CH699851A1 - Chip-Auswerfer und Verfahren zum Ablösen und Entnehmen eines Halbleiterchips von einer Folie. - Google Patents

Abstract

Das Ablösen und Entnehmen eines Halbleiterchips (5) von einer Folie (4) erfolgt mit den Schritten: A) die Folie (4) relativ zum Chip-Auswerfer so verschieben, dass sich der abzulösende Halbleiterchip (5´) oberhalb des Lochs der Abdeckplatte (3) befindet, B) Beaufschlagen der Kammer (2) mit Vakuum, wodurch die Folie (4) an die Abdeckplatte (3) gezogen wird, C) fakultativ, gemeinsames Anheben der Platten (8) um eine erste vorbestimmte Distanz, die so gewählt ist, dass die der Folie (4) zugewandten Seiten der Platten (8) über die Oberfläche (9) der Abdeckplatte (3) hinausragen, D) Absenken von einzelnen oder allen der Platten (8) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge, und E) Wegfahren des Chipgreifers (14) mit dem Halbleiterchip (5), wobei nach dem Schritt A oder B oder C der Chipgreifer (14) abgesenkt wird und den Halbleiterchip (5´) festhält.

Description

  [0001]    Die Erfindung betrifft einen Chip-Auswerfer und ein Verfahren zum Ablösen und Entnehmen eines Halbleiterchips von einer Folie.

  

[0002]    Die Halbleiterchips werden typischerweise auf einer von einem Rahmen gehaltenen Folie, in der Fachwelt auch als Tape bekannt, zur Abarbeitung auf einer Halbleiter-Montageeinrichtung bereitgestellt. Die Halbleiterchips haften auf der Folie. Der Rahmen mit der Folie wird von einem verschiebbaren Wafertisch aufgenommen. Taktweise werden der Wafertisch verschoben, um einen Halbleiterchip nach dem anderen an einem Ort bereitzustellen, und dann der bereitgestellte Halbleiterchip von einem Chipgreifer aufgenommen und auf einem Substrat platziert. Die Entnahme des bereitgestellten Halbleiterchips von der Folie wird von einem unterhalb der Folie angeordneten Chip-Auswerfer (in der Fachwelt bekannt als Die-Ejector) unterstützt.

  

[0003]    In vielen Fällen unterstützt eine oder mehrere im Chip-Auswerfer angeordnete Nadel das Ablösen des Halbleiterchips von der Folie. Nadelunterstützte Verfahren sind aus einer Vielzahl von Patenten bekannt, beispielsweise aus US 2004 0 105 750 oder US 7 265 035. Bei der US 2008 086 874 enthält der Chip-Auswerfer einen Block mit einer Vielzahl von Stäben, die ein flaches Ende aufweisen, und einen zweiten Block mit einer Vielzahl von Nadeln, wobei die Nadeln zwischen den Stäben angeordnet sind und wobei die Fläche des flachen Endes jedes Stabes ein mehrfaches des Querschnitts einer Nadel beträgt. Zum Ablösen des Halbleiterchips wird zuerst der Block mit den Stäben angehoben und dann wird der Block mit den Nadeln angehoben, bis die Nadeln über die Stäbe hervorstehen.

  

[0004]    Bekannt sind auch verschiedene Verfahren, bei denen der Halbleiterchip ohne Mithilfe einer Nadel von der Folie abgelöst wird: Bei der US 4 921 564 wird die Folie unterhalb des Halbleiterchips an vielen einzelnen Stellen mit Vakuum beaufschlagt, um die Folie an diesen Stellen vom Halbleiterchip abzuziehen. Bei der US 2002 129 899 und der US 7 238 593 wird die Folie über eine Kante des Chip-Auswerfers gezogen und dabei abgelöst. Bei der US 6 561 743 wird die Folie zunächst in einem Randbereich des Halbleiterchips mittels Vakuum abgezogen und dann relativ zum vom Chipgreifer festgehaltenen Halbleiterchip verschoben, wobei der Halbleiterchip von der Folie abgelöst wird.

  

[0005]    Die Dicke der abzulösenden Halbleiterchips nimmt laufend ab. Heutzutage beträgt die Dicke in vielen Fällen bereits weniger als 100 Mikrometer, mit der Tendenz zu weiter reduzierten Dicken von 20 bis 10 oder nur 5 Mikrometern. Dazu kommt, dass die Wafer auf ihrer Rückseite manchmal mit einer Klebschicht versehen sind. Die Haftung der Halbleiterchips auf der Folie vergrössert sich deswegen. Die oben beschriebenen Technologien genügen nicht mehr und/oder sind nicht zuverlässig genug, d.h. es kommt zu oft vor, dass ein Halbleiterchip beim Ablösen beschädigt oder zerstört wird.

  

[0006]    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Chip-Auswerfer/oder ein Verfahren zu entwickeln, der bzw. das ein zuverlässiges, beschädigungsfreies Ablösen der Halbleiterchips, insbesondere von dünnen Halbleiterchips, von der Folie ermöglicht.

  

[0007]    Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

  

[0008]    Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet.
<tb>Fig. 1<sep>zeigt in seitlicher Ansicht und im Querschnitt einen für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Chip-Auswerfer,


  <tb>Fig. 2<sep>zeigt den Chip-Auswerfer in Aufsicht,


  <tb>Fig. 3 bis 6<sep>zeigen Momentaufnahmen während der Ablösung und Entnahme eines Halbleiterchips von einer Folie, und


  <tb>Fig. 7<sep>zeigt Teile des Chip-Auswerfers.

  

[0009]    Die Fig. 1 zeigt in seitlicher Ansicht und im Querschnitt einen für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Chip-Auswerfer 1. Der Chip-Auswerfer 1 umfasst eine geschlossene, mit Vakuum beaufschlagbare Kammer 2 mit einer vorzugsweise abnehmbaren Abdeckplatte 3, auf dem ein Teil der Folie 4 mit den Halbleiterchips 5 aufliegt. Die Kammer 2 kann auch durch das Gehäuse des Chip-Auswerfers 1 gebildet oder ein Teil davon sein. Die Abdeckplatte 3 kann auch ein Deckel sein. Die Abdeckplatte 3 enthält in der Mitte ein rechteckförmiges Loch 6, das etwa gleich gross wie die Halbleiterchips 5 ist, und bevorzugt eine Vielzahl von weiteren Löchern 7, die nur in der Fig. 2 dargestellt sind und dazu dienen, die Folie 4 anzusaugen, wenn die Kammer 2 mit Vakuum beaufschlagt wird.

   Der Chip-Auswerfer 1 umfasst weiter eine Vielzahl von Platten 8, die im Innern der Kammer 2 nebeneinander angeordnet sind und in einer als z-Richtung bezeichneten Richtung gemeinsam und/oder einzeln verschiebbar sind. Die z-Richtung verläuft wie im Beispiel bevorzugt senkrecht zur Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3 oder zumindest unter einem Winkel schräg zur Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3, wobei der Winkel den Winkel bezeichnet, den die z-Richtung mit der Senkrechten zur Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3 einschliesst. Der Winkel kann in einem grossen Bereich von 0 bis 80[deg.] liegen und ist in der Regel nur durch die Platzverhältnisse beschränkt. Der Winkel ist aber deutlich verschieden von 90[deg.], da der Rahmen der Erfindung verlassen wird, wenn die Platten 8 parallel zur Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3 verschoben werden.

   Die Platten 8 ragen in das zentrale Loch 6 der Abdeckplatte 3 hinein und liegen mit Vorteil aneinander an. Zwischen den Platten 8 und dem Rand des Lochs 6 besteht ein umlaufender Spalt 10. Die Kammer 2 ist mit Vakuum beaufschlagbar. Die von den Platten 8 innerhalb des Lochs 6 der Abdeckplatte 3 des Chip-Auswerfers 1 (Fig. 1) eingenommene Fläche ist bevorzugt etwas kleiner als die Fläche eines Halbleiterchips 5, nämlich so bemessen, dass der Halbleiterchip 5 die von den Platten 8 eingenommene Fläche auf allen Seiten in seitlicher Richtung um etwa 0.5 bis 1 Millimeter überragt. Die Anzahl der Platten 8 hängt von den Abmessungen des Halbleiterchips 5 ab, sie beträgt mindestens drei, nämlich bei sehr kleinen Halbleiterchips von 3*3 Millimetern.

  

[0010]    Unter dem Begriff Platten sind alle Objekte zu verstehen, die die gleiche Funktion ausüben können. So können die Platten 8 beispielsweise auch Stäbe oder Balken sein. Weiters können die Platten, Stäbe, Balken, etc. aneinander anliegen oder wenn es die Platzverhältnisse zulassen auch durch Abstände getrennt angeordnet sein.

  

[0011]    Der Chip-Auswerfer 1 umfasst weiter Antriebsmittel, um die Platten 8 gemeinsam wie auch einzeln in z-Richtung zu verschieben. Diese Antriebsmittel umfassen, wie im Beispiel dargestellt, bevorzugt einen ersten Antriebsmechanismus 11 und einen zweiten Antriebsmechanismus 12. Der erste Antriebsmechanismus 11 dient dazu, alle Platten 8 gemeinsam und bei diesem Beispiel auch den zweiten Antriebsmechanismus 12 in z-Richtung zu verschieben. Der zweite Antriebsmechanismus 12 dient dazu, die Platten 8 einzeln in einer vorbestimmten Reihenfolge in z-Richtung zu verschieben. Der zweite Antriebsmechanismus 12 umfasst im Beispiel einen Stift 13, dessen Funktion später erläutert wird.

  

[0012]    Die Fig. 2 zeigt die Abdeckplatte 3 der Kammer 2 des Chip-Auswerfers 1 in Aufsicht.

  

[0013]    Das Verfahren zum Ablösen und Entnehmen eines Halbleiterchips 5 von der Folie 4 erfolgt mittels des Chip-Auswerfers 1 in Zusammenarbeit mit einem Chipgreifer 14 (Fig. 4). Der Chipgreifer 14 enthält mit Vorteil ein mit Vakuum beaufschlagbares Saugorgan, das den Halbleiterchip ansaugt und festhält. Der Chipgreifer 14 kann aber auch ein auf dem Bernoulli-Effekt basierendes Saugorgan enthalten, das mit Druckluft versorgt werden muss, um die Saugwirkung zu erzielen. Das Verfahren wird nun anhand der Fig. 1 und 3 bis 6im Detail erläutert, wobei diese Figuren jeweils eine Momentaufnahme darstellen. Die Antriebsmittel für die Bewegung der Platten 8 sind in den Fig. 3 bis 6nicht dargestellt. Eine Bewegung der Platten 8 in positiver z-Richtung wird als Anheben und eine Bewegung der Platten 8 in negativer z-Richtung als Absenken bezeichnet.

   Die der Folie 4 zugewandten Seiten der Platten 8 sind zu Beginn in etwa bündig mit der Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3. Einige der Platten 8 sind speziell als Platten 8, 8 und 8 bezeichnet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte A bis D:
<tb>A) <sep>die Folie 4 relativ zum Chip-Auswerfer 1 so verschieben, dass sich der abzulösende Halbleiterchip 5 oberhalb des Lochs 6 der Abdeckplatte 3 befindet,


  <tb>B) <sep>Beaufschlagen der Kammer 2 mit Vakuum, wodurch die Folie 4 an die Abdeckplatte 3 gezogen wird,


  <tb>C) <sep>Absenken von einzelnen oder allen der Platten 8 nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge, und


  <tb>D) <sep>Wegfahren des Chipgreifers 14 mit dem Halbleiterchip 5,wobei nach dem Schritt A oder nach dem Schritt B oder nach dem Schritt C der Chipgreifer 14 abgesenkt wird und den Halbleiterchip 5 ansaugt und festhält.

  

[0014]    In vielen Fällen ist es von Vorteil, zwischen dem Schritt B und dem Schritt C den folgenden Schritt durchzuführen:
B) gemeinsames Anheben der Platten 8 um eine erste vorbestimmte Distanz, die so gewählt ist, dass die der Folie 4 zugewandten Seiten der Platten 8 über die Oberfläche 9 der Abdeckplatte 3 hinausragen.

  

[0015]    Das Absenken der Platten 8 beginnt bevorzugt entweder mit einer der beiden äussersten Platten 8, 8, nämlich der äussersten linken Platte 8 oder der äussersten rechten Platte 8, oder gleichzeitig mit beiden äussersten Platten 8 und 8. Das Absenken der Platten 8 kann aber auch mit einer beliebigen anderen Platte beginnen. Die Platten 8 werden bevorzugt um eine gleiche zweite vorbestimmte Distanz abgesenkt, die gleich der oder verschieden von der ersten vorbestimmten Distanz sein kann.

  

[0016]    Die Fig. 1 zeigt eine Momentaufnahme nach dem Schritt A. Die Fig. 3 zeigt eine Momentaufnahme nach dem Schritt B'. Die Fig. 4zeigt eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt, bei dem die beiden äussersten Platten 8 und 8 vollständig abgesenkt und die an die äussersten Platten 8 und 8 angrenzenden Platten teilweise abgesenkt sind. Die Folie 4 hat sich vom Rand des Halbleiterchips 5 abgelöst. Die Fig. 5zeigt eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt, bei dem bereits mehrere der Platten 8 vollständig abgesenkt sind. Die Ablösung der Folie 4 vom Halbleiterchip 5 ist weiter fortgeschritten. Die Fig. 6zeigt eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt, bei dem alle Platten 8 mit Ausnahme einer einzigen Platte 8' in der Mitte vollständig abgesenkt sind.

   Das im Spalt 10 herrschende Vakuum übt auf die Unterseite der Folie 4 eine Saugkraft aus und zieht die Folie 4 zur Abdeckplatte 3 des Chip-Auswerfers 1, so dass sich die Folie 4 während des Verfahrensschrittes B', sofern dieser ausgeführt wird, und während des Verfahrensschrittes C zunehmend vom Halbleiterchip 5 löst und spätestens mit dem Schritt D abgeschlossen wird.

  

[0017]    Ab welchem Zeitpunkt die Unterstützung des Chipgreifers 14 erforderlich ist für die Ablösung der Folie 4 vom Halbleiterchip 5 hängt von mehreren Faktoren ab wie beispielsweise der Dicke der Halbleiterchips 5, der Grösse der Halbleiterchips 5, der Haftkraft der Folie 4, der vom Vakuum auf die Folie 4 ausgeübten Saugkraft. Je später der Chipgreifer 14 eingesetzt werden muss, desto grösser ist der Durchsatz des Montageautomaten.

  

[0018]    Um die Entnahme des nächsten Halbleiterchips 5 vorzubereiten, werden die Platten 8 wieder in die Anfangsstellung gebracht.

  

[0019]    Der erste Antriebsmechanismus 11 (Fig. 1) ist beispielsweise ein pneumatisch bewegbarer Zylinder, der eine erste abgesenkte und eine zweite angehobene Position einnehmen kann. Der zweite Antriebsmechanismus 12 ist beispielsweise ein auf dem Prinzip der Kurvenscheibe basierender Mechanismus. Im Beispiel umfasst der zweite Antriebsmechanismus 12 den entlang einer Geraden oder auf einer Kreisbahn bewegbaren Stift 13, der von einem Motor zwischen zwei Positionen hin und her bewegt wird.

  

[0020]    Die Platten 8 enthalten je eine bahnförmige Öffnung und der Stift 13 ist durch alle diese Öffnungen hindurchgeführt. Die Fig. 7 zeigt eine der Platten 8 mit der bahnförmigen Öffnung 15 und dem durch sie hindurchgeführten Stift 13 in Aufsicht. Wenn der Stift 13 entlang der Bahn 16 vom linken Ende der Bahn 16 zum rechten Ende der Bahn 16 bewegt wird, dann wird die Platte 8 in negativer z-Richtung bewegt, nämlich auf dem kurzen mittleren Abschnitt der Öffnung 15, der gegenüber den seitlichen Abschnitten schräg verläuft. Dieser mittlere Abschnitt der Öffnung 15 ist von Platte 8 zu Platte 8 an unterschiedlicher Stelle platziert, so dass die Platten 8 wie gewünscht in einer vorbestimmten Reihenfolge in z-Richtung abgesenkt werden.

  

[0021]    Damit der Chip-Auswerfer 1 an Halbleiterchips unterschiedlicher Grösse angepasst werden kann, sind die Platten 8 bevorzugt zweiteilig ausgeführt, nämlich mit einem unteren Teil, das die bahnförmige Öffnung 15 enthält, und einem oberen Teil, das auf das untere Teil aufsteckbar ist. Die unteren Teile der Platten 8 bleiben unverändert im Chip-Auswerfer 1, während die Anzahl und Grösse der oberen Platten 8 an die Abmessungen des Halbleiterchips angepasst werden.

Claims (5)

1. Chip-Auswerfer (1), mit einer mit Vakuum beaufschlagbaren Kammer (2) mit einer Abdeckplatte (3), die ein Loch (6) aufweist, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Platten (8), die im Innern der Kammer (2) angeordnet sind, in das erste Loch (6) hineinragen und in einer senkrecht oder schräg zur Oberfläche (9) der Abdeckplatte (3) verlaufenden Richtung gemeinsam und/oder einzeln verschiebbar sind, und Antriebsmittel, um die Platten (8) gemeinsam und/oder einzeln zu verschieben.

2. Chip-Auswerfer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand des Lochs (6) und den Platten (8) ein umlaufender Spalt (10) besteht.

3. Verfahren zum Ablösen und Entnehmen eines Halbleiterchips (5) von einer Folie (4), wobei das Verfahren von einem Chip-Auswerfer (1), der eine Kammer (2) mit einer Abdeckplatte (3) mit einem Loch (6) und senkrecht oder schräg zur Oberfläche (9) der Abdeckplatte (3) durch das Loch (6) verschiebbare Platten (8) aufweist, und einem Chipgreifer (14) unterstützt wird, umfassend die folgenden Schritte:

A) die Folie (4) relativ zum Chip-Auswerf er (1) so verschieben, dass sich der abzulösende Halbleiterchip (5) oberhalb des Lochs (6) der Abdeckplatte (3) befindet,

B) Beaufschlagen der Kammer (2) mit Vakuum, wodurch die Folie (4) an die Abdeckplatte (3) gezogen wird,

C) Absenken von einzelnen oder allen der Platten (8) nacheinander in einer vorbestimmten Reihenfolge, und

D) Wegfahren des Chipgreifers (14) mit dem Halbleiterchip (5),

wobei nach dem Schritt A oder nach dem Schritt B der Chipgreifer (14) abgesenkt wird und den Halbleiterchip (5) festhält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt C zuerst eine oder beide der äussersten Platten (8, 8) abgesenkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schritt B und dem Schritt C folgender Schritt durchgeführt wird:

gemeinsames Anheben der Platten (8) um eine erste vorbestimmte Distanz, die so gewählt ist, dass die der Folie (4) zugewandten Seiten der Platten (8) über die Oberfläche (9) der Abdeckplatte (3) hinausragen, wobei der Chipgreifer (14) nach dem Schritt A oder nach dem Schritt B oder vor dem Schritt C abgesenkt wird und den Halbleiterchip (5) festhält.