CH705475B1 - Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat. - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemässe Verfahren betrifft das Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat (1), bei dem die mit Klebstoff zu versehenden Substratplätze (5) entlang von parallel verlaufenden, geraden Linien (6) angeordnet sind, wobei jede Linie (6) eine vorbestimmte Anzahl n von Substratplätzen (5) enthält, denen die Nummern 1 bis n zugeordnet sind. Es wird Linie (6) um Linie (6) abgearbeitet, um Klebstoff auf die Substratplätze (5) einer Linie (6) aufzutragen. Das Auftragen von Klebstoff auf die Substratplätze (5) einer Linie (6), denen die Nummern k=m+1 bis k=n–m–1 zugeordnet sind, wobei m eine Ganzzahl ist, erfolgt gemäss den folgenden Schritten: Bewegen der Dispensdüse (2) vom Substratplatz (5) mit der Nummer k–1 in eine Position, in der sich die Dispensdüse (2) an ihrer Startposition über dem Substratplatz (5) mit der Nummer k befindet, und sofern erforderlich, Bewegen der Kamera an eine Position, in der zumindest die drei Substratplätze (5) mit den Nummern k–m, k und k+m im Blickfeld (4) der Kamera sind, Aufnehmen eines Bildes und überprüfen, ob der auf dem Substratplatz (5) mit der Nummer k–m aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt, und Ermitteln der Lage des Substratplatzes (5) mit der Nummer k+m, und Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz (5) mit der Nummer k.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat.

[0002] Bei der Montage (engl. «bonding») von Halbleiterchips auf einem Substrat werden die Halbleiterchips und das Substrat mittels eines Klebstoffes miteinander verklebt. Als Klebstoff kommen sehr oft Epoxy-Klebstoffe zur Anwendung. Der Klebstoff wird entweder mit einer stationären Düse, die eine oder mehrere Austrittsöffnungen haben kann, oder mittels einer entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbaren Dispensdüse auf das Substrat aufgebracht. Die Kontur des auf dem Substrat deponierten Klebstoffes wird als Klebstoffmuster bezeichnet.

[0003] Bei der Montage der Halbleiterchips werden die Substrate taktweise zu einer Dispensstation, wo der Klebstoff aufgebracht wird, und dann zu einer Bondstation, wo die Halbleiterchips aufgebracht werden, transportiert. Die Substrate enthalten eine Vielzahl von Substratplätzen, auf die die einzelnen Halbleiterchips aufgebracht werden. Die Substratplätze sind matrixartig in Reihen und Kolonnen angeordnet. Damit die Klebstoffportionen lagegenau auf den Substratplätzen aufgebracht werden können, wird mittels einer Kamera ein Bild des Substratplatzes aufgenommen und daraus die Lage des Substratplatzes ermittelt. Anschliessend wird der Klebstoff aufgetragen. Danach wird ein weiteres Bild aufgenommen, und überprüft, ob die aufgetragene Klebstoffportion die gestellten Qualitätsanforderungen erfüllt. Falls dies nicht der Fall ist oder falls überhaupt kein Klebstoff aufgetragen wurde, werden von der Maschine geeignete Massnahmen getroffen. Auf Maschinen der Anmelderin erfolgt das Auftragen des Klebstoffs auf verschiedene Arten, denen gemeinsam ist, dass Kolonne um Kolonne abgearbeitet wird, wobei die Dispensdüse immer wieder aus dem Blickfeld der Kamera herausbewegt werden muss, um die für die Lageerkennung und die Überprüfung erforderlichen Bilder aufnehmen zu können.

[0004] Aus der US 7 977 231 ist ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat bekannt, bei dem zwei Dispensdüsen eingesetzt werden.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeit für das Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat zu erhöhen.

[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem abhängigen Anspruch 2.

[0007] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 bis 7 zeigen Momentaufnahmen zur Illustrierung des erfindungsgemässen Verfahrens.

[0008] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat. Die Substrate werden taktweise zu einer Dispensstation, wo der Klebstoff mittels einer Dispensdüse aufgebracht wird, und dann zu einer Bondstation, wo die Halbleiterchips aufgebracht werden, transportiert. Die mit Klebstoff zu versehenden Substratplätze sind in Reihen und Kolonnen angeordnet, wobei die Reihen parallel und die Kolonnen senkrecht zur Transportrichtung der Substrate verlaufen. Das Auftragen von Klebstoff erfolgt vorzugsweise, indem die Substratplätze einer Kolonne nach der anderen mit Klebstoff versehen werden. Möglich wäre auch, die Substratplätze einer Reihe nach der andern mit Klebstoff zu versehen. Es ist also so, dass die Substratplätze entlang von parallel verlaufenden, geraden Linien angeordnet sind, wobei jede Linie eine vorbestimmte Anzahl n von Substratplätzen enthält, die mit den Zahlen 1 bis n nummerierbar sind. An der Dispensstation wird dann Linie um Linie abgearbeitet, um Klebstoff auf die Substratplätze 1 bis n einer Linie aufzutragen. Dabei wird ein Bilderkennungssystem benutzt, um einerseits die Lage der Substratplätze zu ermitteln und andererseits zu überprüfen, ob der aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt.

[0009] Die Fig. 1 zeigt die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile der Dispensstation eines Montageautomaten für Halbleiterchips, eines sogenannten Die Bonders. Die Transportrichtung der Substrate 1 ist als x-Richtung bezeichnet, die in der Ebene der Substrate 1 senkrecht zur Transportrichtung verlaufende Richtung ist als y-Richtung bezeichnet. Die Dispensdüse 2 ist lösbar an einem Schreibkopf 3 befestigt. Das Bilderkennungssystem umfasst eine Kamera, deren Blickfeld mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist, sowie die für die Bildverarbeitung nötige Hard- und Software. Der Schreibkopf 3 und die Kamera sind entweder miteinander oder unabhängig voneinander entlang der y-Richtung verschiebbar. Der Schreibkopf 3 ist zudem in x-Richtung verschiebbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Antriebssystem, das den Schreibkopf 3/Dispensdüse 2 und die Kamera miteinander entlang der y-Richtung verschieben kann, und ein zweites Antriebssystem, das den Schreibkopf 3/Dispensdüse 2 in x-Richtung und in y-Richtung bewegen kann, vorgesehen. In der folgenden Beschreibung des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf die Bewegung der Dispensdüse 2 Bezug genommen.

[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand der Fig. 1 bis 6 im Detail erläutert für den Fall, dass die Substratplätze 5 einer Kolonne nach der andern mit Klebstoff versehen werden, d.h., die Kolonnen werden im Folgenden als gerade Linien 6 bezeichnet. Jede Linie 6 enthält n Substratplätze 5, die mit den Nummern 1 bis n nummeriert sind, wobei die Zahl n eine vorgegebene Ganzzahl ist, die einen beliebigen Wert haben kann. In dem in der Fig. 1 gezeigten Beispiel ist n=8, die Nummer jedes Substratplatzes 5 der ersten Linie 6 ist in der rechten unteren Ecke des Substratplatzes 5 eingetragen. In den Figuren werden folgende Darstellungen benützt: Substratplätze 5, deren Lage noch nicht ermittelt wurde, haben einen dünnen Rand. Substratplätze 5, deren Lage ermittelt wurde, haben einen dicken Rand. Aufgetragener Klebstoff ist mit einem «X» dargestellt. Substratplätze, auf die Klebstoff aufgetragen wurde und die überprüft worden sind, sind mit einem Häkchen markiert.

[0011] Beim Auftragen von Klebstoff auf die Substratplätze 5 der ersten Linie 6 werden die Substratplätze 5 mit den Nummern 1 und n notwendigerweise etwas anders behandelt als die Substratplätze 5 mit den Nummern 2 bis n–1. Das Auftragen von Klebstoff erfolgt nun erfindungsgemäss durch folgende Schritte: A) Bewegen der Dispensdüse 2 zu einer Position, in der sich die Spitze der Dispensdüse 2 seitlich neben dem Substratplatz 5 mit der Nummer 1 befindet, so dass der Substratplatz 5 mit der Nummer 1 vollständig frei im Blickfeld 4 der Kamera liegt. B) Bewegen der Kamera zu einer Position, in der zumindest die Substratplätze 5 mit den Nummern 1 und 2 im Blickfeld 4 der Kamera liegen. C) Mit der Kamera Aufnehmen eines Bildes.

[0012] Die Fig. 1 zeigt den Zustand nach diesem Schritt. D) Ermitteln der Lage des Substratplatzes 5 mit der Nummer 1. E) Bewegen der Dispensdüse 2 in eine Position, in der sich die Dispensdüse 2 an ihrer Startposition über dem Substratplatz 5 mit der Nummer 1 befindet.

[0013] Zum Abgeben von Klebstoff bleibt die Dispensdüse 2 entweder stationär an ihrer Startposition, nämlich dann, wenn ein Tropfen Klebstoff abgegeben werden soll, oder sie wird von ihrer Startposition entlang einer vorbestimmten Bahn zu ihrer Endposition bewegt, während gleichzeitig Klebstoff abgegeben wird, nämlich dann, wenn ein Klebstoffmuster auf das Substrat 1 geschrieben werden soll.

[0014] Die Fig. 2 zeigt den Zustand nach diesem Schritt. F) Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz 5 mit der Nummer 1. G) Ermitteln der Lage des Substratplatzes 5 mit der Nummer 2. Die Fig. 3 zeigt den Zustand nach diesem Schritt.

[0015] Anschliessend wird Klebstoff auf die Substratplätze 5 mit den Nummern k=2 bis k=n–1 aufgetragen und die aufgetragenen Klebstoffportionen hinsichtlich der gestellten Qualitätsanforderungen überprüft, gemäss den folgenden Schritten H bis L, die für jeden dieser Substratplätze 5 durchgeführt werden. Diese Schritte werden anhand der Fig. 4 bis 6 illustriert für den Fall k=2. H) Bewegen der Dispensdüse 2 vom Substratplatz mit der Nummer k–1 in eine Position, in der sich die Dispensdüse 2 über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k befindet, und sofern erforderlich, Bewegen der Kamera an eine Position, in der zumindest die drei Substratplätze mit den Nummern k–1, k und k+1 im Blickfeld der Kamera sind.

[0016] Das erfindungsgemässe Verfahren beruht darauf, dass die folgenden beiden Kriterien erfüllt sind, c1) dass die Dispensdüse 2 den Substratplatz 5 mit der Nummer k–1 nicht mehr abdeckt, so dass der ganze Substratplatz 5 mit der Nummer k–1 frei im Blickfeld 4 der Kamera ist, und c2) dass die Dispensdüse 2 den Substratplatz 5 mit der Nummer k+1 höchstens so weit abdeckt, dass seine Lage mit den (folgenden, unten beschriebenen) Schritten I und K zweifelsfrei ermittelt werden kann.

[0017] Die Dispensdüse 2 wird im Schritt H mit Vorteil direkt an die Startposition über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k bewegt, sofern die Kriterien c1 und c2 in der Startposition erfüllt sind.

[0018] Die Fig. 4 zeigt den Zustand nach diesem Schritt. I) Mit der Kamera Aufnehmen eines Bildes. J) Überprüfen, ob der auf dem Substratplatz 5 mit der Nummer k–1 aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt, und K) Ermitteln der Lage des Substratplatzes 5 mit der Nummer k+1.

[0019] Die Fig. 5 zeigt den Zustand nach diesem Schritt. L) Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz 5 mit der Nummer k.

[0020] Die Fig. 6 zeigt den Zustand nach diesem Schritt.

[0021] Das Auftragen von Klebstoff auf den letzten Substratplatz 5 einer Linie 6, nämlich den Substratplatz 5 mit der Nummer k=n, erfolgt mit den Schritten H bis L, wobei jedoch der Schritt K entfällt, und wobei anschliessend noch die Schritte für die Überprüfung des auf dem Substratplatz 5 mit der Nummer n aufgetragenen Klebstoffs hinsichtlich der gestellten Qualitätsanforderungen durchgeführt werden müssen. Anschliessend kann die nächste Kolonne bearbeitet werden, was mit dem Schritt A beginnt.

[0022] Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den Vorteil, dass die Arbeitsprozesse der Dispensdüse 2 und die Arbeitsprozesse des Bilderkennungssystems annähernd vollständig entkoppelt sind. Dies bedeutet, dass die angegebenen Schritte für die Dispensdüse 2 und für das Bilderkennungssystem meistens parallel ablaufen können und nicht streng sequenziell hintereinander in der Reihenfolge A bis L durchgeführt werden müssen. So können beispielsweise die Schritte D und E gleichzeitig erfolgen, da die Ermittlung der Lage des Substratplatzes 5 aus den Bilddaten der Kamera meistens weniger Zeit benötigt als die Bewegung der Dispensdüse 2 von einem Substratplatz 5 zum nächsten Substratplatz 5. Auch die Schritte F und G können parallel ablaufen, d.h. gleichzeitig durchgeführt werden. Der Schritt L kann gleichzeitig mit den Schritten I, J und K durchgeführt werden. Die Reihenfolge der Schritte J und K kann vertauscht werden. Der Schritt L kann jedoch gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch erst dann ausgeführt werden, wenn der Schritt J abgeschlossen ist. Die Fig. 7 zeigt den Zustand nach dem Schritt J für den Fall k=3. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Überprüfung, ob der auf den Substratplatz mit der Nummer k–1 aufgetragene Klebstoff die gestellten Qualitätsanforderungen erfüllt, abgeschlossen ist, bevor Klebstoff auf den nächsten Substratplatz mit der Nummer k aufgetragen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den weiteren Vorteil, dass die Dispensdüse 2 von der Endposition, die sie nach dem Beenden des Auftragens von Klebstoff auf den Substratplatz 5 mit der Nummer k einnimmt, direkt zu einer Position, vorzugsweise direkt zur Startposition, über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k+1 bewegt werden kann. Der Umweg der Dispensdüse 2 zu einer Position, in der sich die Spitze der Dispensdüse 2 seitlich neben dem Substratplatz 5 mit der Nummer k befindet, damit der Substratplatz 5 mit der Nummer k für das Aufnehmen eines Bildes vollständig frei liegt, und dann zu einer Position, in der sich die Dispensdüse in der Startposition über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k befindet, ist nicht mehr nötig.

[0023] Das Auftragen von Klebstoff auf die Substratplätze 5 kann erfolgen, indem die Substratplätze 5 aller Kolonnen in y-Richtung gleich von 1 bis n nummeriert sind oder indem die Substratplätze 5 benachbarter Kolonnen in y-Richtung gegenläufig von 1 bis n nummeriert sind.

[0024] Wenn die Abmessungen der Substratplätze 5 eines Produkts sehr klein sind, dann kann es vorkommen, dass die oben genannten Kriterien c1 und c2 nicht erfüllt werden können (insbesondere weil z.B. der Durchmesser der Dispensdüse 2 grösser ist als die Substratplätze 5). In diesem Fall wird das Verfahren dementsprechend angepasst. Im Folgenden bezeichnet m eine Ganzzahl mit dem Wert m=1 oder mit dem Wert m=2 oder sogar mit dem Wert m=3, wobei die Zahl m so klein wie möglich und so gewählt ist, dass dann, wenn sich die Dispensdüse 2 über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k befindet, die Kriterien erfüllt sind, dass d1) die Dispensdüse 2 den Substratplatz 5 mit der Nummer k–m nicht mehr abdeckt, so dass der ganze Substratplatz 5 mit der Nummer k–m frei im Blickfeld 4 der Kamera ist, und dass d2) die Dispensdüse 2 den Substratplatz 5 mit der Nummer k+m höchstens so weit abdeckt, dass seine Lage mit den unten beschriebenen, modifizierten Schritten J ́ und K ́ zweifelsfrei ermittelt werden kann.

[0025] D.h., es wird geprüft, ob die Kriterien d1 und d2 mit m=1, wenn nicht, dann mit m=2, wenn nicht, dann mit m=3, etc. erfüllt werden können.

[0026] Dementsprechend wird einerseits das Auftragen des Klebstoffs auf die Substratplätze 5 mit den Nummern k ≤ m und k ≥ n–m angepasst und das Auftragen auf die Substratplätze 5 mit den Nummern k=m+1 bis k=n–m–1 erfolgt dann, indem die Schritte H, J und K modifiziert werden zu: H ́) Bewegen der Dispensdüse 2 vom Substratplatz mit der Nummer k–1 in eine Position, in der sich die Dispensdüse 2 über dem Substratplatz 5 mit der Nummer k befindet, und sofern erforderlich, Bewegen der Kamera an eine Position, in der zumindest die drei Substratplätze mit den Nummern k–m, k und k+m im Blickfeld 4 der Kamera sind. J ́) Überprüfen, ob der auf dem Substratplatz 5 mit der Nummer k–m aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt. K ́) Ermitteln der Lage des Substratplatzes 5 mit der Nummer k+m.

[0027] Das Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz 5 mit der Nummer k im Schritt L beginnt in diesem Fall mit Vorteil erst dann, wenn die Überprüfung, ob der auf dem Substratplatz 5 mit der Nummer k–m aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt, abgeschlossen ist.

Claims (3)

1. Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat (1), bei dem mit Klebstoff zu versehende Substratplätze (5) entlang von parallel verlaufenden, geraden Linien (6) angeordnet sind, wobei jede Linie (6) eine vorbestimmte Anzahl n von Substratplätzen (5) enthält, denen die Nummern 1 bis n zugeordnet sind, und bei dem Linie (6) um Linie (6) abgearbeitet wird, um Klebstoff auf die Substratplätze (5) einer Linie (6) aufzutragen, wobei ein Bilderkennungssystem mit einer Kamera benutzt wird, um einerseits die Lage der Substratplätze (5) zu ermitteln und andererseits zu überprüfen, ob der aufgetragene Klebstoff gestellte Anforderungen erfüllt, und wobei eine Dispensdüse (2) benutzt wird, um den Klebstoff aufzutragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Auftragen von Klebstoff auf die Substratplätze (5) einer Linie (6), denen die Nummern k=m+1 bis k=n–m–1 zugeordnet sind, wobei m eine Ganzzahl ist, die die folgenden Schritte umfasst: A) Bewegen der Dispensdüse (2) vom Substratplatz (5) mit der Nummer k–1 in eine Position, in der sich die Dispensdüse (2) über dem Substratplatz (5) mit der Nummer k befindet, und sofern erforderlich, Bewegen der Kamera an eine Position, in der zumindest drei Substratplätze (5) mit den Nummern k–m, k und k+m im Blickfeld (4) der Kamera sind, B) Aufnehmen eines Bildes, C) Überprüfen, ob der auf dem Substratplatz (5) mit der Nummer k–m aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt, D) Ermitteln der Lage des Substratplatzes (5) mit der Nummer k+m, und E) Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz (5) mit der Nummer k, wobei der Schritt E parallel zu den Schritten B bis D oder parallel zu den Schritten C und D oder nach dem Schritt B oder nach dem Schritt C oder nach dem Schritt D durchgeführt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen von Klebstoff auf den Substratplatz (5) mit der Nummer k erst dann beginnt, wenn die Überprüfung, ob der auf dem Substratplatz (5) mit der Nummer k–m aufgetragene Klebstoff die gestellten Anforderungen erfüllt, abgeschlossen ist.

3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass m=1 oder m=2 ist.