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HINTERGRUND
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Halbleiterbauelemente werden in einer Vielzahl verschiedener elektronischer Anwendungen verwendet, wie zum Beispiel Personalcomputern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Ausrüstungen. Die Halbleiterindustrie verbessert ständig die Integrationsdichte verschiedener elektronischer Komponenten (zum Beispiel Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren usw.) durch unablässige Reduzierungen der kleinsten Strukturelementgröße, wodurch mehr Komponenten auf einer bestimmten Fläche integriert werden können. In einigen Bauelementen sind mehrere Chips vertikal gestapelt, um die Grundfläche eines Bauelement-Packages zu reduzieren und ein Verbinden zwischen Chips mit verschiedenen Verarbeitungstechnologien zu ermöglichen. Die vertikal gestapelten Bauelemente werden elektrisch miteinander verbunden, um eine Signalkommunikation zwischen Bauelementen zu ermöglichen, und die elektrischen Verbindungen können aus Lot, Drahtbondungen, Kontaktflecken, Durchkontakten, Säulen, Pföstchen oder dergleichen gebildet werden.
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In einigen Bauelementen können mehrere Bauelemente während der Verarbeitung der Bauelemente verbunden werden, um einen schnellen Durchsatz der Packages zu erlauben und die Verarbeitungsfähigkeiten der Herstellungsausrüstung auszunutzen. Waferscheiben, Packages, Chip, Bauelemente oder dergleichen können in präziser Ausrichtung gestapelt und anschließend elektrisch miteinander verbunden werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit dem begleitenden Figuren gelesen werden. Entsprechende Zahlen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Figuren sind so gezeichnet, dass die relevanten Aspekte der Ausführungsformen veranschaulicht werden, und es ist anzumerken, dass, gemäß der gängigen Praxis in der Industrie, verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Die Abmessungen der verschiedenen Merkmale können vielmehr beliebig vergrößert oder verkleinert werden, um die Besprechung zu verdeutlichen.
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1A–1C und 2A–2B sind Draufsichten und Querschnittsansichten, der ein Schiffchen mit Haltern gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulichen;
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3A–3D sind Draufsichten, die Schiffchen mit alternativen Halteranordnungen gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulichen;
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4 und 5A–5B veranschaulichen Querschnittsansichten, die gemäß einigen Ausführungsformen zeigen, wie Einheiten ausgerichtet und Packages auf den Einheiten unter Verwendung einer Abdeckung montiert werden und;
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6A–6B veranschaulichen Querschnittsansichten von Schiffchen mit Drucksensoren gemäß einigen Ausführungsformen;
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7 veranschaulicht ein System zum Lesen von Schiffchen-Drucksensoren gemäß einigen Ausführungsformen; und
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Montieren eines Packages auf einer Einheit gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des hier besprochenen Gegenstands der Erfindung bereit. Konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen werden unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dies sind natürlich lediglich Beispiele, und sie sollen nicht einschränkend sein. Zum Beispiel kann die Ausbildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen enthalten, bei denen die ersten und zweiten Merkmale in direktem Kontakt ausgebildet werden, und können auch Ausführungsformen enthalten, bei denen weitere Merkmale zwischen den ersten und zweiten Merkmalen ausgebildet sein können, so dass die ersten und zweiten Merkmale möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugszahlen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und sieht nicht automatisch eine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
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Des Weiteren können räumlich relative Begriffe, wie zum Beispiel „unterhalb”, „unter”, „unterer”, „oberhalb”, „oberer” und dergleichen im vorliegenden Text zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen des Bauelements im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren gezeigten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht, oder sonstige Ausrichtungen), und die im vorliegenden Text verwendeten räumlich relativen Deskriptoren können ebenfalls entsprechend interpretiert werden.
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Einheiten, wie zum Beispiel Waferscheiben, Chips, Substrate oder andere Strukturen, die in der Halbleiterproduktion verwendet werden, können in kontrollierten Umgebungen verarbeitet werden, indem die Einheiten Verarbeitungsvariablen ausgesetzt werden, die physikalische Änderungen oder Verformungen in der Einheit hervorrufen können. In einigen Fällen kann eine Back-End-of-Line-Verarbeitung dafür verwendet werden, ein Package, einen Chip, ein Bauelement oder eine sonstige Struktur auf einer Einheit unter Verwendung von Lötperlen oder eines anderen durch Wärme aktivierten Verbindungsmaterials oder durch Drahtbondung, Schweißen oder dergleichen zu montieren. In einigen Ausführungsformen wird Lot wiederaufgeschmolzen, indem die Einheit und das Package erwärmt werden, um die Lotverbindung zu schmelzen, bevor man dem Lot gestattet, sich zu verfestigen und eine feste Verbindung zwischen der Einheit und dem Package zu bilden.
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Um die Einheit und das Package vor und während dem Wiederaufschmelzen präzise auszurichten, werden die Einheiten auf einem Schiffchen ausgerichtet, und eine Abdeckung wird über den Einheiten angeordnet, um die Einheiten vor und während dem Wiederaufschmelzen in einer vorgegebenen Position zu halten. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, wird die Abdeckung mit einem oder mehreren Haltern an dem Schiffchen gehalten, und Packages werden an den Einheiten durch Öffnungen in der Abdeckung montiert. Der Druck, mit dem die Einheiten an dem Schiffchen gehalten werden, kann unter Verwendung von Drucksensoren an dem Schiffchen gemessen werden, um zu verifizieren, dass eine Einheit vor, während und nach dem Wiederaufschmelzen oder der Wärmebehandlung eine gewünschte Form und Position beibehalten hat.
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1A ist eine Draufsicht auf ein Bauelementverarbeitungsschiffchen 100 mit Haltern 102, 108 gemäß einigen Ausführungsformen. 1B und 1C sind Querschnittsansichten des Schiffchens 100, welche die Halter 102, 108 in der Basis 104 gemäß einigen Ausführungsformen zeigen. Das Schiffchen 100 hat eine Basis 104 mit Randhaltern 102 um den Rand der Basis 104. Die Basis 104 ist ein Substrat, eine Plattform oder eine Oberfläche zum Halten einer Einheit während der Verarbeitung. In einigen Ausführungsformen ist die Basis 104 ein Wafer, ein Substrat, ein Glasträger, eine Keramik oder dergleichen.
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Die Randhalter 102 sind entlang oder neben einer Innenregion angeordnet, wo sich die Einheiten 106 während der Verarbeitung befinden. Einheiten-Halter 108 sind in den Innenregionen des Schiffchens 100 angeordnet und befinden sich innerhalb der Randhalter 102. Die Einheiten-Halter 108 und die Randhalter 102 sind in einigen Ausführungsformen Magnete, die in die Basis 104 eingebettet sind. Die Verwendung eines Magneten für die Halter 102, 108 erlaubt es, eine Abdeckung (siehe zum Beispiel 4–5 und 6A–6B) über dem Schiffchen 100 anzuordnen, um die Einheiten 106 während der Verarbeitung flach auf der Oberseite der Basis 104 zu halten. Die Einheiten 106 werden außerdem in Einheiten-Bereichen der Basis 104 durch die Abdeckung gehalten, so dass sich die Einheiten 106 in einer bekannten und vorgegebenen Position in Bezug auf das Schiffchen 100 befinden und die anschließende Verarbeitung präziser ist. Es ist anzumerken, dass die Halter 102, 108 nicht allein darauf beschränkt sind, durch einen Magneten gebildet zu werden. In anderen Ausführungsformen können die Halter 102, 108 Klammern, Klebstoffe, Schnapphalter oder eine sonstige Struktur sein, welche die Abdeckung sicher an der Basis hält.
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In einer Ausführungsform sind die Einheiten-Halter 108 in der Basis 104 angeordnet und berühren die Regionen, oder erstrecken sich in die Regionen, wo die Einheiten 106 platziert sind. Das heißt, wenn die Einheiten auf dem Schiffchen 100 ausgerichtet und platziert sind, hat jede Einheit 106 mindestens einen Einheiten-Halter 108 unter der Einheit 106.
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In einer Ausführungsform, wo die Einheiten-Halter 108 Magnete sind, haben die Einheiten-Halter 108 Abschnitte, die sich von unter den Einheiten 106 her an den Rändern der Einheiten 106 vorbei erstrecken. In einigen Ausführungsformen wird mindestens ein Abschnitt eines jeden der Einheiten-Halter 108 nicht durch die Einheiten 106 bedeckt. Dies ermöglicht es, die Abdeckung über einem Teil der Einheiten-Halter 108 auszurichten, ohne dass die Einheit den Einheiten-Halter 108 und die Abdeckung behindert oder dazwischen gerät. Dies führt zu einer größeren Klemmkraft auf die einzelnen Einheiten 106, um ein Verziehen oder Verformen der Einheiten 106 während der Verarbeitung zu verhindern. In anderen Ausführungsformen können die Einheiten 106 Teil eines durchgängigen Werkstücks sein, wie zum Beispiel ein Wafer oder Streifen von Einheiten, oder die Einheit 106 kann eine größere Struktur sein, die sich über mehrere Einheiten-Halter 108 erstreckt. In solchen Ausführungsformen können die Einheiten-Halter 108 vollständig unter der Einheit 106 oder dem Werkstück angeordnet sein.
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In einigen Ausführungsformen sind die Magnete für den Einheiten-Halter 108 Seltenerdenmagnete, wie zum Beispiel Samarium-Cobalt (SmCo), Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) oder dergleichen, keramische Magnete, wie zum Beispiel Strontiumferrit (SrFe), Alnico-Magnete oder andere magnetische Materialien, die der Wärme und den Umgebungsbedingungen widerstehen können, die bei der Verarbeitung der Einheiten 106 vorherrschen. Des Weiteren sind die Magnete stark genug, um die Abdeckung während der Verarbeitung gegen die Oberfläche der Basis 104 und der Einheiten-Halter 108 zu halten, um ein Verziehen oder Verformen der Einheiten 106 zu verhindern. Die Magnetfeldstärke, die von den Magneten verlangt wird, die für die Einheiten-Halter 108 verwendet werden, variiert nach der Fläche der Einheiten-Halter 108, die sich unter den Einheiten 106 befinden, und der Dicke und magnetischen Permittivität der Einheiten. Das Magnetfeld des Einheiten-Halters 108 zieht die Abdeckung durch die Einheiten 106 hindurch an; jedoch kann das Vorhandensein der Einheit 106 das durch die Einheit 106 hindurch verlaufende Magnetfeld dämpfen.
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1B ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Abschnitts AA in 1A zeigt. In einer solchen Ausführungsform sind die Einheiten-Halter 108 und die Randhalter 102 unterhalb der Oberseite der Basis 104A eingebettet. In einer Ausführungsform liegen die Halter 102 und 108 in dieser Ausführungsform an der Unterseite des Schiffchens frei; jedoch ist die Anordnung der Halter 102 und 108 nicht auf eine solche Position beschränkt. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen die Halter 108 und 108 in der Mitte der Basis 104 angeordnet, so dass sie zwischen der Basisoberseite 104A und der Unterseite der Basis 104 liegen, aber davon beabstandet sind.
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1C ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform des Abschnitts AA in 1A zeigt. In einer solchen Ausführungsform sind die Einheiten-Halter 108 und Randhalter 102 in die Basis 104 eingebettet und haben eine Fläche, die an der Oberseite der Basis 104A frei liegt.
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2A ist ein Draufsichtschaubild, das ein Schiffchen 100 mit Einheiten 106 veranschaulicht, die als Streifen ausgebildet sind, gemäß einigen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass das im vorliegenden Text offenbarte Schiffchen 100 nicht darauf beschränkt ist, vereinzelte Einheiten 106 zu handhaben, sondern auch jede beliebige Package-Form entgegen nehmen kann, die es ermöglicht, die Abdeckung mit einem Magneten zu befestigen. Zum Beispiel können die Einheiten 106 vereinzelt werden, oder können als mehrere oder einzelne Einheiten 106 in einem Streifen ausgebildet werden, oder als Einheiten 106, die auf einem einzelnen Werkstück 302 angeordnet sind, oder in einer Gitteranordnung, wie auf einem Wafer.
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Die Einheiten 106 können Teil eines Werkstücks sein, das zum Beispiel aus einem Wafer geschnitten wurde, oder die Einheiten 106 können an einem Träger zur Verarbeitung montiert werden, oder an einer PCB, einem Package oder einer sonstigen Struktur. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Einheiten-Halter 108 unter den Einheiten 106 angeordnet, und ein oder mehrere Einheiten-Halter können sich unter die Einheiten 106 erstrecken oder ganz und gar darunter angeordnet sein. Eine solche Anordnung erlaubt es, dass die Einheiten-Halter 108 die Abdeckung anziehen und die Abdeckung auf dem Streifen mit Einheiten 106 halten, um die Einheiten 106 auszurichten.
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2A ist eine Draufsicht eines Schiffchens 100 mit streifenartigen Einheiten-Haltern 108 gemäß einigen Ausführungsformen. 2B ist eine Querschnittsansicht des Schiffchens 100, die die streifenartigen Einheiten-Halter 108 in der Basis 104 zeigt, gemäß einigen Ausführungsformen. In einer Ausführungsform hat das Schiffchen 100 Einheiten-Halter 108, die sich unter mehreren Einheiten 106 erstrecken. Die Einheiten-Halter 108 haben Abschnitte, die sich von unter den Einheiten 106 an gegenüberliegenden Rändern der Einheiten 106 vorbei erstrecken, so dass ein Abschnitt der Einheiten-Halter 108 nicht von den Einheiten 106 bedeckt wird. Das heißt, in einer solchen Ausführungsform hat ein einzelner Einheiten-Halter 108 eine Oberfläche, die an gegenüberliegenden Seiten einer einzelnen Einheit 106 frei liegt. Des Weiteren ist der Einheiten-Halter 108, wie in 2A gezeigt, nicht darauf beschränkt, sich unter mehreren Einheiten 106 in einer einzelnen Reihe zu erstrecken, und kann, in anderen Ausführungsformen, unter einer einzelnen Einheit 106 verlaufen und sich an den Rändern dieser Einheit 106 vorbei erstrecken, oder kann sich unter mehreren Einheiten 106 in mehreren Reihen erstrecken. Zum Beispiel kann sich ein Einheiten-Halter 108 unter benachbarten Ecken von vier Einheiten 106 in einem 2 × 2-Gitter oder einem größeren Gitter erstrecken.
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3A ist eine Draufsicht, die ein Schiffchen 100 mit Einheiten-Haltern 108 veranschaulicht, die sich unter zwei Einheiten 106 erstrecken, gemäß einigen Ausführungsformen. In einer solchen Ausführungsform sind die Einheiten 106 voneinander beabstandet, und der Einheiten-Halter 108 erstreckt sich zwischen zwei benachbarten Einheiten 106, wobei sich verschiedene Abschnitte des Einheiten-Halters 108 unter jeder der Einheiten 106 befinden. Ein mittiger Abschnitt des Einheiten-Halters 108 liegt zwischen den benachbarten Einheiten 106 frei.
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3B ist ein Draufsichtschaubild, das ein Schiffchen 100 mit Einheiten 106 mit mehreren Einheiten-Haltern 108 in einem Einheiten-Bereich veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. In einer solchen Ausführungsform kann jede Einheit 106 zwei oder mehr Einheiten-Halter 108 haben, die sich darunter erstrecken. Die Einheiten-Halter 108 können sich jeweils unter einer einzelnen Einheit 106 erstrecken, oder sie können sich unter mehreren Einheiten erstrecken, wie in 3A veranschaulicht.
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3C ist eine Draufsicht eines Schiffchens 100 mit streifenartigen Einheiten-Haltern 108 gemäß einigen Ausführungsformen. In einer Ausführungsform hat das Schiffchen 100 Einheiten-Halter 108, die sich unter mehreren Einheiten 106 erstrecken. Die Einheiten-Halter 108 haben Abschnitte, die sich von unter den Einheiten 106 an gegenüberliegenden Rändern der Einheiten 106 vorbei erstrecken, so dass ein Abschnitt der Einheiten-Halter 108 nicht von den Einheiten 106 bedeckt wird.
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Das heißt, in einer solchen Ausführungsform hat ein einzelner Einheiten-Halter 108 eine Fläche, die an gegenüberliegenden Seiten einer einzelnen Einheit 106 frei liegt und sich unter der Einheit 106 erstreckt. Des Weiteren ist der Einheiten-Halter 108, wie in 3C gezeigt, nicht darauf beschränkt, sich unter mehreren Einheiten 106 in einer einzelnen Reihe zu erstrecken, und kann, in anderen Ausführungsformen, unter einer einzelnen Einheit 106 verlaufen und sich an den Rändern jener Einheit 106 vorbei erstrecken, oder kann sich unter mehreren Einheiten 106 in mehreren Reihen erstrecken. Zum Beispiel kann sich ein Einheiten-Halter 108 unter benachbarten Ecken von vier Einheiten 106 in einem 2 × 2-Gitter oder einem größeren Gitter erstrecken.
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3D ist ein Draufsichtschaubild, das ein Schiffchen 100 mit Einheiten 106 veranschaulicht, die in Gittern auf Werkstücken 302 angeordnet sind, gemäß einigen Ausführungsformen. In einer solchen Ausführungsform sind die Einheiten 106 in einer ein- oder zweidimensionalen Gruppierung oder Gitteranordnung auf einem Werkstück 302 angeordnet. Zum Beispiel können die Einheiten 106 Teil eines Wafers sein, oder können an einem Träger, einem Package oder dergleichen montiert sein, wie oben mit Bezug auf 3C beschrieben. Der Einheiten-Halter 108 kann durch das Werkstück 302 bedeckt sein und kann unter einer oder mehreren Einheiten 106 liegen.
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In einer Ausführungsform ist die Abdeckung so ausgebildet, dass sie Flächen aufweist, die an die Einheiten 106 anstoßen und die einzelnen Einheiten 106 auszurichten, und in anderen Ausführungsformen kann die Abdeckung Flächen haben, die an das Werkstück 302 anstoßen, um das Werkstück 302 auszurichten, mit der Annahme, dass die Einheiten 106 ordnungsgemäß auf dem Werkstück 302 ausgerichtet sind, und dass das Ausrichten des Werkstücks 302 auf die Abdeckung ebenfalls die Einheiten 106 ausrichtet.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die die Anordnung einer Abdeckung 402 über den Einheiten 106 veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Abdeckung 402 hält die Einheiten 106 und richtet sie aus. Die Abdeckung hat Aussparungen im Boden, die die Einheiten 106 aufnehmen. Eine Abdeckungsseitenwand 402A in der Ausnehmung stößt an die Seite der Einheit 106, um die Einheit 106 in Ausrichtung zu halten, und ein Abschnitt der Abdeckung 402 liegt über der Einheit 106, um die Einheit 106 in Kontakt mit dem Schiffchen 100 zu halten. Der Einheiten-Halter 108 klemmt die Abdeckung 402 auf die Einheiten 106, wodurch die Klemmkraft ausgeübt wird, welche die Abdeckung 402 gegen die Oberseite des Schiffchens 100 hält. In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Ausrichtungsstifte (im Interesse der Übersichtlichkeit hier nicht gezeigt) in der Oberseite des Schiffchens 100 oder in der Unterseite der Abdeckung 402 angeordnet werden, wobei sich eine entsprechende Öffnung in dem gegenüberliegenden Element befindet, wodurch eine genaue horizontale Ausrichtung der Abdeckung 402 auf das Schiffchen 100 ermöglicht wird.
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Es wurde entdeckt, dass, wenn mindestens ein Abschnitt der Einheiten-Halter 108 frei liegt oder sich an den Rändern der Einheiten 106 vorbei erstreckt, eine überragende Klemmkraft für die Abdeckung 402 erreicht wird. Des Weiteren klemmt der Einheiten-Halter 108, der unter der jeweiligen Einheit 106 liegt oder keinen seitlichen Abstand zu der jeweiligen Einheit 106 hat, die Abdeckung in der Region fest, die direkt an die Einheiten 106 grenzt, und verbessert die Ausrichtungs- und Verformungskontrolle über die Einheiten 106 während der Verarbeitung. Das heißt, die Einheiten-Halter 108 sind so angeordnet, dass sie unmittelbar seitlich neben den Einheiten 106 liegen oder sich unter den Einheiten 106 erstrecken, wenn die Einheiten durch die Abdeckung 402 ausgerichtet werden, wenn die Abdeckung 402 an dem Schiffchen 100 angebracht ist.
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In einer Ausführungsform, wo die Einheiten-Halter 108 Magnete sind, sind die Magnete stark genug, um zwischen etwa 450 gk (Gramm Kraft) und etwa 1000 gk auf jede Einheit auszuüben. Des Weiteren besteht die Abdeckung 402 in einer solchen Ausführungsform aus einem ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Eisen, Cobalt, Stahl, Nickel, Legierungen davon oder anderem Material, das durch ein Magnetfeld angezogen wird. In einigen Ausführungsformen wird die Abdeckung 402 aus einem geeigneten Material gebildet, das der Verarbeitungsumgebung widersteht und ferromagnetische Einsätze hat, die an den Einheiten-Haltern 108 und Randhaltern 102 angebracht werden, um die Abdeckung 402 auf das Schiffchen 100 auszurichten und die Abdeckung 402 an dem Schiffchen 100 festzuklemmen. Das heißt, die Abdeckung 402 wird an dem Schiffchen 100 durch die Wechselwirkungen der Magnete, die die Einheiten-Halter 108 bilden, und des Materials der Abdeckung 402 angebracht.
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Des Weiteren ist die Abdeckung 402 zwar so gezeigt, dass sie die Oberseite des Schiffchens 100 und der Einheiten-Halter 108 berührt, aber die Abdeckung 402 ist nicht unbedingt auf eine solche Ausführungsform beschränkt. In einer Ausführungsform kann die Abdeckung 402 einen Abschnitt haben, der die Einheiten 106 berührt und hält, und braucht sich nicht vollständig bis zur Oberfläche des Schiffchens 100 zu erstrecken. In einer solchen Ausführungsform können Haltestifte die Abdeckung 402 auf das Schiffchen 100 ausrichten, und die Abdeckung 402 kann von der Oberseite des Schiffchens 100 beabstandet sein, während Einheiten-Halter 108 die Abdeckung 402 anziehen und befestigen, um die Klemmkraft auf die Abdeckung 402 und die Einheiten 106 auszuüben. Diese Ausführungsform kann eine sein, wo die Einheiten-Halter 108 zum Beispiel Magnete sind, oder wo die Einheiten-Halter 108 Klemmen, Verriegelungsklinken oder dergleichen sind. Des Weiteren kann die Abdeckung mit Aussparungen für ein Werkstück 302 versehen werden, so dass Einheiten 106 an einem Träger, einem Wafer, einem Streifen oder dergleichen präzise an das Schiffchen 100 geklemmt werden können.
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In einigen Ausführungsformen hat die Abdeckung 402 Öffnungen 404 über jeder der Einheiten 106. Die Öffnungen 404 erstrecken sich von der Oberseite der Abdeckung 402 zu den Aussparungen. Die Oberseite jeder Einheit 106 wird durch die Abdeckung 402 hindurch frei gelegt, wodurch den Zugang zu den Einheiten 106 ermöglicht wird, während sie festgeklemmt wird, um zum Beispiel das Montieren von Bauelementen, Packages, Chips oder dergleichen an der Oberseite der Einheiten 106 zu erlauben.
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5A ist eine Querschnittsansicht, die das Montieren von oberen Packages 502 auf festgeklemmten Einheiten 106 veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. Ein oder mehrere obere Packages 502 werden durch die Öffnungen 404 in der Abdeckung 402 auf jede der Einheiten 106 gelegt. Verbinder 504 werden in Kontakt mit den Einheiten 106 gebracht, und die Verbinder 504 werden an den Einheiten 106 befestigt. In einer Ausführungsform sind die Verbinder 504 Lötperlen, Löthöcker oder dergleichen, und die Verbinder 504 werden aktiviert oder an den Einheiten befestigt, indem die Verarbeitungsumgebung und die Verbinder 504 über den Schmelzpunkt des Verbinderlötmaterials erwärmt werden, um das Lot wiederaufzuschmelzen. Die Abdeckung 402 hält die Einheiten 106 während des Wiederaufschmelzens gegen die Oberfläche des Schiffchens 100 und in den Einheiten-Bereichen. Dies verhindert, dass die Einheiten 106 sich aus den Einheiten-Bereichen heraus schieben und aufgrund von Verziehen oder Verschieben der Einheiten 106 aufgrund der Wärme des Wiederaufschmelzprozesses zu den oberen Packages 502 eine Fehlausrichtung einnehmen.
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5B ist eine Querschnittsansicht, die das Montieren mehrerer oberer Packages 502 an eine Einheit 106 veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. In solchen Ausführungsformen hat die Abdeckung 402 mehrere Öffnungen 404 über einer einzelnen Einheit, und ein oder mehrere obere Packages werden mittels der Verbinder 504 an der Einheit montiert. Zum Beispiel kann eine große Einheit 106, wie zum Beispiel ein Prozessor oder dergleichen, obere Packages 502 haben, wie zum Beispiel Speicherchips, Kommunikationschips oder andere Hilfs-Packages, die darauf montiert sind. In einer alternativen Ausführungsform sind mehrere Einheiten in einem einzelnen Werkstück angeordnet, wie zum Beispiel einem Wafer oder auf einem Träger oder dergleichen. Jede Einheit 106 auf dem Werkstück hat dann eine oder mehrere Öffnungen 404 über der Einheit 106, durch die hindurch die oberen Packages 502 montiert werden.
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6A–6B veranschaulichen Querschnittsansichten von Schiffchen 100 mit Drucksensoren gemäß einigen Ausführungsformen. Die Drucksensoren können einen oder mehrere druckempfindliche Bereiche haben, die als Sensel 602 bezeichnet werden, wo ein individueller Druck gemessen werden kann. Das heißt, ein einzelner Sensor 602 kann den Druck in einer oder mehreren Regionen auf dem Sensor durch Lesen der einzelnen Sensels 602 messen. Ein oder mehrere Sensel 602 sind in oder auf der Basis 104 angeordnet und erstrecken sich unter den Einheiten 106. In einer in 6A gezeigten Ausführungsform ist jede Einheit 106 über einem einzelnen Sensor 602 angeordnet. In einer solchen Ausführungsform lesen die Sensels den Druck einer einzelnen Einheit 106 oder der Abdeckung 402 um eine einzelne Einheit 106. In einer weiteren Ausführungsform, die in 6B gezeigt ist, sind Einheiten 106 über einem einzelnen Sensel 602 angeordnet. In einer solchen Ausführungsform kann ein einzelner Sensor mit mehreren Sensels 602 den Druck abfühlen, der an jede Einheit 106 oder an die Abdeckung 402 angelegt wird. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensor 602 ein einzelnes Druckfühler-Sensel haben, und mehrere Einheiten können über dem einzelnen Sensel 602 angeordnet werden, wobei der Gesamtdruck aller Einheiten 106 oder der Druck auf die Abdeckung 402 als Ganzes durch den Sensor 602 gemessen werden.
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In einer Ausführungsform hat der Drucksensor ein oder mehrere piezoelektrische Elemente, die die einzelnen Sensels 602 bilden, wobei der Druck auf das Sensel 602 durch einen Spannungswert angezeigt wird, der durch ein sensorlesendes Computersystem gelesen wird. In anderen Ausführungsformen kann das Sensel 602 eine andere Art von Druckfühlerstruktur sein.
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7 ist ein Schaubild, das ein Bauelementverarbeitungssystem 700 zum Lesen von Drucksensoren 602 auf einem Schiffchen 100A, 100B veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. Ein sensorlesendes Computersystem 702, das einen Prozessor und einen nicht-flüchtigen Speicher aufweist, hat Software, die auf einem nicht-greifbaren Medium gespeichert ist, wobei die Software zum Lesen der Drücke verwendet wird, die durch Drucksensoren auf einem oder mehreren Schiffchen 100A, 100B angezeigt werden. In einer Ausführungsform ist das sensorlesende Computersystem 702 mit Sensels 602 auf einem ersten Schiffchen 100A verbunden, das mehrere Einheiten 106 hat, die jeweils über einem einzelnen Sensel 602 angeordnet sind. Das sensorlesende Computersystem 702 nimmt Druckmessungen vor, während und nach dem Wiederaufschmelzen vor, um sicherzustellen, dass der Druck jeder Einheit 106 auf dem Schiffchen nicht einen vorgegebenen oder optimalen Bereich verlässt. Das heißt, die einzelnen Sensels 602, die den Druck der einzelnen Einheiten 106 messen, können bestimmen, ob jede einzelne Einheit 106 während des Anbringens des oberen Packages 502 und des Wiederaufschmelzens des Verbinders 504 in einer richtigen und genauen Ausrichtung gehalten wurde. In einer weiteren Ausführungsform ist das sensorlesende Computersystem 702 mit mehreren Sensels 602 verbunden, die unter einer einzelnen Einheit 106 angeordnet sind. In einer solchen Ausführungsform können Druckmessungen von einzelnen Sensels 602 bestimmen, ob spezielle Bereiche einer Einheit 106 während des Anbringens des oberen Packages 502 und des Wiederaufschmelzens der Verbinder 504 in einer richtigen Ausrichtung gehalten wurden. Zum Beispiel können Messwerte von einem oder mehreren Senseln 602, die während des Wiederaufschmelzens variieren, anzeigen, dass die Einheit 106 sich während des Wiederaufschmelzens verzogen hat. Des Weiteren ist das sensorlesende Computersystem 702 in anderen Ausführungsformen mit mehreren Schiffchen 100 mit verschiedenen Sensel-Anordnungen verbunden.
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 800 zur Montage eines Packages auf einer Einheit veranschaulicht, gemäß einigen Ausführungsformen. Zuerst werden, in Block 802, Einheiten auf dem Schiffchen platziert und so auf die Einheiten-Halter ausgerichtet, dass jede Einheit einen Abschnitt eines Einheiten-Halters bedeckt oder direkt an eine Region über einem Einheiten-Halter anstößt. Die Abdeckung wird in Block 804 über den Einheiten angeordnet, wobei die Abdeckung durch die Randhalter und Einheiten-Halter gehalten wird. Die Einheiten werden durch die Abdeckung an ihrem Platz auf dem Schiffchen gehalten. In Block 806 werden Packages an den Einheiten montiert, und die Verbinder, die das Package mit den Einheiten verbinden, werden aktiviert, zum Beispiel durch Wiederaufschmelzen von Lotmaterial der Verbinder. Druckmessungen werden in Block 808 entweder vor, während oder nach dem Aktivieren der Verbinder vorgenommen, oder mehrere Druckmessungen werden in Kombination der oben erwähnten Zeiträume vorgenommen. Die Druckmessungen werden in Block 810 verifiziert.
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Ein Bauelement gemäß Ausführungsformen umfasst ein Bauelementverarbeitungsschiffchen, das eine Basis umfasst, wobei mindestens ein Einheiten-Halter in der Basis angeordnet ist. Das Bauelement umfasst des Weiteren eine Abdeckung mit mindestens einer Ausnehmung, die dafür konfiguriert ist, mindestens eine Einheit aufzunehmen und zu halten, wobei die mindestens eine Ausnehmung über mindestens einem Abschnitt des mindestens einen Einheiten-Halters ausgerichtet ist und dafür konfiguriert ist, die mindestens eine Einheit über mindestens einem Abschnitt des mindestens einen Einheiten-Halters zu halten. Die Abdeckung wird durch den mindestens einen Einheiten-Halter an dem Bauelementverarbeitungsschiffchen gehalten. Der mindestens eine Einheiten-Halter ist ein Magnet, und die Abdeckung hat mindestens einen Abdeckungsabschnitt, der aus einem Material besteht, das von einem Magnetfeld angezogen wird, wobei der mindestens eine Abdeckungsabschnitt mindestens einem Abschnitt des mindestens einen Einheiten-Halters entspricht. Mehrere Randhalter sind in der Basis angeordnet, und die Abdeckung ist dafür konfiguriert, über den mehreren Randhaltern ausgerichtet und durch die mehreren Randhalter gehalten zu werden. In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Ausnehmung zwei oder mehr Aussparungen, wobei sich der mindestens eine Einheiten-Halter unter mindestens zwei der zwei oder mehr Aussparungen erstreckt. In einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Einheiten-Halter zwei oder mehr Einheiten-Halter, wobei sich mindestens zwei der zwei oder mehr Einheiten-Halter unter derselben der zwei oder mehr Aussparungen erstrecken. Die Abdeckung hat eine Öffnung über jeder der Aussparungen. Mindestens ein Drucksensor mit mindestens einem Sensel ist in der Basis angeordnet und hat das Sensel, das dafür konfiguriert ist, eine Klemmkraft abzufühlen, die durch die Abdeckung an mindestens eine Einheit angelegt wird. Mindestens ein Drucksensor umfasst mehrere Sensel, und die mindestens eine Einheit umfasst mehrere Einheiten. Jedes der mehreren Sensel ist dafür konfiguriert, die Klemmkraft abzufühlen, die durch die Abdeckung an eine jeweilige der mehreren Einheiten angelegt wird.
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Ein Bauelementverarbeitungssystem gemäß Ausführungsformen umfasst mindestens ein Bauelementverarbeitungsschiffchen, das eine Basis und mindestens einen Einheiten-Halter umfasst, der in der Basis angeordnet ist und einen Abschnitt unmittelbar neben einem Einheiten-Bereich aufweist. Mindestens ein Drucksensor ist in der Basis angeordnet und hat mindestens ein Sensel, das sich in den Einheiten-Bereich hinein erstreckt, wobei das mindestens eine Sensel dafür konfiguriert ist, einen Druck in dem Einheiten-Bereich zu messen und einen Druckmesswert zu generieren. Ein sensorlesendes Computersystem ist elektrisch mit dem mindestens einen Sensel verbunden und dafür konfiguriert, einen Druckmesswert von dem mindestens einen Sensel zu lesen. Das System umfasst des Weiteren mindestens eine Abdeckung mit mindestens einer Ausnehmung, die in einer ersten Seite der mindestens einen Abdeckung angeordnet ist und dafür konfiguriert ist, mindestens eine Einheit über dem mindestens einen Einheiten-Bereich aufzunehmen und zu halten. Die Abdeckung ist dafür konfiguriert, die mindestens eine Einheit unmittelbar seitlich neben mindestens einem Abschnitt eines jeweiligen mindestens einen Einheiten-Halters und über einem Abschnitt des mindestens einen Sensels zu halten. Die Abdeckung wird an dem Bauelementverarbeitungsschiffchen durch den mindestens einen Einheiten-Halter gehalten. In einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Schiffchen zwei oder mehr Schiffchen, und jedes der zwei oder mehr Schiffchen hat zwei oder mehr Sensel, die darin angeordnet sind, und das sensorlesende Computersystem ist mit jedem der zwei oder mehr Sensel auf jedem der zwei oder mehr Schiffchen verbunden und ist dafür konfiguriert, einen separaten Druckmesswert von jedem der mindestens zwei Sensel auf jedem der zwei oder mehr als zwei Schiffchen zu lesen. In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Einheiten-Halter ein Magnet, und die Abdeckung hat mindestens einen Abdeckungsabschnitt, der aus einem Material besteht, das von einem Magnetfeld angezogen wird. Der mindestens eine Abdeckungsabschnitt entspricht mindestens einem Abschnitt des mindestens einen Einheiten-Halters. Der Magnet des mindestens einen Einheiten-Halters ist dafür konfiguriert, die mindestens eine Einheit mit einer Klemmkraft zwischen etwa 450 Gramm Kraft und etwa 1000 Gramm Kraft festzuklemmen. Das Bauelementverarbeitungsschiffchen des Weiteren mehrere Randhalter umfasst, die in der Basis und außerhalb des Einheiten-Bereichs angeordnet sind. Die Einheiten-Halter sind in einer Innenregion der Randhalter angeordnet, und die Abdeckung ist dafür konfiguriert, über den mehreren Randhaltern ausgerichtet zu werden und durch die mehreren Randhalter gehalten zu werden. In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Ausnehmung zwei oder mehr Aussparungen, und mindestens ein Einheiten-Halter erstreckt sich unter mindestens zwei der zwei oder mehr Aussparungen. In einer Ausführungsform umfasst der mindestens eine Einheiten-Halter zwei oder mehr Einheiten-Halter, und mindestens zwei der zwei oder mehr Einheiten-Halter erstrecken sich unter derselben der zwei oder mehr Aussparungen. Die Abdeckung hat eine Öffnung über der mindestens einen Ausnehmung, die sich von einer zweiten Seite der Abdeckung zu der mindestens einen Ausnehmung erstreckt.
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Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Bauelements gemäß einer Ausführungsform umfasst Folgendes: Bereitstellen mindestens einer Einheit in einem entsprechenden mindestens einen Einheiten-Bereich auf einer Oberseite eines Schiffchens, wobei das Schiffchen mindestens einen Einheiten-Halter unmittelbar seitlich neben dem mindestens einen Einheiten-Bereich aufweist, und Bereitstellen der Abdeckung über der mindestens einen Einheit, wobei die Abdeckung mindestens eine Ausnehmung in einer Unterseite der Abdeckung und mindestens eine Öffnung über der mindestens einen Ausnehmung aufweist, wobei sich die mindestens eine Einheit in die mindestens eine Ausnehmung hinein erstreckt, wobei die Abdeckung an der Oberseite des Schiffchens durch den mindestens einen Einheiten-Halter gehalten wird, wobei die Abdeckung die mindestens eine Einheit an die Oberseite des Schiffchens klemmt. Das Verfahren umfasst des Weiteren Folgendes: Montieren mindestens eines oberen Packages an der mindestens einen Einheit durch einen Verbinder und durch die Öffnung, und Aktivieren des Verbinders und Befestigen des oberen Packages an der Einheit. In einer Ausführungsform ist der Einheiten-Halter ein Magnet, und die Abdeckung hat einen Abdeckungsabschnitt, der ein ferromagnetisches Material ist, und wobei das Bereitstellen der Abdeckung das Anbringen der Abdeckung an dem Schiffchen unter Verwendung einer magnetischen Wechselwirkung zwischen dem mindestens einen Einheiten-Halter und dem Abdeckungsabschnitt umfasst. Das Bereitstellen der mindestens einen Einheit umfasst des Weiteren Ausrichten der mindestens einen Einheit über mindestens einem Sensel, das in dem Schiffchen angeordnet ist und sich unter dem Einheiten-Bereich erstreckt, und das Verfahren umfasst des Weiteren das Messen eines Klemmdrucks an dem Sensel mit einem sensorlesenden Computersystem. In einer Ausführungsform klemmt die Abdeckung die mindestens eine Einheit mit einer Klemmkraft zwischen etwa 450 Gramm Kraft und etwa 1000 Gramm Kraft an das Schiffchen.
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Das oben Dargelegte umreißt Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Dem Fachmann ist klar, dass er die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als Basis für das Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen verwenden kann, um die gleichen Zwecke und/oder die gleichen Vorteile wie bei den im vorliegenden Text vorgestellten Ausführungsformen zu erreichen. Dem Fachmann sollte auch klar sein, dass solche äquivalenten Bauformen nicht das Wesen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung verlassen, und dass er verschiedene Änderungen, Substituierungen und Modifizierungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
