DE102016001602A1

DE102016001602A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Lösen auf einem Substral bereitgestellter elektronischer Bauteile mittels einer Strahlenquelle

Info

Publication number: DE102016001602A1
Application number: DE102016001602.7A
Authority: DE
Inventors: Mathias Rehmann; Hans-Peter Monser
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17
Also published as: CN107068591B; CN107068591A

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Lösen auf einem Substrat (12) bereitgestellter elektronischer Bauteile (14) umfasst eine Strahlenquelle (26) zum Emittieren eines Bearbeitungsstrahls (28) elektromagnetischer Strahlung. Eine Steuereinheit (ECU) ist dazu eingerichtet, den Bearbeitungsstrahl und ein in der Vorrichtung aufzunehmendes Substrat (12) mit zumindest einem elektronischen Bauteil (14) relativ zueinander zu bewegen, um ein zu lösendes elektronisches Bauteil (14) relativ zu dem Bearbeitungsstrahl zu positionieren. Der Bearbeitungsstrahl (28) ist dazu eingerichtet, durch das Substrat (12) hindurch auf einen Bestrahlungsbereich (30) zwischen dem Substrat (12) und dem zu lösenden elektronischen Bauteil (14) einzuwirken, um das zu lösende elektronische Bauteil (14) von dem Substrat (12) zumindest teilweise zu lösen, wobei zumindest eine Breite oder ein Durchmesser des Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) im Wesentlichen zumindest einer Breite oder Kantenlänge einer dem Substrat (12) zugewandten Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht.

Description

Hintergrund
Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile mittels einer Strahlenquelle beschrieben.
Beim Übertragen elektronischer Bauteile, insbesondere beim Übertragen vereinzelter elektronischer Bauteile, besteht allgemein das Problem, dass diese einer kontinuierlichen Miniaturisierung unterworfen sind, sodass deren Handhabung erschwert wird, beispielsweise beim Aufnehmen der elektronischen Bauteile von einem Trägersubstrat, und die Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit kontinuierlich steigen.
Stand der Technik
Zum Vereinzeln von Chips werden üblicherweise Wafer auf eine Trägerfolie aufgebracht und anschließend durch ein Trennverfahren, wie beispielsweise ein Sägeprozess, in einzelne Chips aufgetrennt.
Um die vereinzelten Chips von der Trägerfolie abzulösen, ist es bekannt, auf die Chips durch die Trägerfolie hindurch mittels einer Ausstoßeinrichtung, wie zum Beispiel einer Nadel, einem sogenannten „Die Ejector”, berührend einzuwirken und diese durch Anheben von der Trägerfolie abzulösen.
Die DE 690 01 797 T2 beschreibt eine Vorrichtung, in der Chips mittels Nadeln von einer Klebeschicht gelöst werden. Die Klebeschicht ist auf einer Maske angeordnet, durch die die Nadeln hindurch auf die Klebeschicht einwirken. Um das Lösen der Chips von der Klebeschicht zu vereinfachen, ist ferner eine Strahlenquelle vorgesehen, die die Klebeschicht durch Öffnungen in der Maske mit Ultraviolettstrahlung bestrahlt, die dazu geeignet ist, die Klebekraft der Klebeschicht zu verringern. Eine mit der Ultraviolettstrahlung bestrahlte Fläche der Klebeschicht ist auf einen Randabschnitt eines den zu lösenden Chip befestigenden Bereichs der Klebeschicht begrenzt.
Das Lösen auf einer Trägerfolie bereitgestellter Chips mittels einer Ausstoßeinheit, die durch die Trägerfolie auf die Chips einwirkt, beschreibt ein etabliertes Verfahren. Hierbei erfolgt das Lösen der Chips von der mit Klebstoff beschichteten Trägerfolie, indem die Trägerfolie mit einem darauf angeordneten Chip angehoben und dadurch verformt wird. So wird eine Zug- bzw. Schälspannung in Randbereichen des zu lösenden Chips induziert, die ein Ablösen desselben bewirkt. Dies setzt jedoch voraus, dass der Chip im Vergleich zu der Trägerfolie relativ starr ist, sodass eine auf die Trägerfolie einwirkende Nadel zwar die Trägerfolie dehnt, den zu lösenden Chip jedoch von derselben anhebt.
Ein derartiges Ablöseverfahren kann jedoch für verschiedene Anwendungen nicht genutzt werden. Beispielsweise kann die Handhabung elektronischer Bauteile problematisch sein, die sich gegenüber der Trägerfolie in ihrer Biegesteifigkeit kaum unterscheiden und daher nicht starr sondern flexibel sind. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Dicke der elektronischen Bauteile kleiner als 30 μm ist. Auch bei der Verarbeitung mechanisch empfindlicher elektronischer Bauteilen, wie beispielsweise von MEMS(engl. micro-electro-mechanical systems)-Bauteilen, oder sehr kleinen Bauteilen, die beispielsweise eine Kantenlänge kleiner als 0,2 mm aufweisen, kann die Anwendung eines derartigen Ablöseverfahren schwierig sein. Im Fall der Verwendung eines starren, die zu lösenden elektronischen Bauteile tragenden Trägersubstrats, kann ein solches Ablöseverfahren ebenfalls nicht genutzt werden, da die Nadeln den Träger durchdringen müssten, was nur schwer oder gar nicht möglich ist.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, auf einem Träger bereitgestellte Chips mittels einer Strahlenquelle berührungslos zu lösen. Ein gegenwärtiges Verfahren sieht dabei vor, einen Bearbeitungsstrahl mittels einer Ablenkeinheit und einer Fokussierlinse über eine Oberfläche des auf dem Träger bereitgestellten Chips zu führen und diesen dadurch zu erwärmen. Über den derart erwärmten Chip erfolgt eine Wärmeeintragung auf einen wärmelöslichen Klebstoff zwischen dem Chip und dem Träger, wodurch der Chip gelöst wird. Im Bereich der Oberfläche des Chips weist der Bearbeitungsstrahl einen Durchmesser auf, der geringer ist als eine Breite des zu lösenden Chips.
Die DE 101 17 880 B4 offenbart ein Verfahren, in dem Chips mittels Wärmeeintragung von einem starren Träger zumindest teilweise gelöst und daraufhin unter Verwendung einer Vakuumpipette auf ein Aufnahmesubstrat übertragen werden. Die Wärmeeintragung erfolgt mittels einer Strahlenquelle, die durch den Träger hindurch großflächig auf eine Klebstoffschicht auf dem Träger einwirkt.
Zu lösendes Problem
Die Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile bereitzustellen, die eine zuverlässige Handhabung der zu lösenden elektronischen Bauteile für verschiedene Anwendungen sicherstellen und insbesondre den Anforderungen bei der Verarbeitung von folienartigen elektronischen Bauteilen gerecht werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine schnelle und präzise Handhabung der auf dem Substrat bereitgestellten elektronischen Bauteile zu ermöglichen.
Hier vorgestellte Lösung
Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 15 vorgeschlagen.
Eine Vorrichtung zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile umfasst eine Strahlenquelle zum Emittieren eines Bearbeitungsstrahls elektromagnetischer Strahlung. Eine Steuereinheit der Vorrichtung ist dazu eingerichtet, mittels wenigstens eines Aktors den Bearbeitungsstrahl und das in der Vorrichtung aufzunehmende, zumindest ein elektronisches Bauteil tragende Substrat relativ zueinander zu bewegen, um ein zu lösendes elektronische Bauteil relativ zu dem Bearbeitungsstrahl zu positionieren. Der Bearbeitungsstrahl ist dazu eingerichtet, durch das Substrat hindurch auf das zu lösende elektronische Bauteil in einem Bestrahlungsbereich zwischen dem Substrat und dem zu lösenden elektronischen Bauteil einzuwirken, um das zu lösende elektronische Bauteil von dem Substrat zumindest teilweise zu lösen. In dem Bestrahlungsbereich weist der Bearbeitungsstrahl zumindest eine Breite oder einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen zumindest einer Breite oder einer Kantenlänge einer dem Substrat zugewandten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils entspricht.
Die hier beschriebene Vorrichtung zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile gewährleistet eine zuverlässige Handhabung von verschiedenen elektronischen Bauteilen, insbesondere von elektronischen Bauteilen, die besonders dünn, flexibel, klein, mechanisch empfindlich und/oder auf einem starren Substrat angeordnet sind.
Zudem ermöglicht die hier vorgeschlagene Lösung, dass der Bereich, in dem der Bearbeitungsstrahl auf das zu lösende elektronische Bauteil einwirkt, auf den Bestrahlungsbereich beschränkt ist, der sich entlang der gesamten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils erstreckt. Mit anderen Worten kann dadurch sichergestellt werden, dass der Bearbeitungsstrahl auf die Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils nur innerhalb des Bestrahlungsbereichs einwirkt. Dadurch kann eine Beeinflussung der an das zu lösende elektronische Bauteil angrenzenden elektronischen Bauteile durch die Energieeintragung mittels des Bearbeitungsstrahls vermindert werden. Der daraus resultierende präzise Energieeintrag mittels des Bearbeitungsstrahls kann ein unerwünschtes Lösen der angrenzenden elektronischen Bauteile verhindern und dadurch die Genauigkeit bei der Handhabung elektronischer Bauteile verbessern.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen kann der Bearbeitungsstrahl zudem gleichmäßig und gleichzeitig großflächig auf den Bestrahlungsbereich einwirken. So kann die Zeit einer für das Lösen der elektronischen Bauteile erforderlichen Energieeintragung mittels des Bearbeitungsstrahls deutlich reduziert werden.
Ausgestaltungen und Eigenschaften
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile. Unter einem elektronischen Bauteil werden insbesondere (elektronische) Halbleiterbauteile verstanden, die auch als „Chip” oder „Die” bezeichnet werden. Ein derartiges Bauteil hat in der Regel eine prismatische Gestalt mit mehreren Mantelflächen sowie zwei (untere und obere) Kontaktflächen in Form eines Polygons, insbesondere eines Rechtecks. Die dem Substrat zugewandte Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils kann, beispielsweise wenn diese rechteckig ausgebildet ist, eine erste, maximale Breite oder Kantenlänge und eine zweite, minimale Breite oder Kantenlänge aufweisen. Entsprechend kann ein Querschnitt des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich, beispielsweise wenn dieser eine elliptische Form aufweist, eine erste, maximale Breite oder einen ersten, maximalen Durchmesser, insbesondere einen Ellipsendurchmesser, und eine zweite, minimale Breite oder einen zweiten, minimalen Durchmesser aufweisen. Die erste Breite oder der erste Durchmesser des Bearbeitungsstrahls entspricht dabei vorzugweise der ersten Breite oder Kantenlänge der Kontaktfläche, und die zweite Breite oder der zweite Durchmesser des Bearbeitungsstrahls entspricht der ersten Breite oder Kantenlänge der Kontaktfläche.
Das in der Vorrichtung aufzunehmende Substrat ist dafür vorgesehen, zumindest ein elektronisches Bauteil aufzunehmen. Die auf dem Substrat anzuordnenden elektronischen Bauteile können starr ausgebildet sein. Weiterhin ermöglicht die hier beschriebene Vorrichtung die Verarbeitung von folienartigen elektronischen Bauteilen, d. h. von elektronischen Bauteilen mit geringer Biegesteifigkeit.
Das Substrat kann eine starre Platte sein und ein Material aus Glas, Glaskeramik und/oder Kunststoff aufweisen. In einer Variante kann das Substrat eine geringe Biegesteifigkeit aufweisen, d. h. flexibel ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Substrat in Form einer mit einem Haftklebstoff beschichteten Folie breitgestellt sein. Im Fall eines flexibel ausgebildeten Substrats kann die Vorrichtung ferner eine Aufnahme für das Substrat umfassen, die in Form eines Rahmenbauteils bereitgestellt sein kann. Dabei kann das Substrat in dem Rahmenbauteil eingespannt sein, sodass das zumindest eine auf dem Substrat angeordnete elektronische Bauteil eben fixiert ist. Beispielsweise kann das Rahmenbauteil starr ausgebildet sein, wobei das Substrat mit diesem verklebt oder darin kraftschlüssig gehalten werden kann.
Das in der Vorrichtung aufzunehmende Substrat weist vorzugsweise ein für den Bearbeitungsstrahl transparentes Material auf. Transparent im Sinne der vorliegenden Offenbarung bedeutet, dass das Substrat für einen Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung durchlässig ist. Dieser Wellenlängenbereich kann beispielsweise in einem Ultraviolett-Wellenlängenbereich, in einem sichtbaren Wellenlängenbereich, in einem Infrarot-Wellenlängenbereich und/oder in einem anderen Wellenlängenbereich liegen. Eine derart transparente Ausgestaltung des Substrats ermöglicht, dass eine Absorption des durch das Substrat geleiteten Bearbeitungsstrahls vermieden oder reduziert werden kann, um eine unerwünschte Wärmeeintragung in das Substrat zu vermeiden.
Die Strahlenquelle ist zum Emittieren des Bearbeitungsstrahls vorgesehen, der durch das Substrat hindurch geleitet wird. In einer dem Substrat entsprechenden Weise umfasst der Bearbeitungsstrahl vorzugsweise eine elektromagnetische Strahlung, für die das Substrat durchlässig ist. Hierzu kann der Bearbeitungsstrahl elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Infrarot-Wellenlängenbereich, sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder Ultraviolett-Wellenlängenbereich umfassen. Beispielsweise kann der Bearbeitungsstrahl elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich kurzwelliger Infrarot-Strahlung aufweisen, d. h. in einem Wellenlängenbereich von 780 nm bis 1400 nm. Die Strahlenquelle kann ein Laser sein, insbesondere ein Faser-Laser, der einen Bearbeitungsstrahl mit einem Durchmesser von 6 bis 9 mm emittiert und eine gepulste oder ungepulste Betriebsart aufweist. Der Laser kann eine Ausgangsleistung von 50 Watt aufweisen, wobei die Energie pro Impuls 0,8 bis 1 mJ und die Zeitdauer eines Impulses 100 bis 300 ms betragen kann. Alternativ kann die Zeitdauer eines Impulses einen anderen Wert aufweisen, beispielsweise 10 bis 30 ms, und in Abhängigkeit des zu lösenden elektronischen Bauteils und/oder der Verbindung zwischen dem zu lösenden elektronischen Bauteil und dem Substrat eingestellt werden.
Die Strahlenquelle kann ferner dazu eingerichtet sein, mittels einer durch den Bearbeitungsstrahl in dem Bestrahlungsbereich induzierten Wärmeintragung die Verbindung zwischen dem zu lösenden elektronischen Bauteil und dem Substrat zumindest teilweise zu lösen. Die zu lösende Verbindung, die ein Fixieren des zumindest einen elektronischen Bauteils auf der zweiten Seite des Substrats sicherstellt, kann als Klebstoffverbindung in Form einer Klebeschicht bereitgestellt sein, die in dem Bestrahlungsbereich, insbesondere entlang der gesamten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils, angeordnet ist. Die Klebeschicht umfasst vorzugsweise einen Klebstoff, insbesondere einen wärmelöslichen Klebstoff, d. h. einen Klebstoff, der bei Erwärmung seine Haft- bzw. Klebeeigenschaften verliert bzw. stark verringert. Die Klebeschicht ist vorzugsweise in Form einer Klebstofffolie bereitgestellt, welche sich zumindest abschnittsweise entlang der zweiten Seite des Substrats erstreckt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Klebeschicht eine Blasenbildungsschicht umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, unter Einwirkung des Bearbeitungsstrahls einen Volumenzuwachs zu erfahren, beispielsweise durch eine Blasenbildung in der Blasenbildungsschicht, wodurch ein Lösen der auf dem Substrat angeordneten elektronischen Bauteile ermöglicht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung weiterhin eine Blende umfassen, die mit einer Durchgangsöffnung versehen ist und im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls an einer ersten Seite des in der Vorrichtung aufzunehmenden Substrats angeordnet ist, die entgegengesetzt zu einer das zumindest eine elektronische Bauteil tragenden zweiten Seite des aufzunehmenden Substrats ist. Der Bearbeitungsstrahl kann dazu eingerichtet sein, durch die Durchgangsöffnung der Blende und durch das Substrat hindurch auf das zu lösende elektronische Bauteil in dem Bestrahlungsbereich einzuwirken. Entsprechend kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, mittels des wenigstens einen Aktors die Blende und das Substrat relativ zueinander zu bewegen, um das zu lösende elektronische Bauteil relativ zu der Durchgangsöffnung der Blende und/oder dem Bearbeitungsstrahl zu positionieren. In dem Bestrahlungsbereich kann ein Querschnitt des aus der Durchgangsöffnung austretenden Bearbeitungsstrahls im Wesentlichen der dem Substrat zugewandten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils entsprechen. Dies hat den Effekt, dass der Bearbeitungsstrahl gleichmäßig und gleichzeitig auf den gesamten Bestrahlungsbereich einwirkt, der sich zwischen dem zu lösenden elektronischen Bauteil und dem Substrat erstreckt. So kann die Zeit der für das Lösen der elektronischen Bauteile erforderlichen Energieeintragung mittels des Bearbeitungsstrahls weiter reduziert werden.
Die Blende ist im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls vor dem Substrat angeordnet. In einer Variante kann die Blende an der ersten Seite des in der Vorrichtung aufzunehmenden Substrats angeordnet und in Form einer starren Platte ausgebildet sein. Die Blende ist bevorzugt dazu eingerichtet, den Bearbeitungsstrahl zu formen. Ein Formen des Bearbeitungsstrahls im Sinne der vorliegenden Offenbarung bedeutet, dass der Bearbeitungsstrahl in seiner Querschnittsform, d. h. die Kontur des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls, angepasst wird. Mit anderen Worten kann die Blende zur Anpassung des Bearbeitungsstrahls an die Form und/oder Größe des zu lösenden elektronischen Bauteils bereitgestellt sein. Um eine aufwandsreduzierte Konfigurierbarkeit der Vorrichtung bzw. eine Anpassung an unterschiedliche zu lösenden elektronische Bauteile zu erreichen, kann die Blende in der Vorrichtung lösbar befestigt sein, sodass die Blende einfach ausgetauscht werden kann.
Die in der Blende ausgebildete Durchgangsöffnung erstreckt sich vorzugsweise in Richtung des Bearbeitungsstrahls und/oder in einer Dickenrichtung der Blende. Die Durchgangsöffnung kann mit einer zylindrischen oder prismatischen Gestalt ausgebildet sein, wobei Seitenwände der Durchgangsöffnung parallel zueinander angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Durchgangsöffnung der Blende in ihrem Querschnitt der Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils. Die Blende ist vorzugsweise derart in der Vorrichtung angeordnet, dass die Durchgangsöffnung mittig zu dem Bearbeitungsstrahl ausgerichtet ist. Mit anderen Worten kann eine Mittellängsachse der Durchgangsöffnung konzentrisch zu dem Bearbeitungsstrahl angeordnet sein. Um die Vorrichtung einfach an die Verarbeitung unterschiedlicher zu lösender elektronischer Bauteile anzupassen, kann der Querschnitt der Durchgangsöffnung der Blende weiterhin variabel einstellbar sein.
Der durch die Strahlenquelle emittierte Bearbeitungsstrahl wird durch die Durchgangsöffnung der Blende geleitet. Die Blende weist dabei vorzugsweise ein für den Bearbeitungsstrahl nicht transparentes Material auf, sodass der Bearbeitungsstrahl die Blende ausschließlich entlang der Durchgangsöffnung passiert. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Bearbeitungsstrahl im Bereich der Blende im Wesentlichen konzentrisch zu der Durchgangsöffnung angeordnet. Weiterhin kann der Bearbeitungsstrahl im Bereich der Blende parallelgerichtet sein.
Auf einer dem Substrat abgewandten Seite, d. h. einer in Richtung des Bearbeitungsstrahls vorderen Seite der Blende, kann die Blende eine durch den Bearbeitungsstrahl bestrahlte Bestrahlungsfläche aufweisen. Die Bestrahlungsfläche kann derart ausgebildet sein, dass der Querschnitt der Durchgangsöffnung vollständig darin angeordnet ist. In einem Bereich, in dem die Bestrahlungsfläche nicht mit dem Querschnitt der Durchgangsöffnung zusammenfällt, kann die Blende einen Teil des Bearbeitungsstrahls absorbieren und/oder reflektieren. Entsprechend kann die Blende dazu eingerichtet sein, den Bearbeitungsstrahl zu formen, sodass sichergestellt werden kann, dass der Querschnitt des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich im Wesentlichen der Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils entspricht.
In einer Weiterentwicklung kann die Vorrichtung ferner eine Strahlenanpassungseinheit umfassen, durch die der Bearbeitungsstrahl geleitet wird und die dazu eingerichtet sein kann, den Strahlengang des Bearbeitungsstrahls zu verändern, den Bearbeitungsstrahl zu fokussieren und/oder ein Intensitätsprofil des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich zu formen. Die Strahlenanpassungseinheit kann im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls zwischen der Strahlenquelle und der Blende angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Strahlenanpassungseinheit in Richtung des Bearbeitungsstrahls unmittelbar vor der Blende angeordnet. Die Strahlenanpassungseinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, den Bearbeitungsstrahl parallel zu richten und/oder einen Querschnitt, insbesondere einen Durchmesser bzw. eine Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls variabel einzustellen. Die Strahlenanpassungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls einzustellen, wobei Seitenverhältnisse von Konturlinien des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls im Wesentlichen beibehalten werden. Mit anderen Worten kann die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls mittels der Strahlenanpassungseinheit verändert werden, wohingegen die Querschnittsform des Bearbeitungsstrahls im Wesentlichen beibehalten wird. In einer Variante kann der auf die Blende fallende Bearbeitungsstrahl durch die Strahlenanpassungseinheit in seinem Querschnitt, insbesondere in seinem Durchmesser angepasst werden, sodass die durch den Bearbeitungsstrahl bestrahlte Bestrahlungsfläche auf der Blende variabel eingestellt werden kann. Die Bestrahlungsfläche ist bevorzugt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser der Bestrahlungsfläche durch die Strahlenanpassungseinheit variiert werden kann. Die Strahlenanpassungseinheit kann dabei sicherstellen, dass zum einen der Bearbeitungsstrahl die Blende entlang des gesamten Querschnitts der Durchgangsöffnung passiert, und zum anderen der durch die Blende absorbierte und/oder reflektierte Teil des Bearbeitungsstrahls reduziert wird. Mit anderen Worten kann der Bearbeitungsstrahl mittels der Strahlenanpassungseinheit an den Querschnitt der Durchgangsöffnung der Blende angepasst werden.
Zum Einstellen des Bearbeitungsstrahls kann die Strahlenanpassungseinheit eine verstellbare erste Linseneinheit und eine verstellbare zweite Linseneinheit umfassen, wobei die erste Linseneinheit eine positive Brechkraft und die zweite Linseneinheit eine negative Brechkraft aufweist. Die erste und zweite Linseneinheit können jeweils mehrere optische Elemente, wie beispielsweise Linsen, umfassen, die relativ zueinander verstellbar sein können. Die erste und zweite Linseneinheit können dabei derart verstellbar sein, dass ein Abstand zwischen der ersten Linseneinheit und der zweiten Linseneinheit eingestellt werden kann.
Die Strahlenanpassungseinheit kann in Form einer Strahlenreduziereinheit ausgebildet sein, in der der Bearbeitungsstrahl zunächst durch die erste Linseneinheit und danach durch die zweite Linseneinheit geleitet wird. Alternativ kann die Strahlenanpassungseinheit in Form einer Strahlenerweiterungseinheit ausgebildet sein, in der der Bearbeitungsstrahl zunächst durch die zweite Linseneinheit und danach durch die erste Linseneinheit geleitet wird.
In einer Variante der Vorrichtung kann die Strahlenanpassungseinheit im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls hinter der Blende angeordnet sein, wobei die Blende im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls unmittelbar hinter der Strahlenquelle angeordnet sein kann. Diese Ausführungsform weist den vorteilhaften Effekt auf, dass die Strahlenanpassungseinheit einen einfachen Aufbau aufweisen kann. Beispielsweise kann durch die Anordnung der Blende im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls unmittelbar hinter der Strahlenquelle der Bearbeitungsstrahl zunächst geformt werden, d. h. in seiner Querschnittsform angepasst werden, bevor dieser die Strahlenanpassungseinheit passiert. Um daraufhin den Querschnitt des Bearbeitungsstrahls, insbesondere die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls, an das zu lösende elektronische Bauteil anzupassen, kann der Bearbeitungsstrahl durch die Strahlenanpassungseinheit geleitet werden. Hierzu kann die Strahlenanpassungseinheit eine verstellbare erste Linseneinheit mit positiver Brechkraft aufweisen, die in Form einer Fokussierlinse ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Strahlenanpassungseinheit aus der Fokussierlinse bestehen. Die erste Linseneinheit kann derart verstellbar sein, dass diese entlang der Strahlenrichtung des Bearbeitungsstrahls bewegbar ist, um den Querschnitt, insbesondere die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich einzustellen, sodass die zumindest eine Breite oder der zumindest eine Durchmesser des Bearbeitungsstrahls der zumindest einen Breite oder Kantenlänge des zu lösenden elektronischen Bauteils entspricht oder der Querschnitt des Bearbeitungsstrahls im Wesentlichen der Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils entspricht.
Die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereichs kann dabei durch einen Abstand der Fokussierlinse zu dem Substrat eingestellt werden. Beispielsweise kann die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich vergrößert werden, wenn der Abstand zwischen der Fokussierlinse der Strahlenanpassungseinheit und dem Substrat verkleinert wird. Entsprechend kann die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich verkleinert werden, wenn der Abstand zwischen der Fokussierlinse der Strahlenanpassungseinheit und dem Substrat vergrößert wird.
Weiterhin kann die Vorrichtung eine Umlenkeinheit umfassen, die in dem Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls angeordnet und dazu eingerichtet sein kann, den Bearbeitungsstrahl umzulenken, beispielsweise um einen Winkel von 90°. Mit anderen Worten kann die Umlenkeinheit dazu dienen, den Strahlengang des Bearbeitungsstrahls zu verändern. Hierzu kann die Umlenkeinheit in Form eines Umlenkspiegels bereitgestellt sein, der im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls angeordnet sein kann. Beispielsweise kann der Umlenkspiegel zwischen der Strahlenquelle und der Blende, zwischen der Strahlenquelle und der Strahlenanpassungseinheit, zwischen dem Substrat und der Blende oder zwischen der Blende und der Strahlenanpassungseinheit angeordnet sein. Der Einsatz einer Umlenkeinheit ermöglicht einen kompakten und dadurch platzsparenden Aufbau der Vorrichtung.
In einer Weiterentwicklung kann die Vorrichtung eine Bilddatenerfassungseinheit zum Erfassen von Bilddaten zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils umfassen. Die Bilddatenerfassungseinheit weist vorzugweise eine optische Achse auf, die mit einer sich in einer Z-Richtung erstreckenden Längsachse der Durchgangsöffnung der Blende zusammenfällt. Unter einer Längsachse der Durchgangsöffnung wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung jedwede Achse, entlang derer sich die Durchgangsöffnung erstreckt und die innerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet ist, und vorzugsweise die Mittellängsachse der Durchgangsöffnung verstanden. Die Bilddatenerfassungseinheit kann dabei die Bilddaten zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils für die Steuereinheit zur Verfügung stellen.
Entsprechend kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, mittels des wenigstens einen Aktors das zu lösende elektronische Bauteil relativ zu der Durchgangsöffnung der Blende in Abhängigkeit der durch die Bilddatenerfassungseinheit erfassten Bilddaten zu positionieren. In einer Variante kann der wenigstens eine Aktor dazu eingerichtet sein, das Substrat mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil und die Blende relativ zueinander in einer X- und/oder Y-Richtung zu bewegen und/oder um eine sich entlang der Z-Richtung erstreckenden Achse zu schwenken.
Im Sinne der vorliegenden Offenbarung entsprechen die X-, Y- und Z-Richtungen Vektoren, die nicht koplanar, d. h. linear unabhängig und vorzugsweise jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind.
Um ein Ablösen der durch den Bearbeitungsstrahl auf dem Substrat aufgenommenen elektronischen Bauteile sicherzustellen, kann die Vorrichtung weiterhin eine Aufnahmeeinheit, insbesondere einen Vakuumgreifer aufweisen. Die Aufnahmeeinheit kann dazu eingerichtet sein, die durch den Bearbeitungsstrahl zumindest teileweise gelösten elektronischen Bauteile von dem Substrat abzulösen und dadurch aufzunehmen. Ferner kann die Aufnahmeeinheit die elektronischen Bauteile in einem Zwischenspeicher, beispielsweise in Form eines weiteren Substrats, eines Bauteilgurts oder einer Trägerschale, insbesondere nicht-gebondet, d. h. wieder entnehmbar, ablegen. Alternativ kann die Aufnahmeeinheit dazu eingerichtet sein, die aufgenommenen elektronischen Bauteile um 180° um ihre Längs- oder Querachse zu wenden, bevor diese an eine weitere Aufnahmeeinheit übergeben werden. Die Vorrichtung kann ferner eine Transporteinheit für den Zwischenspeicher aufweisen, die den Zwischenspeicher in eine Richtung bewegt, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Aufnahmeeinheit ist.
Hier wird ferner ein Verfahren zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile beschrieben. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens des Substrats mit einer zumindest ein elektronisches Bauteil tragenden Seite. Weiterhin erfolgt ein Emittieren eines Bearbeitungsstrahls elektromagnetischer Strahlung, der dazu geeignet ist, das zumindest eine elektronische Bauteil von dem Substrat zumindest teilweise zu lösen. Weiterhin erfolgt ein Bewegen des Substrats mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil und des Bearbeitungsstrahls relativ zueinander, sodass ein zu übertragendes elektronisches Bauteil relativ zu dem Bearbeitungsstrahl positioniert wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf das zu lösende elektronische Bauteil in einem Bestrahlungsbereich zwischen dem Substrat und dem zu lösenden elektronischen Bauteil mittels des Bearbeitungsstrahls eingewirkt. Der Bearbeitungsstrahl wird durch das Substrat hindurch geleitet, sodass das zu lösende elektronische Bauteil von dem Substrat zumindest teilweise gelöst wird. Zumindest eine Breite oder ein Durchmesser des Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich entspricht dabei im Wesentlichen zumindest einer Breite oder einer Kantenlänge der dem Substrat zugewandten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils.
In einer Weiterentwicklung kann das Verfahren ferner folgende Schritte aufweisen:

– Leiten des Bearbeitungsstrahls durch eine Durchgangsöffnung einer Blende, sodass ein Querschnitt des aus der Durchgangsöffnung austretenden Bearbeitungsstrahls in dem Bestrahlungsbereich im Wesentlichen einer dem Substrat zugewandten Kontaktfläche des zu lösenden elektronischen Bauteils entspricht;
– Einstellen des Bearbeitungsstrahls, insbesondere eines Durchmessers oder einer Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls im Bereich der Blende oder des Bestrahlungsbereichs, mittels einer Strahlenanpassungseinheit;
– Parallelrichten des Bearbeitungsstrahls mittels der Strahlenanpassungseinheit, sodass der Bearbeitungsstrahl derart durch die Durchgangsöffnung der Blende hindurch geleitet wird, dass dieser im Bereich der Durchgangsöffnung parallelgerichtet und/oder konzentrisch zu der Durchgangsöffnung ist; und/oder
– Erfassen von Bilddaten zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils, wobei der Schritt des Bewegens des Substrats und des Bearbeitungsstrahls relativ zueinander in Abhängigkeit der erfassten Bilddaten erfolgt, und wobei das Substrat und die Blende relativ zueinander in einer X- und/oder Y-Richtung bewegt werden und/oder um eine Achse in einer Z-Richtung, die parallel zu einer Längsachse der Durchgangsöffnung der Blende ist, geschwenkt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten werden für einen Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung aus nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnung deutlich. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile.
2 zeigt eine Schnittansicht auf eine in 1 eingezeichnete Schnittebene A-A.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 gezeigten Vorrichtung.
4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lösen auf einem Substrat bereitgestellter elektronischer Bauteile.
5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Entnahmevorrichtung zum Aufnehmen gelöster elektronischer Bauteile von einem Substrat.
6 zeigt eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Entnahmevorrichtung zum Aufnehmen gelöster elektronischer Bauteile von einem Substrat.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsvarianten
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Lösen auf einem Substrat 12 bereitgestellter elektronischer Bauteile 14 gezeigt. Das Substrat 12 ist in Form einer starren Platte mit einer erste Seite 16 und einer dazu entgegengesetzten, die elektronischen Bauteile 14 tragenden zweiten Seite 18 ausgebildet, wobei sich das Substrat 12 entlang einer X- und Y-Richtung erstreckt. Auf der zweiten Seite 18 des Substrats 12 sind mehrere vereinzelte elektronische Bauteile 14 angeordnet. Das Substrat 12 wird in einer Aufnahme 20 gehalten, die einen ersten Linearantrieb LA1 und einen Drehantrieb DA umfasst. Eine Steuereinheit ECU der Vorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, das Substrat 12 mittels des ersten Linearantriebs LA1 entlang einer X- und Y-Achse kontrolliert zu bewegen und mittels des Drehantriebs DA um eine sich in einer Z-Richtung erstreckenden Achse kontrolliert zu schwenken, um ein zu lösendes elektronisches Bauteil 14 auf dem Substrat 12 relative zu einer Blende 22 zu positionieren.
Die Blende 22 ist in Form einer starren Platte ausgebildet, die parallel und beanstandet zu der ersten Seite 16 des Substrats 12 angeordnet ist. In einem annähernd mittigen Bereich ist die Blende 22 mit einer sich in einer Dickenrichtung der Blende 22 erstreckenden Durchgangsöffnung 24 versehen. Die Durchgangsöffnung 24 weist eine sich in der Z-Richtung erstreckende Mittellängsachse M auf und ist quaderförmig ausgebildet. Die Blende 22 kann ferner mittels einer hier nicht gezeigten weiteren Aufnahme lösbar in der Vorrichtung 10 befestigt sein.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Strahlenquelle 26 zum Emittieren eines Bearbeitungsstrahls 28 elektromagnetischer Strahlung, der dazu geeignet ist, die auf dem Substrat 12 aufgenommenen elektronischen Bauteile 14 von dem Substrat 12 zu lösen. Der Bearbeitungsstrahl 28 wird durch die Durchgangsöffnung 24 der Blende 22 und durch das Substrat 12 hindurch geleitet, um auf das zu lösende elektronische Bauteil 14 in einem Bestrahlungsbereich 30 zwischen dem Substrat 12 und dem zu lösenden elektronischen Bauteil 14 einzuwirken. Hierzu umfasst das Substrat 12 ein für den Bearbeitungsstrahl 28 transparentes Material.
Im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls 28 zwischen der Blende 22 und der Strahlenquelle 26 umfasst die Vorrichtung 10 ferner eine Strahlenanpassungseinheit 32 und einen Umlenkspiegel 34, wobei der Umlenkspiegel 34 in Richtung des Bearbeitungsstrahls 28 vor der Strahlenanpassungseinheit 32 angeordnet ist.
In einem ersten Bereich 36 des Bearbeitungsstrahls 28 tritt der Bearbeitungsstrahl 28 in Form elektromagnetischer Strahlung, die beispielsweise einen Wellenlängenbereich von 780 nm bis 1400 nm aufweisen kann, aus der Strahlenquelle 26 aus und wird in Richtung des Umlenkspiegels 34 in einer X-Richtung geleitet. Der Umlenkspiegel 34 ist dazu eingerichtet, den Bearbeitungsstrahl 28 um einen Winkel von 90° abzulenken, sodass der Bearbeitungsstrahl 28 in einem zweiten Bereich 38, der in Richtung des Bearbeitungsstrahls 28 hinter dem Umlenkspiegel 34 angeordnet ist, in einer Z-Richtung geleitet wird. Darauffolgend wird der Bearbeitungsstrahl 28 durch die Strahlenanpassungseinheit 32 geführt.
Die Strahlenanpassungseinheit 32 umfasst eine verstellbare erste Linseneinheit 40 und eine verstellbare zweite Linseneinheit 42, die jeweils mehrere optische Elemente aufweisen können. Die erste Linseneinheit 40 hat eine positive Brechkraft, wohingegen die zweite Linseneinheit 42 eine negative Brechkraft aufweist. Der Bearbeitungsstrahl 28 wird zunächst durch die erste Linseneinheit 40 positiver Brechkraft und danach durch die zweite Linseneinheit 42 negativer Brechkraft geleitet, wobei ein Querschnitt des Bearbeitungsstrahls 28 in dem zweiten Bereich 38 größer ist als in einem dritten Bereich 44 des Bearbeitungsstrahls 28, der in Richtung des Bearbeitungsstrahls 28 hinter der Strahlenanpassungseinheit 32 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform die Strahlenanpassungseinheit 32 in Form einer Strahlenreduziereinheit bereitgestellt. Die Strahlenanpassungseinheit 32 ist dazu eingerichtet ist, einen Querschnitt des Bearbeitungsstrahls 28, insbesondere eine Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28, variabel einzustellen und den Bearbeitungsstrahl 28 parallel zu richten. Hierzu umfasst die Strahlenanpassungseinheit 32 einen zweiten Linearantrieb LA2 zum Verstellen der ersten und der zweiten Linseneinheit 40, 42. Die Steuereinheit ECU ist dabei dafür vorgesehen, mittels des zweiten Linearantriebs LA2 die erste und die zweite Linseneinheit 40, 42 relativ zueinander entlang der Z-Achse kontrolliert zu bewegen, sodass ein Abstand d zwischen der ersten und der zweiten Linseneinheit 40, 42 eingestellt werden kann.
Gemäß 2, die eine Schnittansicht entlang der in 1 eingezeichneten Schnittebene A-A darstellt, trifft der Bearbeitungsstrahl 28 nach Durchlaufen der Strahlenanpassungseinheit 32 auf die Blende 22. Der durch den Bearbeitungsstrahl 28 bestrahlte Bereich der Blende 22 wird hier als Bestrahlungsfläche 46 bezeichnet. Die Bestrahlungsfläche 46 weist eine im Wesentlichen kreisförmige Form mit einem Durchmesser D1 auf. Die Durchgangsöffnung 24 der Blende 22 ist mit einem Querschnitt 48 in Form eines Rechtecks mit einer Diagonale D2 ausgebildet. Der Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 ist vollständig innerhalb der Bestrahlungsfläche 46 angeordnet, sodass der Durchmesser D1 der Bestrahlungsfläche 46 größer ist als die Diagonale D2 des Querschnitts 48 der Durchgangsöffnung 24. Wie in 1 und 2 gezeigt, wird durch die Durchgangsöffnung 24 nur ein Teil des Bearbeitungsstrahls 28 geleitet, der auf den Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 trifft. Der Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 entspricht in seiner Form im Wesentlichen der Kontaktfläche 52 des zu lösenden elektronischen Bauteils. Ein weiterer Teil 50 des Bearbeitungsstrahls 28, der nicht auf den Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 trifft, wird durch die Blende 22 absorbiert oder reflektiert. Dadurch erfolgt ein Formen des Bearbeitungsstrahls 28 mittels der Blende 22, bevor dieser auf den Bestrahlungsbereich 30 trifft. Demnach erfolgt zunächst ein Einstellen der Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 mittels der Strahlenanpassungseinheit 32, bevor dieser mittels der Blende 22 in seiner Form angepasst wird.
Die Strahlenanpassungseinheit 32 ist dazu eingerichtet, die Bestrahlungsfläche 46 auf der Blende 22 variabel einzustellen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Strahlenanpassungseinheit 32 die Bestrahlungsfläche 46 derart einstellt, dass die Bestrahlungsfläche 46 konzentrisch zu dem Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 ist und der Durchmesser D1 der Bestrahlungsfläche 46 größer ist als die Diagonale D2 des Querschnitts 48. Um die Energieeffizienz der Vorrichtung 10 zu verbessern, kann die Strahlenanpassungseinheit 32 derart gesteuert werden, dass der durch die Blende 22 absorbierte Teil 50 des Bearbeitungsstrahls 28 reduziert wird, während gleichzeitig eine Bestrahlung entlang des gesamten Querschnitts 48 der Durchgangsöffnung 24 sichergestellt wird. Hierzu kann beispielsweise eine Differenz zwischen dem Durchmesser D1 der Bestrahlungsfläche 46 und der Diagonale D2 der Querschnittsfläche 48 minimiert werden, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass der Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 vollständig innerhalb der Bestrahlungsfläche 46 angeordnet ist.
Wie in 1 gezeigt, trifft nur der durch den Querschnitt 48 der Durchgangsöffnung 24 geleitete Teil des Bearbeitungsstrahls 28 auf den Bestrahlungsbereich 30 zwischen dem Substrat 12 und dem zu lösenden elektronischen Bauteil 14. Dabei entspricht der Querschnitt des Bearbeitungsstrahls 28 in dem Bestrahlungsbereich 30 im Wesentlichen einer dem Substrat 12 zugewandten Kontaktfläche 52 des zu lösenden elektronischen Bauteils 14. In einem vierten Bereich 54 des Bearbeitungsstrahls 28, der im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls 28 zwischen dem Bestrahlungsbereich 30 und der Bestrahlungsfläche 46 auf der Blende 22 liegt, ist der Bearbeitungsstrahl 28 parallelgerichtet und konzentrisch zu der Durchgangsöffnung 24 angeordnet.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Bilddatenerfassungseinheit 56, die gegenüberliegend zu der zweiten Seite 18 des Substrats 12 angeordnet ist. Eine optische Achse O der Bilddatenerfassungseinheit 56 fällt mit der sich in der Z-Richtung erstreckenden Längsachse M der Durchgangsöffnung 24 der Blende 22 zusammen. Die Bilddatenerfassungseinheit 56 ist dazu eingerichtet, Bilddaten BD zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils 14 zu erfassen und für die Steuereinheit ECU zur Verfügung zu stellen. Aufbauend darauf ist die Steuereinheit ECU dazu eingerichtet, den ersten Linearantrieb LA1 und den Drehantrieb DA, mittels derer das Substrat 12 mit den elektronischen Bauteilen 14 beweget werden kann, in Abhängigkeit der durch die Bilddatenerfassungseinheit 52 erfassten Bilddaten BD zu steuern, um das zu lösende elektronische Bauteil 14 in der durch die Y-Achse und die X-Achse aufgespannten Ebene relativ zu der Durchgangsöffnung 24 der Blende 22 zu positionieren.
Die Vorrichtung 10 kann ferner einen hier nicht gezeigten Vakuumgreifer aufweisen, um die durch den Bearbeitungsstrahl 28 gelösten elektronischen Bauteile 14 von dem Substrat 12 aufzunehmen.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Bestrahlungsbereichs 30. Auf der zweiten Seite 18 des Substrats 12 ist zwischen dem Substrat und den elektronischen Bauteilen 14 eine Klebstofffolie 58 angeordnet, welche sich entlang der zweiten Seite 18 des Substrats 12 erstreckt. Die Klebstofffolie 58 umfasst einen wärmelöslichen Klebstoff, der eine Klebstoffverbindung zwischen der Kontaktfläche 52 der elektronischen Bauteile 14 und dem Substrat 12 ausbildet, um die elektronischen Bauteile 14 auf dem Substrat 12 zu fixieren. Wie in 3 gezeigt, erstreckt sich der Bestrahlungsbereich 30 entlang der gesamten Kontaktfläche 52 des zu lösenden Bauteils. Der in den Bestrahlungsbereich 30 einfallende Bearbeitungsstrahl 28 wird durch die Klebstoffschicht 54 und/oder durch die Kontaktfläche 52 des zu lösenden elektronischen Bauteils 14 absorbiert, wodurch die Energie des Bearbeitungsstrahls 28 in Wärme umgewandelt wird. Mit anderen Worten entsteht ein durch den Bearbeitungsstrahl 28 induzierter Wärmestrom Q . in die Klebstofffolie 58 in dem Bestrahlungsbereich 30. Die daraus resultierende Wärmeeintragung in die Klebstofffolie 58 bewirkt, dass der Klebstoff der Klebstofffolie 58 in dem Bestrahlungsbereich 30 seine Haft- bzw. Klebeeigenschaften verliert, wodurch ein Lösen der Klebstoffverbindung zwischen dem zu lösenden elektronischen Bauteil 14 und dem Substrat 12 erfolgt.
Bei der im Folgenden beschriebenen weiteren Ausführungsform werden für gleichartige bzw. gleich wirkende Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet. Die Komponenten, die in der weiteren Ausführungsform nicht erneut beschrieben sind, stimmen in ihren Merkmalen mit den Komponenten der vorangehend beschriebenen Ausführungsform überein.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Übertragen auf einem Substrat 12 bereitgestellter elektronischer Bauteile 14. Gegenüber der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ist die Blende 22 im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls 28 zwischen der Strahlenquelle 26 und dem Umlenkspiegel 34 angeordnet. Demnach trifft der Bearbeitungsstrahl 28, unmittelbar nachdem dieser in dem ersten Bereich 36 aus der Strahlenquelle 26 austritt, auf die Blende 22 und wird durch die Durchgangsöffnung 24 derselben geleitet. So wird der Bearbeitungsstrahl 28 durch die Blende 22 geformt und daraufhin über den Umlenkspiegel 34 zu der Strahlenanpassungseinheit 32 geleitet. Mit anderen Worten wird der Bearbeitungsstrahl 28 zunächst geformt, bevor die Größer des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 verkleinert wird. Entsprechend weist die Durchgangsöffnung 24 der Blende 22 im Vergleich zu der in 1 gezeigten Ausführungsform einen größeren Durchmesser auf. Beispielsweise kann die Durchgangsöffnung 24 einen Durchmesser von 8 mm aufweisen.
Die Durchgangsöffnung 24 ist mittig zu dem Bearbeitungsstrahl 28 ausgerichtet, sodass die Mittellängsachse M der Durchgangsöffnung 24 konzentrisch zu dem Bearbeitungsstrahl 28 und somit entlang der X-Achse angeordnet ist. In dem ersten Bereich 36 und in einem Bereich im Strahlenverlauf der Bearbeitungsstrahls 28 unmittelbar vor und nach dem Umlenkspiegel 34 ist der Bearbeitungsstrahl 28 parallelgerichtet. Die durch die Blende 22 geformte Form des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 wird dabei auch nach Passieren des Umlenkspiegels 34 und der Strahlenanpassungseinheit 32 im Wesentlichen beibehalten. Mit anderen Worten werden die Seitenverhältnisse der Konturlinien des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 im weiteren Strahlenverlauf, d. h. in dem zweiten und dritten Bereich 38, 44 des Bearbeitungsstrahls 28, im Wesentlichen beibehalten.
Die zweite Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich weiterhin von der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Strahlenanpassungseinheit 32 keine zweite Linseneinheit 42 aufweist und somit einen einfacheren Aufbau der Vorrichtung 10 ermöglicht.
Der Bearbeitungsstrahl 28 wird in der Strahlenanpassungseinheit 32 durch die erste Linseneinheit 40 geleitet, bevor dieser daraufhin auf den Bestrahlungsbereich 30 trifft. Die erste Linseneinheit 40 ist in Form einer Fokussierlinse bereitgestellt, die mittels des zweiten Linearantriebs LA2 entlang der Z-Achse relativ zu dem Substrat 12 bewegbar ist, um einen Abstand d' zwischen der ersten Linseneinheit 40 und dem Substrat 12 einzustellen. In dem dritten Bereich 44 des Bearbeitungsstrahls 28, der im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls 28 hinter der Strahlenanpassungseinheit 32 liegt, konvergiert der Bearbeitungsstrahl 28. Durch das Einstellen des Abstands d' kann die Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 in dem Bestrahlungsbereich 30 stufenlos eingestellt werden. Um eine kleinste Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls 28 in dem Bestrahlungsbereich 30 einzustellen, kann der Abstand d' so gewählt werden, dass dieser einer Brennweite der ersten Linseneinheit 40 entspricht.
In 5 ist eine Seitenansicht einer Entnahmevorrichtung zum Aufnehmen der von dem Substrat 12 gelösten elektronischen Bauteile 14 gezeigt. In dieser Darstellung ist die Vorrichtung 10 zum Lösen der auf dem Substrat 12 bereitgestellten elektronischen Bauteile 14 aus Übersichtsgründen nicht gezeigt. Die Entnahmevorrichtung umfasst eine Aufnahmeeinheit 60, die dazu eingerichtet ist, die gelösten elektronischen Bauteile 14 von dem Substrat 12 aufzunehmen und diese mittels einer Drehbewegung um die X-Achse um 180° zu wenden und an eine Übergabeposition für eine weitere Aufnahmeeinheit 62 zu transportieren. Hierzu ist die Aufnahmeeinheit 60 weiterhin dazu eingerichtet, entlang der Z-Achse bewegt zu werden. Die weitere Aufnahmeeinheit 62 ist dazu eingerichtet, die elektronischen Bauteile 14 an der Übergabeposition von der Aufnahmeeinheit 60 aufzunehmen und in einem Zwischenspeicher 64 abzulegen, wie in 6 gezeigt. Entsprechend ist die weitere Aufnahmeeinrichtung 62 entlang der Y-Achse und der Z-Achse bewegbar. Die Aufnahmeeinheit 60 und die weitere Aufnahmeeinheit 62 sind hier als Vakuumgreifer bereitgestellt.
6 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Entnahmevorrichtung. Die weitere Aufnahmeeinheit 62 nimmt die gelösten elektronischen Bauteile 14 von dem Substrat 12 auf und transportiert diese entlang der Y-Achse zu dem Zwischenspeicher 64. Der Zwischenspeicher 64 ist in dieser Ausführungsform als ein entlang der X-Achse, d. h. senkrecht zu der Bewegungsrichtung der weiteren Aufnahmeeinheit 62, bewegbarer Bauteilgurt bereitgestellt, auf dem die elektronischen Bauteile 14 wieder entnehmbar abgelegt werden. Der Zwischenspeicher 64 kann alternativ in Form eines entlang der X-Achse bewegbaren Transportbandes bereitgestellt sein, auf dem zumindest ein Aufnahmesubstrat oder eine Trägerschale zur Aufnahme mehrerer elektronischer Bauteile angeordnet sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69001797 T2 [0005]
DE 10117880 B4 [0009]

Claims

Vorrichtung (10) zum Lösen auf einem Substrat (12) bereitgestellter elektronischer Bauteile (14), die umfasst: – eine Strahlenquelle (26) zum Emittieren eines Bearbeitungsstrahls (28) elektromagnetischer Strahlung; – eine Steuereinheit (ECU), die dazu eingerichtet ist, mittels wenigstens eines Aktors (LA1, DA) den Bearbeitungsstrahl (28) und das in der Vorrichtung aufzunehmende, zumindest ein elektronisches Bauteil (14) tragende Substrat (12) relativ zueinander zu bewegen, um ein zu lösendes elektronisches Bauteil (14) relativ zu dem Bearbeitungsstrahl (28) zu positionieren, wobei der Bearbeitungsstrahl (28) durch das Substrat (12) hindurch auf das zu lösende elektronische Bauteil (14) in einem Bestrahlungsbereich (30) zwischen dem Substrat (12) und dem zu lösenden elektronischen Bauteil (14) einwirkt, um das zu lösende elektronische Bauteil (14) von dem Substrat (12) zumindest teilweise zu lösen, und zumindest eine Breite oder ein Durchmesser des Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) im Wesentlichen zumindest einer Breite oder einer Kantenlänge einer dem Substrat (12) zugewandten Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine Blende (22) umfasst, die mit einer Durchgangsöffnung (24) versehen ist und im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls (28) an einer ersten Seite (16) des in der Vorrichtung (10) aufzunehmenden Substrats (12) angeordnet ist, die entgegengesetzt zu einer das zumindest eine elektronische Bauteil (14) tragenden zweiten Seite (18) des aufzunehmenden Substrats (12) ist, wobei der Bearbeitungsstrahl (28) durch die Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) und durch das Substrat (12) hindurch auf das zu lösende elektronische Bauteil (14) in dem Bestrahlungsbereich (30) einwirkt, und ein Querschnitt des aus der Durchgangsöffnung (24) austretenden Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) im Wesentlichen der dem Substrat (12) zugewandten Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Substrat (12) ein für den Bearbeitungsstrahl (28) transparentes Material umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Strahlenquelle (26) dazu eingerichtet ist, mittels einer durch den Bearbeitungsstrahl (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) induzierten Wärmeeintragung eine Verbindung, insbesondere eine Klebstoffverbindung, zwischen dem zu lösenden elektronischen Bauteil (14) und dem Substrat (12) zu lösen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Bearbeitungsstrahl (28) elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Infrarot-Wellenlängenbereich, sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder Ultraviolett-Wellenlängenbereich umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Blende (22) in der Vorrichtung lösbar befestigt ist, die Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) in ihrem Querschnitt (48) der Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht, und/oder der Querschnitt (48) der Durchgangsöffnung (24) variabel einstellbar ist, um, insbesondere in seiner Querschnittsform, der Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) zu entsprechen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der der Bearbeitungsstrahl (28) im Bereich der Blende (22) parallelgerichtet und/oder konzentrisch zu der Durchgangsöffnung (24) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine Strahlenanpassungseinheit (32) umfasst, durch die der Bearbeitungsstrahl (28) geleitet wird und die dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungsstrahl (28) parallel zu richten und/oder einen Querschnitt des Bearbeitungsstrahls (28) in einem Bereich (44), der im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls (28) hinter der Strahlenanpassungseinheit (32) angeordnet ist, variabel einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Blende (22) im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls (28) hinter der Strahlenanpassungseinheit (32), oder die Blende (22) im Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls (28) zwischen der Strahlenquelle (26) und der Strahlenanpassungseinheit (32) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Strahlenanpassungseinheit (32) eine verstellbare erste Linseneinheit (40) und eine verstellbare zweite Linseneinheit (42) zum Einstellen des Bearbeitungsstrahls (28) umfasst, wobei die erste Linseneinheit (40) eine positive Brechkraft und die zweite Linseneinheit (42) eine negative Brechkraft aufweist, und wobei ein Abstand (d) zwischen der ersten Linseneinheit (40) und der zweiten Linseneinheit (42) einstellbar ist, oder die Strahlenanpassungseinheit (32) die verstellbare erste Linseneinheit (40) mit einer positiven Brechkraft zum Einstellen des Bearbeitungsstrahls (28) umfasst, wobei die erste Linseneinheit (40) derart verstellbar ist, dass diese entlang der Strahlenrichtung des Bearbeitungsstrahls (28) bewegbar ist, um den Querschnitt des Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Strahlenanpassungseinheit (32) in Form einer Strahlenreduziereinheit ausgebildet ist, in der der Bearbeitungsstrahl (28) zunächst durch die erste Linseneinheit (40) und danach durch die zweiten Linseneinheit (42) geführt wird, oder die Strahlenanpassungseinheit (32) in Form einer Strahlenerweiterungseinheit ausgebildet ist, in der der Bearbeitungsstrahl (28) zuerst durch die zweite Linseneinheit (42) und danach durch die erste Linseneinheit (40) geführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner eine Bilddatenerfassungseinheit (56) mit einer optische Achse (O) aufweist, die mit einer sich in einer Z-Richtung erstreckenden Längsachse (M) der Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) zusammenfällt, und dazu eingerichtet ist, Bilddaten (BD) zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) zu erfassen und für die Steuereinheit (ECU) zur Verfügung zu stellen, wobei die Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist, mittels des wenigstens einen Aktors (LA1, DA) das zu lösende elektronische Bauteil (14) relativ zu dem Bearbeitungsstrahl (28) und/oder der Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) in Abhängigkeit der durch die Bilddatenerfassungseinheit (56) erfassten Bilddaten (BD) zu positionieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei der der wenigstens eine Aktor (LA1, DA) dazu eingerichtet ist, das Substrat (12) mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil (14) und die Blende (22) relativ zueinander in einer X- und/oder Y-Richtung zu bewegen und/oder um eine sich entlang der Z-Richtung erstreckenden Achse zu schwenken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferne umfasst: – eine Aufnahmeeinheit, insbesondere einen Vakuumgreifer, zum Aufnehmen der von dem Substrat (12) gelösten elektronischen Bauteile (14), und/oder – eine Umlenkeinheit (34), die in dem Strahlenverlauf des Bearbeitungsstrahls (28) angeordnet und dazu eingerichtet ist, den Bearbeitungsstrahl (28) umzulenken.
Verfahren zum Lösen auf einem Substrat (12) bereitgestellter elektronischer Bauteile (14), das folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen des Substrats (12) mit einer zumindest ein elektronisches Bauteil (14) tragenden Seite (18); – Emittieren eines Bearbeitungsstrahls (28) elektromagnetischer Strahlung, der dazu geeignet ist, das zumindest eine elektronische Bauteil (14) von dem Substrat (12) zu lösen; und – Bewegen des Substrats (12) mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil (14) und des Bearbeitungsstrahls (28) relativ zueinander, sodass ein zu übertragendes elektronisches Bauteil (14) relativ zu dem Bearbeitungsstrahl (28) positioniert wird; – Einwirken auf das zu lösende elektronische Bauteil (14) in einem Bestrahlungsbereich (30) zwischen dem Substrat (12) und dem zu lösenden elektronischen Bauteil (14) mittels des Bearbeitungsstrahls (28), der durch das Substrat (12) hindurch geleitet wird, sodass das zu lösende elektronische Bauteil (14) von dem Substrat (12) zumindest teilweise gelöst wird, wobei zumindest eine Breite oder ein Durchmesser des Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) im Wesentlichen zumindest einer Breite oder einer Kantenlänge einer dem Substrat (12) zugewandten Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner die Schritte umfasst: – Leiten des Bearbeitungsstrahls (28) durch eine Durchgangsöffnung (24) einer Blende (24), sodass ein Querschnitt des aus der Durchgangsöffnung (24) austretenden Bearbeitungsstrahls (28) in dem Bestrahlungsbereich (30) im Wesentlichen einer dem Substrat (12) zugewandten Kontaktfläche (52) des zu lösenden elektronischen Bauteils (14) entspricht; – Einstellen des Bearbeitungsstrahls (28), insbesondere eines Durchmessers (D1) oder einer Größe des Querschnitts des Bearbeitungsstrahls (28) im Bereich der Blende (22) oder des Bestrahlungsbereichs (30), mittels einer Strahlenanpassungseinheit (32); – Parallelrichten des Bearbeitungsstrahls (28) mittels der Strahlenanpassungseinheit (32), sodass der Bearbeitungsstrahl (28) derart durch die Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) hindurch geleitet wird, dass dieser im Bereich der Durchgangsöffnung (24) parallelgerichtet und/oder konzentrisch zu der Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) ist; und/oder – Erfassen von Bilddaten (BD) zur Positionsbestimmung des zu lösenden elektronischen Bauteils (14), wobei der Schritt des Bewegens des Substrats (14) und des Bearbeitungsstrahls (28) relativ zueinander in Abhängigkeit der erfassten Bilddaten (BD) erfolgt, und wobei das Substrat (12) und die Blende (22) relativ zueinander in einer X- und/oder Y-Richtung bewegt werden und/oder um eine Achse in einer Z-Richtung, die parallel zu einer Längsachse (M) der Durchgangsöffnung (24) der Blende (22) ist, geschwenkt werden.