DE102007046431A1 - Ablösen mehrere Bauelemente mittels einer gezielten Krümmung einer Bauelement-Trägerfolie - Google Patents

Ablösen mehrere Bauelemente mittels einer gezielten Krümmung einer Bauelement-Trägerfolie Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ablösen von elektronischen Bauelementen (152) von einer Trägerfolie (150) beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung (100) weist auf eine Handhabungsvorrichtung (110) für die Trägerfolie (150) und ein Anlegeelement (120), welches eine Oberfläche mit einer definierten Krümmung aufweist. Die Handhabungseinrichtung (110) ist eingerichtet zum Anlegen der Trägerfolie (150) an die gekrümmte Oberfläche, so dass die Kontaktfläche zwischen der dadurch gekrümmten Trägerfolie (150) und zumindest zwei elektronischen Bauelementen (152) infolge der mechanischen Steifigkeit der elektronischen Bauelemente (152) reduziert wird. Auf diese Weise wird eine partielle Vorablösung gleichzeitig von mehreren Bauelementen (152) realisiert, so dass diese problemlos von einem Sauggreifer (160) beispielsweise zum Zwecke der automatischen Bestückung eines Bauelementeträgers übernommen werden können.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Handhabung und der Weiterverarbeitung von elektronischen Bauelementen nach einer sog. Vereinzelung der Bauelemente aus einem prozessierten Halbleiter-Wafer. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ablösen von elektronischen Bauelementen bzw. ungehäusten, aus einem Wafer vereinzelten Halbleiter-Chips von einer Trägerfolie.
  • Auf einem Wafer werden heutzutage hunderte und bei einfachen Strukturen wie beispielsweise Einzeltransistoren hunderttausende identische integrierte Schaltkreise bzw. Halbleiter-Chips parallel hergestellt. Die Fertigung erfolgt in extrem sauberer Umgebung, so genannten Reinräumen, mit einer sehr geringen Dichte von Staubpartikeln. Dies ist nötig, weil selbst kleinste Partikel mit einer Größe von weniger als 0,1 μm bereits den Ausfall eines kompletten integrierten Schaltkreises verursachen können.
  • Der Herstellungsprozess eines Wafers umfasst chemische und physikalische Prozessschritte und muss stetig an die neuesten Miniaturisierungsanforderungen angepasst werden. Für jeden Prozessschritt müssen durch Fotolithografie die Bereiche auf dem Wafer festgelegt werden, die im nachfolgenden Prozessschritt die jeweilige chemische oder physikalische Bearbeitung erhalten soll. Hochintegrierte Schaltungen wie Prozessoren oder Mikrocontroller können mehr als 30 Strukturierungsdurchläufe durchlaufen.
  • Zur Verwendung auf einer Leiterplatte bzw. auf einem Bauelementeträger muss der empfindliche Halbleiter-Chip entweder in ein Gehäuse eingebaut oder durch eine entsprechend angepasste Handhabung als ungehäustes Bauelement auf einen Schaltungsträger aufgebracht werden. Dazu wird der komplette Wafer zunächst auf die richtige Dicke geschliffen und danach durch einen mechanischen Sägevorgang und/oder chemischen Ätzvorgang vereinzelt. Dabei entstehen die einzelnen Halbleiter-Chips, welche auch als Dies bezeichnet werden. Damit beim Sägen die einzelnen Dies nicht auseinanderfallen, wird vor dem Sägen der Wafer auf eine Trägerfolie aus Kunststoff aufgeklebt. Um eine einfache und sichere Handhabung des vereinzelten Wafers zu gewährleisten, wird die Trägerfolie mittels eines Rahmens aufgespannt.
  • Von der Trägerfolie können die Bauelemente von einem Sauggreifer entnommen und einem Bestückprozess zugeführt werden. Um einen Ablösevorgang der Bauelemente von der klebrigen Trägerfolie zu erleichtern, ist aus der EP 565781 A1 eine Ausstoßvorrichtung zum Abtrennen eines Chips von einem klebrigen Träger bekannt. Die bekannte Ausstoßvorrichtung weist eine spitze Ausstoßnadel auf, welche die Trägerfolie durchdringt und ein Ablösen des jeweiligen Bauelements mittels eines Sauggreifers unterstützt.
  • Ferner sind Ablösevorrichtungen bekannt, bei denen die Trägerfolie durch ein spitzes Ausstoßwerkzeug nicht durchstoßen sondern lediglich lokal so deformiert wird, dass die Klebefläche und damit auch die Klebekraft zwischen dem Bauelement und der Trägerfolie reduziert wird. Infolge der stark reduzierten Klebekraft kann das Bauelement dann von einem Sauggreifer zuverlässig von der klebrigen Trägerfolie abgehoben werden.
  • Die bekannten Ausstoß- bzw. Ablösevorrichtungen haben den Nachteil, dass für jedes an einer Trägerfolie anhaftendes Bauelement der Ausstoß- bzw. Ablösevorgang wiederholt werden muss. Damit erweist sich die Ablösung mehrere Bauelemente als ein vergleichweise langwieriger und umständlicher Vorgang.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zügigen und effektiven Ablösen von elektronischen Bauelementen von einer Trägerfolie zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Mit dem unabhängigen Patentanspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Ablösen von elektronischen Bauelementen von einer Trägerfolie beschrieben, welche insbesondere zum Ablösen von aus einem Wafer vereinzelten ungehäusten Halbleiter-Chips von einer Träger geeignet ist. Die beschriebene Bauelement-Ablösevorrichtung weist auf (a) eine Handhabungsvorrichtung für die Trägerfolie und (b) ein Anlegeelement, welches eine Oberfläche mit einer definierten Krümmung aufweist. Erfindungsgemäß ist die Handhabungseinrichtung eingerichtet zum Anlegen der Trägerfolie an die gekrümmte Oberfläche, so dass die Kontaktfläche zwischen der dadurch gekrümmten Trägerfolie und zumindest zwei elektronischen Bauelementen infolge der mechanischen Steifigkeit der elektronischen Bauelemente reduziert wird.
  • Der beschriebenen Bauelement-Ablösevorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gezielte Krümmung der Trägerfolie in einem Bereich, der zumindest zwei benachbarten elektronischen Bauelementen entspricht, zumindest eine partielle Vorablösung der Bauelemente von der typischerweise Klebrigen Trägerfolie erreicht werden kann. Somit ist der Begriff "Ablösen" im Rahmen dieser Anmeldung auch als ein partielles Ablösen zu verstehen. Dieses nicht vollständige Ablösen sollte auf alle Fälle jedoch so umfangreich sein, dass eine herkömmliche Bauelement-Haltevorrichtung wie beispielsweise ein an einem Bestückkopf angebrachte Saugpipette in der Lage ist, dass bereits partiell abgelöste Bauelement vollständig von der Trägerfolie abzulösen.
  • Die beschriebene partielle Vorablösung hat den Vorteil, dass insbesondere im Vergleich zu bekannten nadelförmigen Halbleiter-Chip Ausstoßvorrichtungen, welche die Trägerfolie nicht durchstechen und somit ebenfalls eine lokale Krümmung der Trägerfolie bewirken, gleichzeitig mehrere Bauelemente partiell abgelöst werden können. Auf diese Weise können von einem Wafer vereinzelte Halbleiter-Chips direkt von einer Wafer-Anordnung, welche die ggf. von einer Rahmenstruktur gehaltene Trägerfolie und die Mehrzahl an vereinzelten an der Trägerfolie anhaftenden Halbleiter-Chips umfasst, direkt einem Bestückprozess zugeführt werden. Bei einem derartigen Bestückprozess werden in bekannter Weise die elektronischen Bauelemente von einem Bestückkopf aufgenommen und an vorgegebenen Stelle auf einem Bauelementeträger aufgesetzt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 2 weist die Bauelement-Ausstoßvorrichtung zusätzlich ein Ausstoßwerkzeug auf, welches in einem Innenraum des Anlegeelements angeordnet ist. Dabei ist das Ausstoßwerkzeug senkrecht zu einem Flächenelement der gekrümmten Oberfläche verschiebbar ist, so dass bei einem Durchdingen der gekrümmten Oberfläche durch eine Spitze des Ausstoßwerkzeuges ein bereits partiell abgelöstes Bauelement vollständig von der Trägerfolie abgelöst wird.
  • Das beschriebene Ausstoßwerkzeug, welches beispielsweise die Form einer Nadel aufweisen kann, hat den Vorteil, dass die elektronischen Bauelemente vollständig abgelöst werden. Dadurch sind bei der Aufnahme des elektronischen Bauelements durch eine Bauelement-Haltevorrichtung keine Ablösekräfte aufzubringen, so dass die Prozesssicherheit der Bauelement-Aufnahme erheblich erhöht werden kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass eine unerwünschte Verkippung des vollständig abzulösenden Bauelements dadurch verhindert werden kann, dass der Ablösevorgang durch das Ausstoßwerkzeug in synchronisierter Weise gleichzeitig mit der Bauelementaufnahme durch eine Bauelement-Haltevorrichtung erfolgen kann.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 3 weist die Bauelement-Ablösevorrichtung zusätzlich auf eine Spannvorrichtung für die Trägerfolie.
  • Durch die Verwendung einer Folien-Spannvorrichtung kann die Trägerfolie vor dem Anlegen an die gekrümmte Oberfläche in einen definierten Spannungszustand gebracht werden. Dabei befinden sich die elektronischen Bauelemente zunächst in einer gemeinsamen planen Ebene, wobei abhängig von dem Spannungszustand der Trägerfolie die anhaftenden Bauelemente mehr oder weniger weit voneinander beabstandet sind. Ein vergleichsweise großer Abstand zwischen benachbarten Bauelementen hat den Vorteil, dass die Sicherheit bei der Bauelement-Aufnahme durch eine Bauelement-Haltevorrichtung dahingehend verbessert ist, dass beim Aufnehmen eines Bauelements die Wahrscheinlichkeit für ein versehentlichen Anstoßen oder Anecken der Bauelement-Haltevorrichtung an einem benachbarten Bauelement reduziert ist. Auf diese Weise kann jedes Bauelement einzeln von der einer Bauelement-Haltevorrichtung in einfach kontrollierbarer Weise aufgenommen werden.
  • Die Spannvorrichtung kann eine Rahmenstruktur aufweisen, welche an zumindest zwei einander gegenüber liegenden Seiten der Trägerfolie angreift. Dabei kann die Rahmenstruktur die Trägerfolie vollständig umgeben. In diesem Fall kann die Rahmenstruktur quasi einstückig ausgebildet sein. Die Rahmenstruktur kann jedoch auch zwei voneinander getrennte Zugrahmen aufweisen, welche die Trägerfolie entlang einer Richtung senkrecht zu der Längserstreckung der Zugrahmen dehnen. Zum Erzeugen einer geeigneten Zugspannung können geeignet dimensionierte Federelemente oder Stellglieder verwendet werden, welche beispielsweise elektrisch oder pneumatisch angetrieben werden.
  • Gemäß Anspruch 4 ist das Anlegeelement ein um eine Rotationsachse symmetrischer Rotationskörper. Die gekrümmte Oberfläche ist dabei bevorzugt die Außenfläche des Rotationskörpers.
  • In diesem Zusammenhang wird der Begriff Rotationskörper für eine Art von geometrischen Körpern verwendet, die durch Rotation einer erzeugenden Kurve um eine Rotationsachse gebildet werden. Sowohl die erzeugende Kurve als auch die Rotationsachse liegen in einer Ebene, haben allerdings nicht zwangsläufig einen gemeinsamen Schnittpunkt.
  • Der Rotationskörper kann beispielsweise ein Kegel sein, wobei die gekrümmte Oberfläche die Kegelmantelfläche darstellt. Beim Anlegen der Trägerfolie an die Kegelmantelfläche werden somit zumindest die Bauelemente, welche sich in einer Reihe parallel zu der Kegelachse befinden, partiell von der Trägerfolie abgelöst. Selbstverständlich können abhängig von dem Winkel, um den die Trägerfolie durch den Rotationskörper gekrümmt wird, auch mehr als eine Reihe von Bauelementen partiell von der Trägerfolie abgelöst werden. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass mehrere Reihen von Bauelementen dann gleichzeitig partiell von der Trägerfolie abgelöst werden, wenn die Trägerfolie senkrecht zu der Rotationsachse auf einer Länge an dem Rotationskörper anliegt, welche Länge größer ist als die Breite der abzulösenden Bauelemente.
  • Der Rotationskörper kann jedoch auch in einer Querschnittdarstellung eine gewellte Kontur aufweisen. Dies bedeutet, dass die in einer Reihe angeordneten und partiell abgelösten Bauelemente nicht in einer Ebene liegen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 5 ist der Rotationskörper ein Zylinder. Dies hat den Vorteil, dass das Anlegeelement durch einen einfach geformten und somit einfach herzustellenden Körper realisiert werden kann.
  • Durch die Verwendung eines zylindrischen Anlegeelements kann somit auf einfache Weise zumindest eine Längsreihe von Bauelementen gleichzeitig partiell abgelöst werden. Dabei ist die Längsreihe parallel zu der Zylinderachse ausgerichtet.
  • Bei Verwendung eines oben beschriebenen Ausstoßwerkzeuges können die abzulösenden Bauelemente innerhalb der Längsreihe durch eine sukzessive Verschiebung des Ausstoßwerkzeuges relativ zu dem Anlegeelement parallel zu der Längsreihe sequentiell vollständig abgelöst werden. Alternativ kann auch ein kammförmig oder klingenförmig ausgebildetes Ausstoßwerkzeug verwendet werden, welches eine Mehrzahl von Ausstoßnadeln aufweist und somit eine Mehrzahl von partiell abgelösten Bauelementen gleichzeitig vollständig ablösen kann. Auch in diesem Fall kann optional eine Verschiebung des Ausstoßwerkzeuges erfolgen.
  • Gemäß Anspruch 6 ist der Rotationskörper um die Rotationsachse drehbar gelagert. Dies hat den Vorteil, dass die Trägerfolie senkrecht zu der Rotationsachse ohne großen Reibungswiderstand verschoben werden kann. Auf diese Weise können alle Bauelemente durch eine einfache und weitgehend kräftefrei ablaufende Parallelverschiebung der Trägerfolie in die zumindest eine Reihe der partiell abgelösten Bauelemente transferiert werden.
  • Die Trägerfolie wird dabei unter einer gewissen Mindestspannung quer über das als zylindrische Rolle ausgebildete Anlegeelement gezogen. Dabei hat jeweils zumindest eine Reihe von Bauelementen einen flächenmäßig reduzierten Kontakt zu der Trägerfolie. Durch diese partielle Ablösung können die ent sprechenden Bauelemente dann ohne großen Kraftaufwand von einer als Saugpipette ausgebildeten Bauelement-Aufnahmevorrichtung abgeholt werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass auch mehrere der partiell abgelösten Bauelemente gleichzeitig abgeholt werden können. Dies kann durch einen sog. Matrix-Bestückkopf, bei dem eine Mehrzahl von Bauelement-Haltevorrichtungen in Form einer eindimensionalen oder einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind. Im Falle der Bereitstellung einer einzigen Reihe an abzulösenden Bauelementen sind die einzelnen Haltevorrichtungen des Matrix-Bestückkopfes bevorzugt kammartig entlang einer Reihe bzw. entlang einer eindimensionalen Matrix angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Anspruch 7 weist das Anlegeelement zumindest annähernd die Form eines Ellipsoids oder eines Segments eines Ellipsoids auf. Dies schafft die Möglichkeit, die Trägerfolie an einer entlang mehrerer Richtungen gekrümmten Oberfläche anzulegen. Damit kann gleichzeitig eine Vielzahl von Bauelementen, die sich innerhalb eines zweidimensionalen Flächenbereichs auf der Trägerfolie befinden, partiell abgelöst werden. Dies bedeutet, dass durch das Anlegen der Trägerfolie an das Ellipsoid eine partielle Ablösung von zweidimensional angeordneten Halbleiter-Chips erfolgen kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass abhängig von der Größe der Wafer-Anordnung und der Form des Ellipsoids auch sämtliche Halbleiter-Chips bzw. Bauelemente partiell abgelöst werden können. Dies hat den Vorteil, dass zum Ablösen sämtlicher auf der Trägerfolie befindlicher Bauelemente die Trägerfolie relativ zu dem als Ellipsoid ausgebildeten Anlegeelements nicht verschoben werden muss. Im Falle einer festen Bauelement-Aufnahmeposition, welche auch durch die räumlich feste Anordnung eines Ausstoßelements gegeben sein kann, kann durch eine geeignete Drehung der Ellipsoid bzw. des Ellipsoidseg mentes jedes Bauelement auf der Trägerfolie an die Bauelement-Aufnahmeposition transferiert werden.
  • Gemäß Anspruch 8 ist das Anlegeelement zumindest ein Teil einer Kugel. Dies hat den Vorteil, dass das Anlegeelement durch einen einfach geformten und somit einfach herzustellenden Körper realisiert werden kann.
  • Das Anlegen der Trägerfolie an eine Kugeloberfläche hat den Vorteil, dass die beschriebene Halbleiter-Chip-Ablösevorrichtung innerhalb einer kompakten Bauform realisiert werden kann. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einer Bauelement-Ablösevorrichtung, bei der die einzelnen Halbleiter-Chips durch eine translatorische Verschiebung einer an einer Trägerfolie anhaftenden Wafer-Anordnung an eine bestimmte Bauelement-Abholposition transferiert werden.
  • Die Realisierung der beschriebenen Halbleiter-Chip-Ablösevorrichtung innerhalb einer räumlich kompakten Bauform hat den Vorteil, dass die Ablösevorrichtung nahe an einen herkömmlichen Bestückautomaten herangeführt werden kann. Damit können innerhalb eines vorgegebenen Platzangebots mehrere Bestückautomaten aufgebaut werden, bei denen die zu bestückenden Bauelemente nicht von einem herkömmlichen Bandförderer sondern direkt von einer Wafer-Anordnung bereitgestellt werden.
  • Gemäß Anspruch 9 ist das Anlegeelement um zwei unterschiedliche Drehachsen drehbar gelagert. Bevorzugt sind die beiden Drehachsen zueinander in einem Winkel von 90° orientiert.
  • Die Drehbarkeit um zwei verschiedene, bevorzugt senkrecht zueinander orientierte Drehachsen kann beispielsweise durch eine verschachtelte Kardanaufhängung realisiert werden, so wie sie beispielsweise von einer Drehhalterung eines Globus bekannt ist. Dies bedeutet, dass die Kugel unabhängig vonein ander um einen Polarwinkel und um einen Azimutwinkel gedreht werden kann.
  • Ein Vorteil der beschriebenen Halbleiter-Chip-Ablösevorrichtung mit einer zweifachen Drehmöglichkeit besteht darin, dass eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit an eine fest vorgegebene Abholposition transferiert werden kann. Dies liegt daran, dass zum Transport der Bauelemente lediglich eine ggf. kombiniert Drehbewegung um die beiden Drehachsen durchgeführt werden muss. Eine translatorische Bewegung, welche im Vergleich zu einer Drehbewegung lediglich wesentlich langsamer durchgeführt werden kann, ist auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich.
  • Mit dem unabhängigen Anspruch 10 wird ein Verfahren zum Ablösen von elektronischen Bauelementen von einer Trägerfolie beschrieben. Das Bauelement-Ablöseverfahren eignet sich insbesondere zum Ablösen von aus einem Wafer vereinzelten ungehäusten Halbleiter-Chips. Das beschrieben Verfahren weist auf ein Anlegen der Trägerfolie an eine gekrümmte Oberfläche eines Anlegelements mittels einer Handhabungsvorrichtung, so dass die Kontaktfläche zwischen der dadurch gekrümmten Trägerfolie und zumindest zwei elektronischen Bauelementen infolge der mechanischen Steifigkeit der elektronischen Bauelemente reduziert wird.
  • Auch dem beschriebenen Bauelement-Ablöseverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine gezielte Krümmung der Trägerfolie in einem Bereich, der hinsichtlich seiner Breite zumindest der Breite von zwei benachbarten elektronischen Bauelementen entspricht, eine partielle Vorablösung der Bauelemente von der typischerweise Klebrigen Trägerfolie erreicht werden kann. Die beschriebene Vorablösung hat den Vorteil, dass gleichzeitig mehrere Bauelemente partiell abgelöst werden können.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
  • 1a zeigt eine zwischen zwei Rahmenleisten aufgespannte Trägerfolie, an der eine Mehrzahl von Halbleiter-Chips anhaftet,
  • 1b zeigt ein partielles Ablösen eines Halbleiter-Chips durch ein Anlegen der in 1a dargestellten Trägerfolie an einen Zylinder,
  • 1c zeigt die Entnahme eines partiell vorabgelösten Halbleiter-Chips durch einen Saufgreifer,
  • 2a zeigt ein partielles Ablösen einer flächigen Anordnung von Halbleiter-Chips durch ein als Halbkugel ausgebildetes Anlegeelement, und
  • 2b zeigt eine Drehlagerung eines Globus um zwei zueinander senkrechte Drehachsen, welche Drehlagerung auch für die in 2a dargestellte Halbkugel geeignet ist.
  • An dieser Stelle bleibt anzumerken, dass sich in der Zeichnung die Bezugszeichen von gleichen oder von einander entsprechenden Komponenten lediglich in ihrer ersten Ziffer unterscheiden.
  • 1a zeigt in einer schematischen Darstellung das Aufspannen einer elastischen Trägerfolie 150, an der eine Mehrzahl von an einem Wafer vereinzelten ungehäusten Halbleiter-Chips 152 anhaftet. Das Aufspannen erfolgt mittels zweier Rahmenleisten 112, welche an einander gegenüber liegenden Seitenrändern an der Trägerfolie 150 angreifen. Durch eine entsprechend hohe Zugspannung zwischen den beiden Rahmenleisten 112 kann die Trägerfolie so gedehnt werden, dass die Beabstandung zwischen den einzelnen Halbleiter-Chips 152 parallel zu der Zugrichtung zunimmt.
  • 1b zeigt in einer Querschnittsdarstellung eine Ablösevorrichtung 100, bei der die Trägerfolie 150 an ein Anlegeelement 120 angelegt wird. Das Anlegeelement ist in Form eines Zylinders 120 ausgebildet. Der Zylinder 120 ist um eine Drehachse 125 drehbar gelagert. Die Drehachse 125 fällt mit der Zylinderachse zusammen.
  • Die Trägerfolie 150 wird mittels einer Handhabungsvorrichtung 110 über die zylindrische Rolle 125 geführt. Federelemente 114, welche an den Rahmenleisten 112 angreifen, sorgen für eine geeignete Zugspannung der Trägerfolie 150. Durch das unter einer Zugspannung durchgeführte Vorbeiführen der Trägerfolie 150 und dem damit verbundenen Umlenken der Trägerfolie 150 werden somit nacheinander mehrere Reihen von Halbleiter-Chips 152 partiell von der Trägerfolie 150 abgelöst. Das partielle Ablösen erfolgt dabei durch die Krümmung der Trägerfolie 150 in einem länglichen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Bereich, in dem die Trägerfolie 150 an dem Zylinder 150 anliegt bzw. von dem Zylinder 150 umgelenkt wird.
  • Durch das partielle Ablösen der Halbleiter-Chips 152 von der Trägerfolie 150 reduziert sich die effektive Klebekraft, mit der die Halbleiter-Chips 152 an der Trägerfolie 150 anhaften. Durch diese Reduzierung ist es nun möglich, dass die Halbleiter-Chips 152 von einer Bauelement-Haltevorrichtung 160 aufgenommen werden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bauelement-Haltevorrichtung ein Sauggreifer bzw. eine Saugpipette 160.
  • Die Aufnahme des Halbleiter-Chips 152 durch den Sauggreifer 160 kann optional durch ein als Ausstoßnadel ausgebildetes Ausstoßwerkzeug 130 unterstützt werden. Das Ausstoßwerkzeug ist senkrecht zu dem Flächenelement der Trägerfolie 150, an welchem der abzulösende Halbleiter-Chip anhaftet, verschiebbar. Somit wird bei einem Durchdingen des Zylindermantels beispielsweise durch ein entsprechendes ausgebildetes Loch in der Zylindermantelfläche, das bereits partiell abgelöste Bauelement 152 vollständig von der Trägerfolie 152 entfernt. Dazu ist selbstverständlich eine in geeigneter Weise synchronisierte Bewegung zwischen dem Ausstoßwerkzeug 130 und der Bauelement-Haltevorrichtung 160 erforderlich.
  • 1c zeigt die Ablösevorrichtung 100 in einem Zustand, in dem der Halbleiter-Chip 152 vollständig von der Trägerfolie 150 abgelöst und an den Sauggreifer 260 übergeben worden ist. Das Ausstoßwerkzeug 130, welches die Übergabe des Chips 152 von der Trägerfolie 150 an den Sauggreifer 160 unterstützt hat, befindet sich noch in seiner Ausstoßstellung. Um ein weiteres Bauelement 152 abzulösen, muss sich das Ausstoßwerkzeug 130 wieder in seine Ausgangsstellung innerhalb der zylindrischen Rolle 120 zurückziehen und senkrecht zur Zeichenebene verfahren werden. Auf diese Weise kann dann ein weiteres nicht dargestelltes Bauelement aus der Reihe der partiell abgelösten Bauelemente vollständig von der Trägerfolie 150 abgelöst und an einen entsprechend positionierten Sauggreifer 160 übergeben werden.
  • 2a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bauelement-Ablösevorrichtung 200. Die Ablösevorrichtung 200 weist als Anlegeelement eine Halbkugel 220 auf, über welche eine Trägerfolie 250 gespannt ist. Auf der Trägerfolie befindet sich eine flächige Anordnung von Halbleiter-Chips 252, welche infolge der Krümmung der Trägerfolie 250 und ihrer eigenen mechanischen Steifigkeit partiell von der Trägerfolie abgelöst sind.
  • Innerhalb der Halbkugel ist ein als Ausstoßnadel ausgebildetes Ausstoßwerkzeug 230 stationär angeordnet. Das Ausstoßwerkzeug 230 ist entlang einer z-Richtung verschiebbar. Der Schnittpunkt zwischen der Trajektorie des Ausstoßwerkzeuges 230 und der auf der Halbkugel 220 aufgespannten Trägerfolie 250 definiert eine räumlich feste Abholposition 251, von der Bauelemente 252, durch das Ausstoßwerkzeug 230 unterstützt, von dem Sauggreifer 260 übernommen werden können.
  • Durch eine geeignete Rotation der Halbkugel 220 um zwei zueinander senkrecht orientierte Drehachsen, eine erste Drehachse 221 und eine zweite Drehachse 222, kann jeder der Halbleiter-Chips 252 an die Abholposition 251 transferiert werden. Die Rotation um die erste Drehachse 221 ist in 2a durch den Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 221a gekennzeichnet, die Rotation um die zweite Drehachse 222 ist durch den Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 222a gekennzeichnet.
  • Die beschriebene durch Drehbewegungen durchgeführte Zuführung der Bauelemente 252 zu der Abholposition 251 hat gegenüber einer bekannten translatorischen Zuführung von Bauelementen den Vorteil, dass die Zuführung besonders schnell und zudem auch besonders genau erfolgen kann. Zudem kann die gesamte Ablösevorrichtung 200 innerhalb einer besonders kompakten Bauform realisiert werden, so dass die Ablösevorrichtung 200 problemlos neben bekannten Bestückautomaten zum Zwecke einer Bauelement-Zuführung direkt von einer Wafer-Anordnung aufgestellt werden kann. Aufwendige Umbauten der Bestückautomaten können auf vorteilhafte Weise vermieden werden.
  • 2b zeigt eine Drehlagerung eines Globus 220 um zwei zueinander senkrechte Drehachsen, eine erste Drehachse 221 und eine zweite Drehachse 222. Diese Drehlagerung kann für die Halbkugel 220 der Halbleiter-Chip-Ablösevorrichtung 200 verwendet werden, so dass auf einfache Weise jeder beliebige Halbleiter-Chip 252 an die Abholposition 251 transferiert werden kann.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
  • 100
    Ablösevorrichtung
    110
    Handhabungsvorrichtung
    112
    Rahmenleiste
    114
    Federelement
    120
    Anlegeelement/Zylinder/Rolle
    125
    Drehachse
    130
    Ausstoßwerkzeug/Ausstoßnadel
    150
    Trägerfolie
    152
    elektronische Bauelemente/Halbleiter-Chips
    160
    Bauelement-Haltevorrichtung/Sauggreifer
    200
    Ablösevorrichtung
    220
    Anlegeelement/Halbkugel/Globus
    221
    erste Drehachse
    221a
    Drehrichtung um erste Drehachse
    222
    zweite Drehachse
    222a
    Drehrichtung um zweite Drehachse
    230
    Ausstoßwerkzeug/Ausstoßnadel
    250
    Trägerfolie
    251
    Abholposition
    252
    elektronische Bauelemente/Halbleiter-Chips
    260
    Bauelement-Haltevorrichtung/Sauggreifer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 565781 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Ablösen von elektronischen Bauelementen (152, 252) von einer Trägerfolie (150, 250), insbesondere zum Ablösen von aus einem Wafer vereinzelten ungehäusten Halbleiter-Chips (152, 252), die Vorrichtung (100, 200) aufweisend • eine Handhabungsvorrichtung (110) für die Trägerfolie (150, 250) und • ein Anlegeelement (120, 220), welches eine Oberfläche mit einer definierten Krümmung aufweist, wobei die Handhabungseinrichtung (110, 210) eingerichtet ist zum Anlegen der Trägerfolie (150, 250) an die gekrümmte Oberfläche, so dass die Kontaktfläche zwischen der dadurch gekrümmten Trägerfolie (150, 250) und zumindest zwei elektronischen Bauelementen (152, 252) infolge der mechanischen Steifigkeit der elektronischen Bauelemente (152, 252) reduziert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend ein Ausstoßwerkzeug (130, 230), welches in einem Innenraum des Anlegeelements (120, 220) angeordnet ist, wobei das Ausstoßwerkzeug (130, 230) senkrecht zu einem Flächenelement der gekrümmten Oberfläche verschiebbar ist, so dass bei einem Durchdingen der gekrümmten Oberfläche durch eine Spitze des Ausstoßwerkzeuges (130, 230) ein bereits partiell abgelöstes Bauelement (152, 252) vollständig von der Trägerfolie (150, 250) abgelöst wird.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, zusätzlich aufweisend eine Spannvorrichtung (114) für die Trägerfolie (150, 250).
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Anlegeelement ein um eine Rotationsachse (125) symmetrischer Rotationskörper (120) ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Rotationskörper ein Zylinder (120) ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei der der Rotationskörper (120) um die Rotationsachse (125) drehbar gelagert ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Anlegeelement (220) zumindest annähernd die Form eines Ellipsoids oder eines Segments eines Ellipsoids aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Anlegeelement (220) zumindest ein Teil einer Kugel ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der das Anlegeelement (220) um zwei unterschiedliche Drehachsen (221, 222) drehbar gelagert ist.
  10. Verfahren zum Ablösen von elektronischen Bauelementen (152, 252) von einer Trägerfolie (150, 250), insbesondere zum Ablösen von aus einem Wafer vereinzelten ungehäusten Halbleiter-Chips (152, 252), das Verfahren aufweisend • Anlegen der Trägerfolie (150, 250) an eine gekrümmte Oberfläche eines Anlegelements (120, 220) mittels einer Handhabungsvorrichtung (110), so dass die Kontaktfläche zwischen der dadurch gekrümmten Trägerfolie (150, 250) und zumindest zwei elektronischen Bauelementen (152, 252) infolge der mechanischen Steifigkeit der elektronischen Bauelemente (152, 252) reduziert wird.
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