eingestellt werden soll.

In der in Figur 1 dargestellten Betriebslage sind die beiden sphärischen Kippluftlager deaktiviert, sodass die Schraubendruckfeder 23 für eine kraftschlussige Verbindung zwischen der Lagerplatte 9 und dem ersten und zweiten Kipplagerkorper 12, 13 sorgt. Das Aufnahmewerkzeug 5 bzw. das Bauteil 2 verlaufen nicht parallel zum Substrat 3. Anhand der Figuren 2a bis 2c wird nachstehend die planparallele Ausrichtung zum Substrat 3 erläutert. Zu diesem Zweck werden gemass Figur 2a zunächst die beiden Kippluftlager 6, 7 mit Druckluft aktiviert, wobei die beiden Kipplagerkorper 12, 13 gegen die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 23 auseinander gepresst werden und sich über jeder Kipplagerflache 10, 11 ein Luftspalt bildet. Damit ist die Arretierung aufgehoben und das Aufnahmewerkzeug 5 kann mit minimalen Kräften um das Zentrum 16 des Kippluftlagers gekippt werden. Alternativ kann das Aufnahmewerkzeug auch zuerst gegen das Substrat gefahren und danach die Aktivierung der Kippluftlager vorgenommen werden. In diesem Betriebszustand wird gemass Figur 2b das Aufnahmewerkzeug 5 gegen das Substrat 3 gepresst, wobei entsprechend der Schräglage des Substrats die Langsmittelachse 37 in Pfeilrichtung b gekippt wird.

Nachdem das Aufnahmewerkzeug 5 die richtige Positionierung erhalten hat, werden die beiden Kippluftlager 6, 7 gemäss Figur 2c deaktiviert, wobei die Lagerstellen unter Einwirkung der Schraubendruckfeder 23 blockiert werden.

Gemäss einer alternativen Einstellmethode kann das Aufnahmewerkzeug bei aktivierten Kippluftlagern gegen das Substrat gefahren und danach zusätzlich über den Luftkanal 22 mit Druckluft beaufschlagt werden. Bei geeigneter Ausführung des Substrats 3 und der Aufnahmefläche 36 wird zwischen Substrat und der Aufnahmefläche des Werkzeugs dadurch ein weiteres flächiges Luftlager gebildet, sodass das Werkzeug praktisch reibungslos in der X-/Y- Ebene gleiten kann. Dadurch können geringe Translationsbewegungen des Aufnahmewerkzeugs in dieser Ebene frei stattfinden, die eventuell bei der planparallelen Ausrichtung des Aufnahmewerkzeugs zum Substrat in Folge von Verformungen der Werkzeughalte- rung 4 oder aller anderen Komponenten der Vorrichtung auftreten, wenn die Ausrichtung unter hoher Anpresskraft durchgeführt wird. Eine Ausrichtung unter hoher Anpresskraft kann sinnvoll sein, wenn im normalen Betrieb des Die-Bonders mit entsprechenden Kräften gearbeitet wird und die Planparallelität unter eben diesen Bedingungen gewährleistet werden soll. Durch diese Einstellmethode wird einerseits ein Verkanten des Aufnahmewerkzeugs auf dem Substrat und letztlich eine Fehleinstellung ausgeschlossen. Nach Beendigung des Einstellvorgangs werden die Kippluftlager wiederum wie bei Figur 2c blockiert, das Werkzeug vom Substrat zurückgezogen und schliesslich die Druckluftversorgung über den Luftkanal deaktiviert.

Anhand der Figuren 3 und 4 wird eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben, bei welcher zusätzlich zu den beiden Kippluftlagern noch ein Rotationsluftlager zum reibungsfreien Drehen des Aufnahmewerkzeugs 5 vorgesehen

ist. Gemass Figur 3 sind die beiden Kippluftlager 6 und 7 sowie der erste Kipplagerkorper 12 praktisch gleich aufgebaut wie beim Ausfuhrungsbeispiel gemass Figur 1. Allerdings können die beiden Kippluftlager separat und unabhängig voneinander mit Druckluft beaufschlagt werden und zwar über die separaten Zufuhrleitungen 21a und 21b.

Der zweite Kipplagerkorper 13 verfugt zusatzlich über eine Rotationslagerflache 25, über welcher ein Rotationslagerkorper 28 angeordnet ist. Die Fuhrungsspindel 19 durchdringt nicht nur den zweiten Kipplagerkorper 13 sondern auch den Rotationslagerkorper 28 durch eine öffnung 30. Die Rotationslagerflache 25 bildet zusammen mit einer Rotationsgegenlagerflache 26 am Rotationslagerkorper ein Rotationsluftlager 8.

Die Beaufschlagung des Rotationsluftlagers 8 mit Durchluft erfolgt über ein System aus Luftkanalen und Luftdusen 31, die ebenfalls um die öffnung 30 verteilt bzw. angeordnet sind. Die Zufuhr von Druckluft erfolgt über eine Zufuhrleitung 32.

Die Vorspannkraft zum Blockieren der verschiedenen Luftlager wird wiederum durch beispielsweise eine Schraubendruckfeder 23 aufgebracht, die an einem Spannring 33 an der Fuhrungsspindel 19 abgestutzt ist. Am anderen Ende liegt die Schraubendruckfeder auf dem Rotationslagerkorper 28, sodass dieser ersichtlicherweise gegen die Rotationslagerflache 25 gepresst wird.

über dem zweiten Kipplagerkorper 13 und starr mit diesem verbunden ist ein Rotationsantrieb 27 angeordnet. Dabei handelt es sich in der dargestellten Ausfuhrung um einen elektrischen Direktantrieb dessen Rotor unmittelbar durch die Fuhrungsspindel 19 gebildet wird. Denkbar sind aber auch eine Vielzahl anderer Antriebe und übertragungen, mit denen sich eine Rotation der

Spindel 19 relativ zum Kipplagerkörper 13 erreichen lässt. Mit Hilfe des Rotationsantriebs kann die Führungsspindel in Pfeilrichtung c (Figur 4) in beide Richtungen gedreht werden, sofern dieser Freiheitsgrad durch die weiter unten beschriebene Aktivierungskonfiguration der Luftlager freigegebenen wird. Der Stator des Rotationsantriebs ist beispielsweise auf eine Abschlussplatte montiert, welche auf dem zweiten Kipplagerkörper 13 ruht und beispielsweise mit diesem verschraubt ist. Dabei ergibt sich ersichtlicherweise ein Hohlraum 29, der den Rotationslagerkörper 28 vollständig umgibt.

Um ein Verdrehen des Kipplagerkörpers 13 gegenüber der Werkzeug- halterung 4 zu vermeiden, ist eine Verdrehsicherung 24 vorgesehen, welche beispielsweise durch eine Blattfeder gebildet werden kann, die so ausgelegt ist, dass die Rückstellkraft von unerwünschten Rotationsauslenkungen erheblich höher als die Rückstellkräfte von Kippauslenkungen ist.

Der in Figur 3 dargestellte Betriebszustand entspricht im Wesentlichen demjenigen gemäss Figur 2a. Die beiden Kippluftlager 6 und 7 werden simultan über die Zufuhrleitungen 21a und 21b mit Druckluft beaufschlagt, sodass die gesamte Werkzeuganordnung zwar beispielsweise in Pfeilrichtung b gekippt, jedoch bei blockiertem Antrieb aufgrund der Verdrehsicherung 24 nicht gedreht werden kann. Das Rotationsluftlager 8 ist dagegen drucklos, sodass es unter Einwirkung der Schraubendruckfeder 23 blockiert ist.

Wird nun eine Rotation des Aufnahmewerkzeugs um seine Längsmittelachse gewünscht, wird die Vorrichtung gemäss Figur 4 betrieben. Dabei wird das zweite Kippluftlager 7 durch Unterbrechung der Luftzufuhr an der Zufuhrleitung 21b deaktiviert, sodass der zweite Kipplagerkörper 13 gegen die Lagerplatte 9 gepresst wird

und eine Kippbewegung nicht mehr möglich ist. Dagegen wird der Luftdruck am ersten Kippluftlager 6 aufrecht erhalten, sodass sich der erste Kipplagerkörper 12 zusammen mit der Führungsspindel 19 und dem Aufnahmewerkzeug 5 nach wie vor drehen kann.

Für die Drehbewegung ist es jedoch erforderlich, das Rotationsluftlager 8 über die Zufuhrleitung 32 mit Druckluft zu beaufschlagen, wodurch der Rotationslagerkörper 28 freigestellt wird. Jetzt kann über den Rotationsantrieb 27 die gewünschte Drehposition des Aufnahmewerkzeugs bzw. des zu platzierenden Bauteils relativ zum arretierten Kipplagerkörper 13 und somit auch relativ zur Werkzeughalterung 4 eingestellt werden. Diese Konfiguration entspricht dem typischen Betriebszustand des Die-Bonders, in dem bei voreingestellter Planparallelität das Absetzen der Bauteil unter individueller Rotationskorrektur stattfindet. Bei Bedarf werden auch das erste Kippluftlager 6 und das Rotationsluftlager 8 deaktiviert bzw. blockiert, sodass die gewünschte Kipplage und die gewünschte Drehlage fest eingestellt bleiben.

Das Rotationsluftlager 8 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gegensinnig sphärisch zum Kippluftlager 6 ausgeführt, weil beide Lager zur Rotation des Werkzeugs erforderlich sind und sich auf diese Weise eine optimale Achsstabilität erreichen lässt. Gleichzeitig ist diese Ausführung nicht anfällig auf relative Fertigungstoleranzen der beiden Lager. In bestimmten Anwendungsfällen könnte das Rotationsluftlager 8 aber auch beispielsweise als planes oder kegelförmiges Lager ausgebildet sein .

Selbstverständlich ist es ohne weiteres denkbar, dass die Positionierung der Kipplage und der Drehlage nicht nacheinander, sondern gleichzeitig erfolgen. In einem derartigen Fall werden die beiden Kippluftlager 6 und 7 und das Rotationsluftlager 8

gleichzeitig mit Druckluft beaufschlagt, sodass ein Kippen und Drehen des Werkzeugs simultan möglich ist. Es sind ausserdem er- findungsgemässe Vorrichtungen denkbar, die ausschliesslich über ein Rotationsluftlager verfügen. In einem derartigen Fall wäre ersichtlicherweise überhaupt kein Kippen des Werkzeugs möglich.