DE102013105660B3 - Bestückungsvorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate - Google Patents

Bestückungsvorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bestückungsvorrichtung und ein Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate umfassend zwei zueinander parallele, beabstandet zueinander angeordnete Linearführungen (2, 2'), einen zwischen den Linearführungen (2, 2') angeordneten Aufnahme- und Bestückungsbereich (3), wobei der Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) zumindest eine erste Aufnahmestation (4) für die Substrate, eine zweite Aufnahmestation (5) für die elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteile und eine Bestückungsstation (6) umfasst, an der jeweils ein Substrat mit einem elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteil bestückt wird, wobei zumindest drei über die Linearführungen (2, 2') geführte Handlingeinheiten (7, 8, 9) vorgesehen sind, wobei zumindest eine erste Handlingeinheit (7) als Substrat-Handlingeinheit zur Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation (4) und zur Ablage an der Bestückungsstation (6) ausgebildet ist und wobei zumindest zwei weitere Handlingeinheiten (8, 9) als Bauteil-Handlingeinheiten zur zeitlich versetzten Aufnahme eines elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteils an der zweiten Aufnahmestation (5) und zur Ablage auf dem an der Bestückungsstation (6) vorgesehenen Substrat ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Bestückungsvorrichtung zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substraten gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 13.
  • Gattungsgemäße Bestückungsvorrichtungen, auch Bondvorrichtungen genannt, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Mittels derartigen Bestückungsvorrichtungen werden Bauteile mit Substraten mit hoher Positioniergenauigkeit verbunden, beispielsweise durch Verlöten des Bauteils mit dem Substrat. Dazu werden der Bestückungsvorrichtung die Substrate bzw. die Bauteile vereinzelt auf Bauteilträgern bzw. Substratträgern zugeführt. Anschließend werden das Substrat und ein auf dem Substrat anzuordnendes Bauteil einer Bestückungsstation zugeführt, an der die Verbindung des Bauteils mit dem Substrat zu einem Bauelement erfolgt. Nach der erfolgten Verbindung wird das somit erhaltene Bauelement an einer Ablagestation abgelegt.
  • Mit fortschreitender Miniaturisierung der Bauteile und insbesondere der Verwendung von optoelektrischen Bauteilen, bei denen eine Einkopplung von Licht, das durch das Bauteil erzeugt wird, in einen im Substrat vorgesehenen Wellenleiter zu erfolgen hat, ist eine hohe Positioniergenauigkeit des Bauteils gegenüber dem Substrat von Nöten. Darüber hinaus ist neben einer hohen Positioniergenauigkeit auch häufig eine hohe Durchsatzrate der Bestückungsvorrichtung gefordert, d. h. eine hohe Anzahl gebondeter Bauelemente pro Zeiteinheit.
  • Aus der US 2013/0068824 A1 und der WO 2004/112100 A1 sind jeweils eine gattungsgemäße Bondvorrichtung und ein zugehöriges Bondverfahren bekannt, die eine einen Bondkopf tragende Transportvorrichtung aufweist und bei der Bauteile an einer Aufnahmestation aufgenommen und an einer Ablagestation in einer genau vorgegebenen Positionierung und Lage zu einer Befestigung auf einem Substrat montiert werden. Nachteilig ist die Durchsatzrate derartigen Bondvorrichtungen beschränkt.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bestückungsvorrichtung aufzuzeigen, die trotz hoher Durchsatzrate eine hohe Positioniergenauigkeit, insbesondere eine Positioniergenauigkeit im Bereich kleiner 1 μm, bevorzugt kleiner 500 nm ermöglicht. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substraten ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 13.
  • Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Bestückungsvorrichtung zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate umfassend zwei zueinander parallele, beabstandet zueinander angeordnete Linearführungen, einen zwischen den Linearführungen angeordneten Aufnahme- und Bestückungsbereich, wobei der Aufnahme- und Bestückungsbereich zumindest eine erste Aufnahmestation für die Substrate, eine zweite Aufnahmestation für die elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteile und eine Bestückungsstation umfasst, an der jeweils ein Substrat mit einem elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteil bestückt wird, wobei zumindest drei über die Linearführungen geführte Handlingeinheiten vorgesehen sind, wobei zumindest eine erste Handlingeinheit als Substrat-Handlingeinheit zur Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation und zur Ablage an der Bestückungsstation ausgebildet ist und wobei zumindest zwei weitere Handlingeinheiten als Bauteil-Handlingeinheiten zur zeitlich versetzten Aufnahme eines elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteils an der zweiten Aufnahmestation und zur Ablage auf dem an der Bestückungsstation vorgesehenen Substrat ausgebildet sind. Die erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung weist den entscheidenden Vorteil auf, dass durch die Verwendung mehrerer Bauelementeinheiten, die einer einzigen Bestückungsstation zuarbeiten, eine erhebliche Durchsatzsteigerung erreicht werden kann, da während der Zeit, in der mittels der ersten Bauteil-Handlingeinheit ein Bauteil der Bestückungsstation zugeführt und dort dieses Bauteil mit dem Substrat zu einem Bauelement verbunden wird, die weitere Bauteil-Handlingeinheit bereits ein nachfolgend auf einem weiteren Substrat anzuordnendes Bauteil aufnehmen kann und dieses, nachdem die erste Bauteil-Handlingeinheit die Bestückungsstation verlassen hat, an eben diese zuführen kann. In anderen Worten, mittels der beiden Bauteil-Handlingeinheiten können Bauteile zeitlich abwechselnd der Bestückungsstation zugeführt werden.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die zumindest zwei Bauteil-Handlingeinheiten einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Linearführungen angeordnet. Durch die Anordnung der beiden Bauteil-Handlingeinheiten an gegenüberliegenden unterschiedlichen Linearführungen können diese Bauteil-Handlingeinheiten unabhängig voneinander gegeneinander verfahren werden, ohne dass diese kollidieren würden. Besonders bevorzugt sind die Linearführungen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene der Bestückungsvorrichtung angeordnet, in der die Bestückungsstation liegt, sodass die Zuführung der Bauteile zu der Bestückungsstation von einander gegenüberliegenden Seiten her erfolgt. Auch ergeben sich hierdurch kurze Zuführungswege.
  • Bevorzugt sind zwei Substrat-Handlingeinheiten vorgesehen sind, die zur zeitlich versetzten Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation und Ablage an der Bestückungsstation ausgebildet. Durch das Vorsehen zweier Substrat-Handlingeinheiten ist ebenfalls eine zeitlich abwechselnde Zuführung von Substraten zu der Bestückungsstation möglich. Dadurch kann, wenn beispielsweise die erste Substrat-Handlingeinheit eine Zuführung eines Substrats zu der Bestückungsstation bewirkt, bereits durch die weitere Substrat-Handlingeinheit ein weiteres, nachfolgend benötigtes Substrat aufgenommen werden, sodass die Anlieferung der Substrate zu der Bestückungsstation zeitlich optimiert erfolgen kann.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die zwei Substrat-Handlingeinheiten einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Linearführungen vorgesehen. Dadurch ist ein wechselseitiges Zuführen von Substraten durch die beiden Substrat-Handlingeinheiten möglich, ohne dass sich diese gegenseitig behindern. Insbesondere sind die Linearführungen, an denen die Substrat-Handlingeinheiten gehalten sind, dieselben Linearführungen, an denen die Bauteil-Handlingeinheiten angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die die Substrat-Handlingeinheiten haltenden Linearführungen spiegelsymmetrisch zur Mittelebene der Bestückungsvorrichtung angeordnet, sodass eine Zuführung der Substrate zur Bestückungsstation von einander gegenüberliegenden Seiten her bewirkt werden kann.
  • In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Aufnahmestation an gegenüberliegenden Enden des Aufnahme- und Bestückungsbereichs vorgesehen. Durch das Vorsehen der ersten und zweiten Aufnahmestation an gegenüberliegenden Enden des Aufnahme- und Bestückungsbereichs, insbesondere an den Außenseiten der Bestückungsvorrichtung ist eine problemlose Zuführung von Substratträgern bzw. Bauteilträgern zu diesen Aufnahmestationen von außen her möglich, sodass die Bondingabläufe nicht oder im Wesentlichen nicht durch diese Zuführung der Bauteilträger bzw. Substratträger gestört wird.
  • Weiterhin bevorzugt ist die Bestückungsstation zwischen der ersten und zweiten Aufnahmestation vorgesehen. Durch das Vorsehen der Bestückungsstation zwischen der ersten und zweiten Aufnahmestation wird eine örtliche Trennung der Verfahrwege der Substrat-Handlingeinheiten bzw. der Bauteil-Handlingeinheiten erreicht, sodass diese sich bei der Zuführung von Substraten bzw. Bauteilen nicht oder im Wesentlichen nicht behindern.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zumindest eine Ablagestation zwischen der zweiten Aufnahmestation und der Bestückungsstation und/oder der ersten Aufnahmestation und der Bestückungsstation vorgesehen. Durch diese beschriebenen Platzierungsmöglichkeiten der zumindest einen Ablagestation wird erreicht, dass die Bauteil-Handlingeinheiten nach der Verbindung eines Bauteils mit einem Substrat das dadurch erhaltene Bauelement auf ihrem Rückfahrweg in Richtung der zweiten Aufnahmestation an der auf dieser Wegstrecke liegenden Ablagestation ablegen können. Dadurch wird ein optimierter Verfahrensablauf zum Ablegen der Bauelemente an der Ablagestation erreicht.
  • Besonders bevorzugt ist die erste und zweite Aufnahmestation quer und/oder parallel zum Verlauf der Linearführungen verfahrbar. Dadurch ist eine Aufnahme der Substrate bzw. der Bauteile trotz verwendeter großflächiger Bauteilträger bzw. Substratträger in einem örtlich sehr begrenzten Bereich im Wesentlichen unterhalb der Aufnahmebereiche der Arme der Handlingeinheiten möglich, sodass die Handlingeinheiten zumindest in einer senkrecht zu den Linearführungen verlaufenden Horizontalrichtung (Y-Richtung) und/oder in einer parallel zu den linear verlaufenden Horizontalrichtung (X-Richtung) nicht oder nur geringfügig verfahren werden müssen, um ein Bauteil bzw. ein Substrat aufzunehmen.
  • Besonders bevorzugt sind die Linearführungen jeweils an den Aufnahme- und Bestückungsbereich zumindest teilweise übergreifenden Halteelementen oder Halteabschnitten vorgesehen. Durch die übergreifende Ausbildung der Halteelemente bzw. Halteabschnitte ist es möglich, die Arme der Handlingeinheiten möglichst kurz auszubilden, sodass eine erhebliche Lageveränderung der Arme der Handlingeinheiten in einer senkrecht zu den Linearführungen verlaufenden Horizontalrichtung (Y-Richtung) bzw. große Hebelarme bei den Substrat-Handlingeinheiten, die zu hoher Schwingungsanfälligkeit führen, vermieden werden können. Durch die spiegelsymmetrische Anordnung der Halteelemente bzw. Halteabschnitte im Bezug auf die Mittelebene ist eine Anordnung der Handlingeinheiten an im Bezug auf die Mittelebene gegenüberliegenden Seiten und damit eine Anordnung der wechselseitig arbeitenden Substrat-Handlingeinheiten bzw. Bauteil-Handlingeinheiten möglich.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Halteelemente oder Halteabschnitte winklig mit zwei zueinander rechtwinklig verlaufenden Schenkeln ausgebildet sind, wobei die Halteelemente oder Halteabschnitte spiegelsymmetrisch zu einer parallel zu den Linearführungen verlaufenden Mittelebene angeordnet sind. Damit sind die Linearführungen oberhalb des Aufnahme- und Bestückungsbereichs angeordnet, und zwar in einem in einer Horizontalrichtung senkrecht zu den Linearführungen gemessenen Abstand, der kleiner ist als die in eben dieser Richtung gemessene Erstreckung des Aufnahme- und Bestückungsbereichs.
  • Besonders bevorzugt sind die Linearführungen stirnseitig an den den Aufnahme- und Bestückungsbereich übergreifenden Schenkeln der Halteelemente oder -abschnitte vorgesehen. Durch die nach oben hin abstehenden Halteelemente bzw. -abschnitte wird eine äußerst schwingungsarme Tragkonstruktion erreicht, insbesondere dann, wenn die Halteelemente oder Halteabschnitte aus einem hochdichten Material, insbesondere Stein gefertigt sind. Vorzugsweise sind die Halteelemente oder -abschnitte einstückig mit der Grundplatte ausgebildet, wodurch sich eine zusätzliche Schwingungsresistenz ergibt.
  • Weiterhin bevorzugt stehen die Halteelemente oder -abschnitte oberseitig von einer zumindest die Bestückungsstation lagernden Grundplatte ab. Dadurch wird eine offene Konstruktion der Bestückungsvorrichtung erreicht, die es beispielsweise ermöglicht, dass seitlich entlang der Längsseiten der Bestückungsvorrichtung Freiräume entstehen, über die ein Zugriff in den Aufnahme- und Bestückungsbereich möglich ist bzw. bereits fertig gestellte Bauelemente aus dem Aufnahme- und Bestückungsbereich entnommen bzw. heraustransportiert werden können.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substraten mittels einer Bestückungsvorrichtung umfassend zwei zueinander parallele, beabstandete Linearführungen und einen zwischen den Linearführungen angeordneten Aufnahme- und Bestückungsbereich, wobei ein Substrat an einer ersten Aufnahmestation im Aufnahme- und Bestückungsbereich durch eine Substrat-Handlingeinheit aufgenommen und an einer Bestückungsstation abgelegt wird, wobei ein elektrisches oder optoelektrisches Bauteil an einer zweiten Aufnahmestation im Aufnahme- und Bestückungsbereich durch eine Bauteil-Handlingeinheit aufgenommen wird und anschließend die Bestückung des Substrats mit dem elektrischen oder optoelektrischen Bauteil an der Bestückungsstation erfolgt, wobei zwei Bauteil-Handlingeinheiten vorgesehen sind, mittels denen zeitlich abwechselnd ein elektrisches oder optoelektrisches Bauteil an der zweiten Aufnahmestation aufgenommen und auf dem an der Bestückungsstation vorgesehenen Substrat angeordnet wird. Dadurch wird eine zeitlich effiziente Zuführung der Bauteile zu der Bestückungsstation erreicht, sodass der Durchsatz der Bestückungsvorrichtung trotz hoher Positioniergenauigkeit maximiert werden kann.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Substrat-Handlingeinheiten vorgesehen, die abwechselnd und zeitlich versetzt Substrate an der ersten Aufnahmestation aufnehmen und an der Bestückungsstation ablegen. Die zeitlich versetzte Zuführung der Substrate zu der Bestückungsstation ermöglicht wiederum eine Durchsatzsteigerung der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung.
  • Weiterhin bevorzugt werden die beiden Bauteil-Handlingeinheiten und/oder die Substrat-Handlingeinheiten zur Vermeidung von Kollisionen höhenversetzt aneinander vorbeigeführt. Bevorzugt weisen die Bauteil-Handlingeinheiten in einer senkrecht zu den Linearführungen verlaufenden Horizontalrichtung eine Erstreckung auf, die größer ist als der halbe Abstand der Linearführungen zueinander. Dadurch kann erreicht werden, dass die Aufnahmebereiche an den Armen der Bauteil-Handlingeinheiten bzw. Substrat-Handlingeinheiten auf einer Geraden bzw. im Wesentlichen auf einer Geraden liegen. Insbesondere liegen diese Aufnahmebereiche innerhalb der Mittelebene der Bestückungsvorrichtung. Dadurch lässt sich erreichen, dass die im Bezug auf die Mittelebene an gegenüberliegenden Seiten angeordneten Substrat- bzw. Bauteil-Handlingeinheiten stets im Wesentlichen an derselben Stelle die Substrate bzw. die Bauteile aufnehmen bzw. an der Bestückungsstation ablegen. Dadurch kann ein Verstellen der Position der Kameraeinheiten zur Überwachung der Aufnahme bzw. des Ablegens der Substrate bzw. der Bauteile in Horizontalrichtung vermieden werden.
  • Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer schematischen Draufsicht;
  • 2 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer ersten perspektivischen Ansicht;
  • 3 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
  • 4 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung entlang einer horizontalen Schnittebene;
  • 5 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer stirnseitigen Ansicht; und
  • 6 beispielhaft eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Ansicht.
  • In den 16 ist eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Die Bestückungsvorrichtung 1 ist insbesondere eine Bondvorrichtung, die auch als sog. „Die-Bonder” bezeichnet wird. Mittels der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung sind die genaue Platzierung von elektrischen oder optoelektrischen Bauteilen auf einem Substrat und die Verbindung des elektrischen oder optoelektrischen Bauteils mit diesem Substrat möglich. Insbesondere ist es damit möglich, optisch aktive Bauteile, d. h. solche, die Licht erzeugen, auf einem einen Wellenleiter enthaltenden Substrat derart zu montieren, dass eine optimierte Einkopplung in den im Substrat vorgesehenen Wellenleiter ermöglicht wird.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung 1. Zur nachfolgenden Beschreibung der Bestückungsvorrichtung 1 wird ein kartesisches Koordinatensystem mit den Achsen x, y und z verwendet, die jeweils orthogonal zueinander stehen. Die x-y-Ebene bildet hierbei eine horizontale Ebene und die z-Achse eine davon senkrecht nach oben abstehende, vertikale Achse.
  • Die Bestückungsvorrichtung 1 weist zwei zueinander parallel in x-Richtung verlaufende Linearführungen 2, 2' auf, die beabstandet zueinander angeordnet sind und oberhalb eines Aufnahme- und Bestückungsbereichs 3 vorgesehen sind. Der Aufnahme- und Bestückungsbereich 3 weist eine erste Aufnahmestation 4 auf, an der auf Substratträgern angeordnete Substrate angeliefert werden, um diese anschließend in der Bestückungsvorrichtung 1 zu verarbeiten. Derartige Substratträger können beispielsweise durch sogenannte Bluetapes, d. h. durch eine adhäsive Fläche gebildet werden, an der die Substrate, die beispielsweise aus Wafern herausgesägte Waferstücke sind, anhaften. Die Substratträger können jedoch auch durch sämtliche weitere, in der Chipbranche geläufige Anlieferformen gebildet werden, beispielsweise sogenannte Trays, Gelpacks oder Blistertapes. Die erste Aufnahmestation 4 ist vorzugsweise randseitig am Aufnahme- und Bestückungsbereich 3, insbesondere im Bereich der freien Enden der Linearführungen 2, 2' vorgesehen, sodass die Anlieferungen der Substrate auf den jeweiligen Substratträgern problemlos seitlich erfolgen kann.
  • Auf der der ersten Aufnahmestation 4 gegenüberliegenden Seite des Aufnahme- und Bestückungsbereichs 3 ist eine zweite Aufnahmestation 5 vorgesehen, und zwar zur Anlieferung von Bauteilen auf einem Bauteilträger. Dieser Bauteilträger kann durch sämtlich in der chipverarbeitenden Industrie geläufige Träger, insbesondere Bluetapes, Trays, Gelpacks oder Blistertapes erfolgen. Die Bauteile können hierbei beispielsweise Halbleiterbauteile sein, d. h. sie bestehen im Wesentlichen selbst aus einem Halbleiterstück, das in der Bestückungsvorrichtung 1 auf einem Substrat lagerichtig und genau platziert angeordnet wird und in einem darauf folgenden Verbindungsschritt, beispielsweise durch Löten mit dem Substrat verbunden wird. Die zweite Aufnahmestation 5 ist vorzugsweise ebenfalls randseitig an dem Aufnahme- und Bestückungsbereich 3, insbesondere an den der ersten Aufnahmestation 4 gegenüberliegenden freien Enden der Linearführungen 2, 2' vorgesehen.
  • Zwischen der ersten und zweiten Aufnahmestation 4, 5 ist im Aufnahme- und Bestückungsbereich 3 eine Bestückungsstation 6 vorgesehen, an der das lagerichtige Platzieren des elektrischen oder optoelektrischen Bauteils gegenüber dem Substrat bzw. das Verbinden des Bauteils mit dem Substrat erfolgt. Des Weiteren ist eine Ablagestation 11 vorgesehen, die vorzugsweise zwischen der Bestückungsstation 6 und der zweiten Aufnahmestation 5 für die elektrischen oder optoelektrischen Bauteile angeordnet ist. An diese Ablagestation 11 wird nach der Verbindung des elektrischen oder optoelektrischen Bauteils mit dem Substrat das daraus enthaltene Bauelement abgelegt. Die Ablagestation 11 kann hierbei Aufnahmen für zumindest eine, vorzugsweise mehrere Trägereinrichtungen, beispielsweise Bluetapes, Gelpacks, Blistertapes, Trays o. ä. aufweisen, auf die das durch das Verbinden entstandene Bauelement abgelegt wird.
  • Zum Transport der Bauteile, der Substrate bzw. der nach der Verbindung eines Bauteils mit dem Substrat erhaltenen Bauelemente sind mehrere Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 vorgesehen. Die Bestückungsvorrichtung 1 weist hierbei zwei zueinander parallel und beabstandet verlaufende Linearführungen 2, 2' auf, an denen die Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 geführt in X-Richtung verfahrbar sind. Des Weiteren weisen die Handlingeinheiten 710 jeweils einen Arm 7b, 8b, 9b, 10b auf, der in y- und z-Richtung verstellbar ausgebildet ist. Dadurch wird eine hochgenau platzierte Aufnahme des Substrats bzw. des Bauteils durch die jeweilige Handlingeinheit ermöglicht.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist die Bestückungsvorrichtung 1 drei Handlingeinheiten 7, 8, 9 auf, und zwar eine erste Substrat-Handlingeinheit 7, die zur Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation 4 und zum Transport bzw. zur Ablage dieses Substrats an der Bestückungsstation 6 ausgebildet ist. Diese Substrat-Handlingeinheit 7 ist beispielsweise an der ersten Linearführung 2 vorgesehen. Des Weiteren sind zwei Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 vorgesehen, und zwar eine erste Bauteil-Handlingeinheit 8 an der ersten Linearführung 2 und eine zweite Bauteil-Handlingeinheit 9 an der der ersten Linearführung 2 gegenüberliegenden zweiten Linearführung 2'. Die Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 sind jeweils zur Aufnahme eines elektrischen oder optoelektrischen Bauteils an der zweiten Aufnahmestation 5 und zum Transport dieses Bauteils zu der Bestückungsstation 6 vorgesehen, um das aufgenommene Bauteil dort gegenüber einem von der Substrat-Handlingeinheit 7 abgelegten Substrat lagerichtig zu positionieren, sodass das Bauteil anschließend in einem Verbindungsschritt, beispielsweise in einem Lötschritt mit dem Substrat verbunden werden kann. Die erste und zweite Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 ist dabei zur wechselseitigen, zeitlich versetzten Zuführung eines elektrischen oder optoelektrischen Bauteils zu der Bestückungsstation 6 ausgebildet. Dadurch kann der Durchsatz der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung 1 wesentlich erhöht werden, da in dem Zeitraum, in dem beispielsweise die erste Bauteil-Handlingeinheit 8 an der Bestückungsstation 6 steht, die zweite Bauteil-Handlingeinheit 9 bereits ein weiteres Bauteil an der zweiten Aufnahmestation 5 aufnehmen kann, sodass sich dadurch eine erhebliche Zeitersparnis ergibt.
  • An einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind eine erste und zweite Substrat-Handlingeinheit 7, 10 vorgesehen, die zur zeitlich versetzten, wechselseitigen Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation 4 und Zuführung dieses Substrats zu der Bestückungsstation 6 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die erste und zweite Substrat-Handlingeinheit 7, 10 an gegenüberliegenden, unterschiedlichen Linearführungen 2, 2' vorgesehen, und zwar die erste Substrat-Handlingeinheit 7 an der ersten Linearführung 2 und die zweite Substrat-Handlingeinheit 10 an der zweiten Linearführung 2'.
  • Die 26 zeigen die erfindungsgemäße Bestückungsvorrichtung 1 in unterschiedlichen Ansichten in einem höheren Detaillierungsgrad. Sämtliche Aufbauten der Bestückungsvorrichtung 1 sind an einer Tragkonstruktion gehalten, die aus einem hochdichten Material, insbesondere aus Stein, beispielsweise Granit gebildet ist, um durch das hohe Gewicht Schwingungen zu unterbinden.
  • Die Tragkonstruktion weist eine Grundplatte 13 auf, die die bodenseitige Basis der Tragkonstruktion bildet. Sie verläuft in einer x-y-Ebene unterhalb des Aufnahme- und Bestückungsbereichs und dient dabei insbesondere der Halterung der ersten und zweiten Aufnahmestation 4, 5, der Bestückungsstation 6 und der Ablagestation 11. Die erste und zweite Aufnahmestation 4, 5 sind als in X- und Y-Richtung verfahrbare Tische ausgebildet, die eine Ausnehmung zur Aufnahme von Substrat- bzw. Bauteilträgern, beispielsweise in Form von Bluetapes oder Ähnlichem aufweisen. Durch die Verfahrbahrkeit lassen sich die aufzunehmenden Bauteile bzw. Substrate gegenüber der Handlingeinheit zumindest derart positionieren, dass diese nach einer Nachjustierung das Bauteil bzw. das Substrat lagegenau aufnehmen kann.
  • Die Bestückungsstation 6 wird ebenfalls durch einen in x- und y-Richtung verfahrbaren Tisch gebildet und ist ebenfalls auf der Grundplatte 13 angeordnet. Die Ablagestation 11 wird beispielsweise durch einen zumindest in y-Richtung verfahrbaren Tisch gebildet, mittels dem ein Abtransport der fertig gestellten Bauelemente aus der Bestückungsvorrichtung 1 heraus erfolgen kann.
  • Von der Grundplatte 13 oberseitig, d. h. in z-Richtung abstehend weist die Tragkonstruktion ein Paar von Halteelementen bzw. Halteabschnitten 12 auf, die den Aufnahme- und Bestückungsbereich 3 zumindest teilweise oberseitig übergreifen. Die Halteelemente bzw. Halteabschnitte 12 sind dabei an gegenüberliegenden Seiten, insbesondere den Längsseiten 13.1, 13.1' der Grundplatte 13 vorgesehen. Sie weisen jeweils zwei erste Schenkel 12.1 auf, die jeweils in den Eckbereichen der Längsseiten 13.1, 13.1' der Grundplatte 13 vorgesehen sind und oberseitig in Richtung der z-Achse von der Grundplatte 13 abstehen.
  • An den der Grundplatte 13 gegenüberliegenden Enden der ersten Schenkel 12.1 sind jeweils ein zweiter Schenkel 12.2 vorgesehen, der in y-Richtung verläuft und beabstandet oberhalb der Grundplatte 13 den Aufnahme- und Bestückungsbereich 3 übergreift. Bevorzugt stehen sie insbesondere rechtwinklig nach innen von den ersten Schenkeln 12.1 ab. Weiterhin bevorzugt sind die den ersten Schenkel 12.1 abgewandten Enden der zweiten Schenkel 12.2 über einen Verbindungsabschnitt 12.3 miteinander verbunden, der in x-Richtung oberhalb des Aufnahme- und Bestückungsbereichs 3 parallel zu den Längsseiten 13.1, 13.1' der Grundplatte 13 verläuft.
  • Weiterhin bevorzugt kann das Halteelement 12 einstückig ausgebildet sein, insbesondere einstückig auch zusammen mit der Grundplatte 13, d. h. die Grundplatte 13 und die aus dem Paar von Halteelementen 12 gebildete Tragkonstruktion sind einstückig aus einem formfesten Material, insbesondere Stein gebildet. Bevorzugt ist ferner das Paar von Halteelementen bzw. Halteabschnitten 12 spiegelsymmetrisch zu einer in der x-z-Ebene verlaufenden Mittelebene ME angeordnet, sodass sich durch das Paar von Halteelementen bzw. Halteabschnitten 12 eine den Aufnahme- und Bestückungsbereich von den Längsseiten 13.1, 13.1' her oberseitig übergreifende Tragkonstruktion ergibt.
  • An dem oberseitig über dem Aufnahme- und Bestückungsbereich 3 angeordneten freien Enden der Halteelemente bzw. Halteabschnitte 12, insbesondere an den der Mittelebene ME zugewandten, in der x-z-Ebene verlaufenden Stirnseiten der Verbindungsabschnitte 12.3 sind die Linearführungen 2, 2' vorgesehen, wobei sich die Linearführungen in Bezug auf die Mittelebene spiegelsymmetrisch gegenüberliegen. Durch die gekröpfte Ausbildung der Halteelemente bzw. Halteabschnitte 12 ist der Abstand d der Linearführungen 2, 2' zueinander in y-Richtung kleiner als der Abstand D, der sich durch den Abstand der ersten Schenkel 12.1 der einander gegenüberliegenden Halteelemente bzw. Halteabschnitte 12 ergibt. Dieser verringerte Abstand d ermöglicht eine Verringerung der Hebelarme der Substrat- bzw. Bauteil-Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 und damit eine verbesserte Genauigkeit bzw. Schwingungsunempfindlichkeit. Dadurch können auch insbesondere große Verfahrwege der Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 in y-Richtung vermieden werden, die zu einer höheren Ungenauigkeit bei der Platzierung der Bauelemente führt.
  • Die Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels eines Handlingeinheitträgers 7a, 8a, 9a, 10a an der Linearführung 2, 2' in x-Richtung verschiebbar, insbesondere motorisch verschiebbar gehalten. An dem Handlingeinheitsträger 7a, 8a, 9a, 10a wiederum ist in vertikaler Richtung, d. h. in z-Richtungverschiebbar der Arm 7b, 8b, 9b, 10b der jeweiligen Handlingeinheit 7, 8, 9, 10 gehalten. Dieser Arm 7b, 8b, 9b, 10b ist bevorzugt winklig ausgebildet, d. h. der Arm 7b, 8b, 9b, 10b weist zwei winklig zueinander verlaufende Abschnitte auf, wobei ein erster Armabschnitt mit seiner Längsrichtung in z-Richtung und ein zweiter Armabschnitt mit seiner Längserstreckung in y-Richtung verläuft. Durch diese winklige Ausbildung der Arme 7b, 8b, 9b, 10b wird eine stabile und schwingungsarme Konstruktion der Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 erreicht.
  • Die Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 sind als Sauggreifer ausgebildet, d. h. die Substrate bzw. Bauteile werden durch die Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 mittels eines Vakuums an den zweiten Armabschnitt der jeweiligen Handlingeinheit 7, 8, 9, 10 angesaugt und in diesem angesaugten Zustand transportiert. Ferner ist in dem zweiten Armabschnitt eine in vertikaler Richtung, d. h. in z-Richtung verlaufende Bohrung vorgesehen, durch die hindurch das aufzunehmende Substrat bzw. Bauteil von oben her sichtbar ist, sodass durch eine oberseitig über der Handlingeinheit 7, 8, 9, 10 angeordnete Kamera, wie nachfolgend näher beschrieben das aufzunehmende Bauteil bzw. Substrat optisch erfasst werden kann.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Aufbringen von elektrischen oder optoelektrischen Bauteilen auf ein Substrat mittels der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung 1 näher erläutert. Zunächst wird der ersten Aufnahmestation 4 ein Substratträger mit zumindest einem Substrat, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Substraten und der zweiten Aufnahmestation 5 ein Bauteilträger mit einer Vielzahl von Bauteilen zugeführt, die mittels der Bestückungsvorrichtung 1 auf den Substraten angeordnet und mit diesen Substraten verbunden werden sollen. Bevorzugt ist die Verbindung jeweils eines Bauteils mit einem Substrat. Jedoch ist es auch möglich, mehrere Bauteile auf einem einzigen Substrat mittels der erfindungsgemäßen Bestückungsvorrichtung 1 anzuordnen.
  • Zunächst erfolgt eine Aufnahme eines Substrats mittels der ersten oder zweiten Substrathandlingeinheit 7, 10. Dabei wird ein Substrat von dem Substratträger mittels Unterdruck an dem Arm 7b, 10b der Substrathandlingeinheit 7, 10 angesaugt und dadurch gegenüber diesem gehalten. Die Ablösung des Substrats vom Substratträger kann unterstützt durch eine zumindest eine Nadel 21.1 erfolgen, die unterseitig unter dem Substratträger vorgesehen ist und über die ein Anheben des aufzunehmenden Substrats gegenüber den übrigen Substraten bzw. ein erleichtertes Ablösen des Substrats von dem Substratträger ermöglicht wird. Derartige Nadeln sind Teil eines Die-Ejektors 21, der zum Anheben der Nadel 21.1 in z-Richtung unterhalb des Substratträgers vorgesehen ist. Durch das Anheben der Nadel wird der Substratträger, beispielsweise das Bluetape im Bereich unterhalb des aufzunehmenden Substrats nach oben hin aufgewölbt, wodurch das Substrat nahezu vollständig vom Substratträger abgelöst und damit erleichtert von der Substrathandlingeinheit 7, 10 ansaugbar ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein sogenannter Multi-Die-Ejektor verwendet, der eine Vielzahl derartiger Nadeln in Kreisform angeordnet aufweist.
  • Der ersten Aufnahmestation 4 für die Substrate ist oberseitig eine Kamera 14 zugeordnet, mittels der eine lagegenaue Positionierung der Substrathandlingeinheit 7, 10 gegenüber dem aufzunehmenden Substrat bzw. eine lagegenaue Positionierung des Substrats gegenüber der ersten und zweiten Substrat-Handlingeinheit 7, 10 durch Verschiebung des Substratträgers in x- und/oder y-Richtung erfolgt. Nach der Aufnahme des Substrats durch die erste bzw. zweite Substrat-Handlingeinheit 7, 10 wird mittels dieser Substrat-Handlingeinheit 7, 10 das aufgenommene Substrat der Bestückungsstation 6 zugeführt.
  • Wie insbesondere in den 1 und 4 erkennbar, weisen die Handlingeinheiten 7, 8, 9, 10 eine Erstreckung in y-Richtung auf, die größer ist als der halbe Abstand der beiden Linearführungen 2, 2' zueinander, d. h. größer als der Abstand d/2. Dadurch ist es zur Vermeidung von Kollisionen zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Substrat-Handlingeinheiten 7, 10 nötig, diese höhenversetzt zueinander aneinander vorbeizuführen. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die erste Substrat-Handlingeinheit 7 gegenüber der zweiten Substrat-Handlingeinheit 10 angehoben wird und in diesem angehobenen Zustand die ersten und zweiten Substrat-Handlingeinheiten 7, 10 gegeneinander verfahren werden.
  • Im Bereich zwischen der ersten Aufnahmestation 4 und der Bestückungsstation 6 sind wie insbesondere in 6 erkennbar, zwei einander zugewandte Kameras 15, 16 vorgesehen, deren bildaufnehmende Bereiche einander zugewandt sind, wobei mittels der Kamera 15 die Oberseite und mittels der Kamera 16 die Unterseite des von der Substrat-Handlingeinheit 7, 10 geförderten Substrats analysiert werden kann, und zwar gleichzeitig, sodass durch die aus der Analyse erhaltenen Bilder der Oberseite bzw. der Unterseite des Substrats eine Korrelation dieser Bilder zueinander vollzogen werden kann. Dabei werden mittels eines Vergleichs der aufgenommenen Bilder Korrelationsdaten ermittelt, die angeben, welche lagemäßige Anordnung Strukturen an der Oberseite gegenüber Strukturen an der Unterseite bzw. Strukturen an der Unterseite gegenüber Strukturen an der Oberseite haben. Anhand dieser Korrelationsdaten ist es dann beispielsweise möglich, eine lagemäßig korrekte Platzierung eines Bauteils an einer bestimmten Stelle an der Oberseite des Substrats vorzunehmen, obwohl diese Stelle durch das zu platzierende Bauteil verdeckt wird. Dabei wird die gewünschte Platzierungsstelle lagemäßig dadurch bestimmt, dass die an der Unterseite vorhandenen Strukturen mittels einer im Bestückungsbereich 6 vorgesehenen Unterseitenkamera (nicht dargestellt) analysiert werden und die Platzierung des Bauteils fußend auf den unterseitig vorgesehenen Strukturen und den zuvor ermittelten Korrelationsdaten erfolgt. Mit anderen Worten, nach der Korrelation der unterseitigen Strukturen mit den oberseitigen Strukturen bzw. umgekehrt mittels der Kameras 15, 16 ist es möglich, eine Platzierung eines Bauteils auf einem oberseitigen Bereich anhand der unterseitig vorgesehenen Strukturen vorzunehmen, da aufgrund der Korrelationsdaten bekannt ist, welche oberseitigen Strukturen diesen unterseitigen Strukturen gegenüber liegen.
  • Für den Fall, dass eine zweite Substrat-Handlingeinheit 10 an der der ersten Substrat-Handlingeinheit 7 gegenüberliegenden Linearführung 2' vorgesehen ist, kann durch diese bereits eine Aufnahme eines weiteren Substrats vom Substratträger erfolgen, sodass durch den wechselseitigen Einsatz der ersten und zweiten Substrat-Handlingeinheiten 7, 10 sich eine erhebliche Zeitersparnis ergibt.
  • Die auf den Substraten anzuordnenden Bauteile werden, wie vorher beschrieben, der zweiten Aufnahmestation 5 auf einem Bauteilträger angeordnet zugeführt. Die einzelne Entnahme der Bauteile vom Bauteilträger erfolgt in analoger Weise wie bei den Substraten mittels erster oder zweiter Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9, und zwar im wechselseitigen, d. h. zeitlich versetzten Einsatz. Die Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 sind ebenfalls als Vakuumgreifer ausgebildet, sodass die Bauteile vom Bauteilträger mittels Unterdruck an dem Arm 8b, 9b angesaugt werden. Um die Ablösung des Bauteils vom Bauteilträger zu erleichtern, ist vorzugsweise ebenfalls ein Die-Ejektor 22 vorgesehen. Dieser Die-Ejektor 22 weist eine Nadel 22.1 auf, mittels der der Bauteilträger unterhalb des aufzunehmenden Bauteils lokal aufgewölbt und damit zumindest größtenteils das Bauteil von der Klebeschicht des Bauteilträgers abgelöst wird. Dadurch wird die Haftung des Bauteils gegenüber dem Bauteilträger verringert und es kann eine leichtere Ablösung des Bauteils von demselben erfolgen.
  • Optional kann eine nicht in den Figuren dargestellte Flip-Chip-Einheit im Bereich des Substratträgers, vorzugsweise oberhalb dessen vorgesehen sein, mittels der zunächst das Bauteil vom Bauteilträger entnommen wird und im Anschluss daran um einen vorgegebenen Winkel gedreht wird. Vorzugsweise erfolgt ein Drehen des Bauteils um 90° oder 180° um seine Bauteillängsachse und wird anschließend zur Aufnahme mittels der ersten oder zweiten Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 bereitgestellt.
  • Auch kann zur Bereitstellung des vorzugsweise scheibenförmigen Bauteilträgers ein Trägermagazin und ein zugehöriger Magazinlifteinheit vorgesehen werden, über welche der jeweils zu verarbeitende Bauteilträger in die Verarbeitungs- bzw. Entnahmeposition gebracht wird. Nach erfolgter Abarbeitung wird der jeweilige Bauteilträger mittels der Magazinlifteinheit in das Trägermagazin zurückgeführt.
  • Nach dem Aufnehmen des Bauteils mittels der Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 erfolgt die Zuführung des Bauteils zu der Bestückungsstation 6, an der bereits das Substrat, auf dem das Bauteil zu platzieren ist, liegt. Zwischen der zweiten Aufnahmestation 5 und der Bestückungsstation 6 ist vorzugsweise ebenfalls ein Paar von Kameras 17, 18 vorgesehen, deren bildaufnehmende Bereiche einander zugewandt sind. Mittels dieser Kameras 17, 18 kann, wie zuvor im Bezug auf das Substrat bereits beschrieben, ein Vergleich der oberseitigen Strukturen des Bauteils mit den unterseitigen Strukturen desselben erfolgen und daraus Korrelationsdaten ermittelt werden. Somit ist es beispielsweise möglich, eine exakte Positionierung des Bauteils gegenüber dem Substrat auch im Bezug auf Strukturen vorzunehmen, die bei der Platzierung verdeckt sind, da anhand der noch sichtbaren Strukturen und der zuvor erhaltenen Korrelationsdaten die Lage der versteckten Strukturen berechnet und damit eine gewünschte Platzierungsgenauigkeit erreicht werden kann.
  • An der Bestückungsstation 6 ist oberseitig eine Kamera 19 vorgesehen, mittels der das von der Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 gehaltene Bauelement zumindest teilweise optisch erfassbar ist, beispielsweise durch die vertikal ausgerichtete Bohrung im zweiten Armabschnitt des Arms 8b hindurch. Diese Kamera 19 erfasst insbesondere die oberseitigen Strukturen des Bauteils. Durch einen Vergleich dieser oberseitig erkannten Strukturen zu den Korrelationsdaten, die vorher mittels der Kameras 17, 18 ermittelt wurden, ist es möglich, trotz der Verdeckung der unterseitigen Strukturen eine Platzierung des Bauteils ausgerichtet an Teilen dieser verdeckten Strukturen vorzunehmen. Dabei wird in einer Steuerungs- und Regeleinrichtung das oberseitig von der Kamera 19 erkannte Bild mit zuvor von den Kameras 17, 18 erkannten Bildern verglichen und dabei eine Information erhalten, an welche Stelle die das Bauteil tragende Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 zu verfahren ist, um eine gewünschte unterseitige, verdeckte Struktur an einer bestimmten Stelle auf dem Substrat zu platzieren.
  • In gleicher Weise werden durch das zu platzierende Bauteil oberseitige Strukturen des Substrats verdeckt. Um trotzdem eine lagegenaue Platzierung des Bauteils auf dem Substrat ermöglichen zu können, ist unterseitig unterhalb der Bestückungsstation 6 eine weitere Kamera (in den Abbildungen nicht dargestellt) vorgesehen, mittels der die unterseitigen Strukturen des Substrats optisch erfasst und mit den über die Kameras 15, 16 enthaltenen Korrelationsdaten der oberseitigen und unterseitigen Strukturen des Substrats verglichen werden. Daraus kann mittels einer Steuer- und Regeleinheit eine Information gewonnen werden, an welcher Stelle trotz Verdeckung eine bestimmte oberseitige Struktur auf dem Substrat vorgesehen ist, an der das Bauteil platziert werden soll.
  • Nach der lagerichtigen Platzierung des Bauteils auf dem Substrat erfolgt eine Verbindung des Bauteils mit dem Substrat. Diese Verbindung kann beispielsweise durch einen Lötvorgang hergestellt werden, insbesondere durch Laserlöten. Dabei wird ein Lot mittels eines Lasers kurzfristig erhitzt, ohne dabei das elektrische und/oder optoelektrische Bauteil bzw. das Substrat übermäßig zu erwärmen.
  • Nach der Verbindung des Bauteils mit dem Substrat wird ein Bauelement erhalten, das durch die Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 der Ablagestation 11 zugeführt wird. Diese Ablagestation 11 ist zwischen der Bestückungsstation 6 und der zweiten Aufnahmestation 5 vorgesehen. Auf dieser Ablagestation 11 können Bauelementträger vorgesehen sein, auf denen die Bauelemente abgelegt werden. Der Abtransport der Bauelementträger kann durch ein Verfahren dieser Bauelementträger in y-Richtung mittels eines dafür vorgesehenen Tisches erfolgen. Die ersten und zweiten Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 sind zur zeitlich versetzten, abwechselnden Aufnahme eines Bauteils an der zweiten Aufnahmestation 5 und Zuführung dieses Bauteils an die Bestückungsstation 6 ausgebildet. Dabei wird von ein und derselben Bauteil-Handlingeinheit 8, 9 anschließend auch das verbundene Bauelement der Ablagestation 11 zugeführt. Während dieser Zeit ist es durch die weitere Bauteil-Handlingeinheit möglich ein weiteres Bauteil von dem Bauteilträger aufzunehmen, wodurch wiederum erheblich Zeit eingespart werden kann.
  • Wie bereits zuvor im Bezug auf die Substrat-Handlingeinheiten 7, 10 beschrieben, weisen die einander gegenüberliegenden Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 eine Erstreckung in y-Richtung derart auf, dass diese größer ist als der halbe Abstand d/2 zwischen den einander gegenüberliegenden Linearführungen 2, 2', die die Führung dieser Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 bewirken. Um bei dem wechselseitigen Einsatz der Bauteil-Handlingeinheiten 8, 9 eine Kollision derselben zu vermeiden, werden diese in versetzten Höhen, d. h. in z-Richtung gegeneinander versetzt aneinander vorbeigeführt. Dadurch können weite Verstellwege der Bauteil-Handlingeinheiten bzw. große Hebelarme derselben vermieden werden, welche zu hohen Ungenauigkeiten bei der Platzierung bzw. zur Schwingungsanfälligkeit führen würden.
  • Wie insbesondere in den 2, 3, 5 und 6 erkennbar, sind die Kameras 1419 oberhalb des Aufnahme- und Bestückungsbereichs 3 vorzugsweise im Bereich Mittelebene (ME) angeordnet. Die Kameras sind hierbei an spangenartigen Trägern 20 vorgesehen, die oberseitig auf den Verbindungsabschnitten 12.3 der Halteelemente bzw. Halteabschnitte 12 aufliegen bzw. dort befestigt sind. Die derartige Verbindung mit der schwingungsgedämpften Tragkonstruktion ermöglicht eine schwingungsarme Lagerung der Kameras 1419, was zudem die Positioniergenauigkeit selbst bei hohen Durchsatzraten (gebondete Bauelemente pro Zeiteinheit) erhöht.
  • Die Substratgröße beträgt beispielsweise zwischen 200 μm und 1000 μm, wohingegen die darauf zu bondenden eletrischen und/oder optoelektrischen Bauteile eine Bauteilgröße zwischen 100 μm und 150 μm aufweisen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bestückungsvorrichtung
    2, 2'
    Linearführung
    3
    Aufnahme- und Bestückungsbereich
    4
    erste Aufnahmestation
    5
    zweite Aufnahmestation
    6
    Bestückungsstation
    7
    erste Substrat-Handlingeinheit
    7a
    Handlingeinheitträger
    7b
    Arm
    8
    erste Bauteil-Handlingeinheit
    8a
    Handlingeinheitträger
    8b
    Arm
    9
    zweite Bauteil-Handlingeinheit
    9a
    Handlingeinheitträger
    9b
    Arm
    10
    zweite Substrathandlingeinheit
    10a
    Handlingeinheitträger
    10b
    Arm
    11
    Ablagestation
    12
    Haltelement/Halteabschnitt
    12.1
    erster Schenkel
    12.2
    zweiter Schenkel
    12.3
    Verbindungsabschnitt
    13
    Grundplatte
    13.1
    Längsseite
    13.1'
    Längsseite
    14
    Kamera
    15
    Kamera
    16
    Kamera
    17
    Kamera
    18
    Kamera
    19
    Kamera
    20
    Träger
    21
    Die-Ejektor
    21.1
    Nadel
    22
    Die-Ejektor
    22.1
    Nadel
    d
    Abstand
    D
    Abstand
    ME
    Mittelebene

Claims (15)

  1. Bestückungsvorrichtung zum Aufbringen von elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteilen auf Substrate umfassend zwei zueinander parallele, beabstandet zueinander angeordnete Linearführungen (2, 2'), einen zwischen den Linearführungen (2, 2') angeordneten Aufnahme- und Bestückungsbereich (3), wobei der Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) zumindest eine erste Aufnahmestation (4) für die Substrate, eine zweite Aufnahmestation (5) für die elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteile und eine Bestückungsstation (6) umfasst, an der jeweils ein Substrat mit einem elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteil bestückt wird, wobei zumindest drei über die Linearführungen (2, 2') geführte Handlingeinheiten (7, 8, 9) vorgesehen sind, wobei zumindest eine erste Handlingeinheit (7) als Substrat-Handlingeinheit zur Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation (4) und zur Ablage an der Bestückungsstation (6) ausgebildet ist und wobei zumindest zwei weitere Handlingeinheiten (8, 9) als Bauteil-Handlingeinheiten zur zeitlich versetzten Aufnahme eines elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteils an der zweiten Aufnahmestation (5) und zur Ablage auf dem an der Bestückungsstation (6) vorgesehenen Substrat ausgebildet sind.
  2. Bestückungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bauteil-Handlingeinheiten (8, 9) einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Linearführungen (2, 2') angeordnet sind.
  3. Bestückungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Substrat-Handlingeinheiten (7, 10) vorgesehen sind, die zur zeitlich versetzten Aufnahme eines Substrats an der ersten Aufnahmestation (4) und Ablage an der Bestückungsstation (6) ausgebildet sind.
  4. Bestückungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substrat-Handlingeinheiten (7, 10) einander gegenüberliegend an unterschiedlichen Linearführungen (2, 2') vorgesehen sind.
  5. Bestückungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Aufnahmestation (4, 5) an gegenüberliegenden Enden des Aufnahme- und Bestückungsbereichs (3) vorgesehen sind.
  6. Bestückungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestückungsstation (6) zwischen der ersten und zweiten Aufnahmestation (4, 5) vorgesehen ist.
  7. Bestückungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ablagestation (11) zwischen der zweiten Aufnahmestation (5) und der Bestückungsstation (6) und/oder der ersten Aufnahmestation (4) und der Bestückungsstation (6) vorgesehen ist.
  8. Bestückungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Aufnahmestation (4, 5) quer und/oder parallel zum Verlauf der Linearführungen (2, 2') verfahrbar ist.
  9. Bestückungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungen (2, 2') jeweils an den Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) zumindest teilweise übergreifenden Halteelementen oder Halteabschnitten (12) vorgesehen sind.
  10. Bestückungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente oder Halteabschnitte (12) winklig mit zwei zueinander rechtwinklig verlaufenden Schenkeln (12.1, 12.2) ausgebildet sind, wobei die Halteelemente oder Halteabschnitte (12) spiegelsymmetrisch zu einer parallel zu den Linearführungen (2, 2') verlaufenden Mittelebene (ME) angeordnet sind.
  11. Bestückungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungen (2, 2') stirnseitig an den den Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) übergreifenden Schenkeln (12.2) der Halteelemente oder -abschnitte (12) vorgesehen sind.
  12. Bestückungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente oder -abschnitte (12) oberseitig von einer zumindest die Bestückungsstation (6) lagernden Grundplatte (13) abstehen.
  13. Verfahren zum Aufbringen von elektrischen und/oder optischen Bauteilen auf Substraten mittels einer Bestückungsvorrichtung (1) umfassend zwei zueinander parallele, beabstandete Linearführungen (2, 2') und einen zwischen den Linearführungen (2, 2') angeordneten Aufnahme- und Bestückungsbereich (3), wobei ein Substrat an einer ersten Aufnahmestation (4) im Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) durch eine Substrat-Handlingeinheit (7, 10) aufgenommen und an einer Bestückungsstation (6) abgelegt wird, wobei ein elektrisches und/oder optoelektrisches Bauteil an einer zweiten Aufnahmestation (5) im Aufnahme- und Bestückungsbereich (3) durch eine Bauteil-Handlingeinheit (8, 9) aufgenommen wird und anschließend die Bestückung des Substrats mit dem elektrischen und/oder optoelektrischen Bauteil an der Bestückungsstation (6) erfolgt, wobei zumindest zwei Bauteil-Handlingeinheiten (8, 9) vorgesehen sind, mittels denen zeitlich abwechselnd ein elektrisches und/oder optoelektrisches Bauteil an der zweiten Aufnahmestation (5) aufgenommen und auf dem an der Bestückungsstation (6) vorgesehenen Substrat angeordnet wird, wobei die Substrat-Handlingeinheit (7, 10) und die zumindest zwei Bauteil-Handlingeinheiten (8, 9) über die Linearführungen (2, 2') geführt sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest zweier Substrat-Handlingeinheiten (7, 10) abwechselnd und zeitlich versetzt Substrate an der ersten Aufnahmestation (4) aufgenommen und an der Bestückungsstation (6) ablegt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteil-Handlingeinheiten (8, 9) und/oder die Substrat-Handlingeinheiten (7, 10) zur Vermeidung von Kollisionen höhenversetzt aneinander vorbeigeführt werden.
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DE102017125932A1 (de) 2017-11-07 2019-05-09 Asm Amicra Microtechnologies Gmbh Verfahren zum Bonden von elektrischen, elektronischen, optischen, opto-elektrischen und/oder mechanischen Bauelementen auf Substrate und eine zugehörige Bondvorrichtung

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