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Hintergrund
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Hier werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger zu einem Substrat beschrieben. Insbesondere wird eine Vorrichtung beschrieben, um das elektronische Bauteil von dem Träger beim Übertragen des elektronischen Bauteils auf dem Substrat zu positionieren. Aspekte der Vorrichtung sind sowohl in der Beschreibung, als auch in den Figuren und den Ansprüchen definiert.
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Beim Übertragen von elektronischen Bauteilen, insbesondere Chips (engl.: ”dies”) und insbesondere beim Übertragen von vereinzelten elektronischen Bauteilen besteht allgemein das Problem, dass die elektronischen Bauteile einer kontinuierlichen Miniaturisierung unterworfen sind, wobei die Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit der Platzierung beim Übertragen der elektronischen Bauteile von dem Träger zu dem Substrat kontinuierlich steigen.
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Stand der Technik
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Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Übertragen elektronischer Bauteile von einem ersten Träger zu einem zweiten Träger wird in der
DE 10 2011 017 218 A1 beschrieben.
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Die
WO 2012/171633 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Positionieren zu übertragender elektronischer Bauteile relativ zu einer Ausstoßeinrichtung. Dabei weist die Ausstoßeinrichtung einen Schieber für zumindest ein elektronisches Bauteil und ein den Schieber umgebendes Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen ersten lichtdurchlässigen Bereich aufweist. Ein die zu übertragenden elektronischen Bauteile bereitstellender erster Träger umfasst eine der Ausstoßeinrichtung zugewandte erste Seite und eine von der Ausstoßeinrichtung abgewandte zweite Seite, wobei auf der zweiten Seite eine Vielzahl der elektronischen Bauteile vorgesehen ist. Zumindest eine Bilddatenerfassungseinrichtung ist dazu eingerichtet, durch den ersten lichtdurchlässigen Bereich des Gehäuses hindurch Bilddaten einer Region zu erfassen, in der der Schieber mit dem wenigstens einen elektronischen Bauteil zu interagieren eingerichtet ist. Eine Steuerung ist dazu eingerichtet, aus den erfassten Bilddaten Positionsdaten des zu übertragenden elektronischen Bauteils zu ermitteln und aufgrund der Positionsdaten Steuerbefehle zu erzeugen. Zumindest ein erster Aktor ist dazu eingerichtet, den ersten Träger und die Ausstoßeinrichtung aufgrund der Steuerbefehle relativ zueinander zu bewegen, um einen Versatz zwischen einer Längsachse des Schiebers und einer Mittelachse des zu übertragenden elektronischen Bauteils zu verändern.
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Die
DE 103 49 847 B3 beschreibt eine Positioniervorrichtung und ein Positionierverfahren für die Übertragung elektronischer Bauteile. Dabei ist ein auf einer Trägerfolie angeordneter Halbleiter-Wafer oberhalb und parallel zu einem bandartigen Substrat angeordnet. Der Wafer kann mittels einer Waferhalterung innerhalb der Waferebene verschoben und zusätzlich um eine senkrecht zu der Waferebene stehende Rotationsachse gedreht werden. Eine Ausstoßeinrichtung umfasst eine Ausstechnadel, die mittels einer Bewegung nach unten auf die Rückseite eines abzulösenden Chips wirkt und diesen von der Trägerfolie ablöst. Der von der Trägerfolie abgelöste Chip wird dadurch auf eine Bondposition auf dem bandartigen Substrat abgelegt.
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Da ein ungenau platziertes elektronisches Bauteil in der Regel als Schlechtteil und somit als Ausschuss anzusehen ist, ist ein möglichst genaues Platzieren des Bauteils wünschenswert. Dabei führt sowohl ein ungenau übertragenes Bauteil als auch ein ungenau bereitgestelltes Substrat zu einem fehlerhaft platzierten Bauteil.
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Problem
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Somit besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um das Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger zu einem Substrat mit hoher Präzision und hoher Geschwindigkeit auszuführen.
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Vorgeschlagene Lösung
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger zu einem Substrat vorgeschlagen. Dabei umfasst die Vorrichtung eine Aufnahme für den auf einer ersten Seitenfläche Bauteile tragenden Träger, um diesen zu relativ zu einer Energiezuführeinrichtung in wenigstens einer Orientierung zu positionieren, sowie einen Träger-Stellantrieb, um den Träger relativ zu der Energiezuführeinrichtung zu positionieren. Die Energiezuführeinrichtung ist dazu eingerichtet, von einer zweiten Seitenfläche des in der Aufnahme befindlichen Trägers her Energie in Richtung der auf der ersten Seitenfläche befindlichen Bauteile durch den Träger hindurch abzugeben, um ein Absondern jeweils eines der Bauteile von dem Träger weg zu einem Übergangsträger hin zumindest zu unterstützen. Zwischen dem in der Aufnahme befindlichen Träger und dem Übergangsträger ist ein Ausrichtband mit Durchgangs-Öffnungen zum Aufnehmen von dem Träger abgesonderter Bauteile und zum Ausrichten dieser Bauteile angeordnet. Das Ausrichtband ist dazu eingerichtet, Bauteile in seine Durchgangs-Öffnungen zu einem Durchlass des Übergangsträgers zu transportieren. Der Durchlass des Übergangsträgers reicht von seiner dem Ausrichtband zugewandten Seite zu seiner einem Substrat zugewandten Seite, um an dem Durchlass des Übergangsträgers ein jeweiliges ausgerichtetes Bauteil in seiner erzielten Ausrichtung zu dem Substrat durchzulassen.
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Eigenschaften, Vorteile und Varianten
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Die hier offenbarte und beanspruchte Anordnung erlaubt, derzeit maximal mögliche Transferraten von ca. 20.000 bis 30.000 Bauteilen pro Stunde vom Träger auf das Substrat signifikant zu überschreiten. Mit der vorliegenden Anordnung ist eine schrittweise getaktete Förderbewegung des Substrat-(Band)es mit jeweiligem Positionserfassen, Abbremsen, Absetzen des Bauteils, und Wieder-Anfahren des Substrat-(Band)es, nicht mehr erforderlich. Vielmehr kann bei der vorliegenden Anordnung das Substrat-(Band) kontinuierlich gefördert werden, wobei zur exakten Positionierung des Bauteils auf dem Substrat-(Band) ein geringfügiges Verzögern/Beschleunigen des Substrat-(Band)es, und/oder ein minimales Verschieben des Übergangsträgers mit seinem Durchlass relativ zu dem Substrat-(Band) ausreichend ist, um das jeweilige Bauteil exakt an der vorgesehenen Stelle und in der korrekten Ausrichtung auf den auf dem Substrat-(Band) aufgebrachten Haftvermittler abzusetzen. In einer Variante wird das Substrat durch seinen Antrieb geringfügig verzögert oder beschleunigt, während der Übergangsträger nicht verschoben wird.
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Bei einer mit der vorliegenden Anordnung möglichen Transferrate von etwa 100.000 Bauteilen pro Stunde vom Träger auf das Substrat-(Band) ist eine Zykluszeit von etwa 36 ms pro Bauteil einzuhalten. Bei einer geforderten Platziergenauigkeit des Bauteils auf dem Substrat-(Band) von wenigen 10 μm kommt es darauf an, dass die vorliegende Anordnung zeitliche Schwankungen beim Ablösen des Bauteils vom Träger durch die Energiezuführeinrichtung ausgleichen kann, so dass diese keinen Einfluss auf die Platziergenauigkeit oder die Transferrate haben. Bei der vorliegenden Anordnung werden durch den optional auch positionierbaren Übergangsträger einerseits und das zu fördernde Ausrichtband andererseits die beiden Vorgänge (i) Ablösen des Bauteils vom Träger und (ii) Platzieren des Bauteils auf dem Substrat-(Band) voneinander entkoppelt. Durch das zeitlich und räumlich gesteuerte Zusammenspiel des positionierbaren Übergangsträgers mit seinem Durchlass für das Bauteil und das unabhängig davon die jeweiligen Bauteile zu dem Durchlass transportierende Ausrichtband ist mit der vorliegenden Anordnung sowohl eine hohe Transferrate als auch eine hohe Platziergenauigkeit erzielbar.
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Dieser Vorteil wirkt sich kostensenkend zum Beispiel bei der Herstellung von RFID-Transpondern aus. RFID-Transponder haben einen elektronischen Datenspeicher, der durch ein Lesegerät auszulesen ist, wenn sich der Transponder im Empfangsbereich des Lesegerätes befindet. Dazu haben der Transponder und das Lesegerät jeweils eine Antenne. Mit der vorliegenden Anordnung wird zur Herstellung des RFID-Transponders das Bauteil mit dem elektronischen Datenspeicher mit hoher Durchsatzrate korrekt auf den Anschlüssen der Antenne des RFID-Transponders platziert.
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Der Träger-Stellantrieb zum Positionieren des Trägers relativ zu der Energiezuführeinrichtung ist in einer Variante dazu eingerichtet und angesteuert, zur Positionierung des Trägers relativ zu der Energiezuführeinrichtung den Träger unmittelbar zumindest abschnittsweise kontinuierlich oder schrittweise zu fördern. In einer anderen Variante ist der Träger-Stellantrieb dazu eingerichtet und angesteuert, zur Positionierung des Trägers relativ zu der Energiezuführeinrichtung den Träger durch seine Aufnahme zumindest abschnittsweise kontinuierlich oder schrittweise zu fördern.
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Die Energiezuführeinrichtung kann als Wärmestrahler oder als Wärmeleitungsquelle ausgebildet sein. Die Energiezuführeinrichtung kann dabei die Gestalt einer (Infrarot-)Laserlichtquelle, einer Heißgasdüse, oder eines Heizstrahlelements haben. Dabei kann die Energiequelle dazu eingerichtet sein, den in der Aufnahme befindlichen Träger an seiner zweiten Seitenfläche zu berühren oder im Abstand zu der zweiten Seitenfläche des Trägers – zum Beispiel durch einen entsprechenden Stellantrieb oder eine entsprechende Justiereinrichtung – positionierbar zu sein.
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Der Übergangsträger ist in einer Variante mit einem Übergangsträger-Stellantrieb getrieblich gekoppelt. Dabei ist der Übergangsträger-Stellantrieb dazu eingerichtet, den Durchlass des Übergangsträgers relativ zu dem Substrat in einer oder mehreren Orientierungen zu positionieren.
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Das Ausrichtband ist in einer Variante als endloses Band mit einer Vielzahl Durchgangs-Öffnungen ausgestaltet. Das Ausrichtband der vorliegenden Anordnung hat in einer Variante die Gestalt einer endlosen Schlaufe. In einer anderen Variante hat das Ausrichtband die Gestalt einer kreisringförmigen oder tellerförmigen Scheibe, in deren Randbereich die Durchgangs-Öffnungen zum Aufnehmen von dem Träger abgesonderter Bauteile angeordnet sind. Dabei können die Durchgangs-Öffnungen mit Ausrichtstrukturen in Gestalt von Ecken, Spitzen und/oder Kanten zum Ausrichten der Bauteile ausgestaltet sein.
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Der Ort, an dem die Energiezuführeinrichtung Energie auf eines der Bauteile durch den Träger hindurch abgibt, so dass das jeweilige Bauteil in eine der Durchgangs-Öffnungen des Ausrichtbands gelangt, und der Durchlass des Übergangsträgers zu dem Substrat hin sind in einer Variante eine Strecke weit voneinander zu beabstanden. Diese Strecke ist so zu bemessen, dass ein in eine der Durchgangs-Öffnungen des Ausrichtbands hinein abgegebenes Bauteil sich an den Ausrichtstrukturen der jeweiligen Durchgangs-Öffnung des Ausrichtbands ausrichtet, während das Ausrichtband das Bauteil von diesem Ort zu dem Durchlass des Übergangsträgers transportiert.
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In einer Variante ist für das Substrat eine vorzugsweise seitliche oder unterstützende Führung vorgesehen, um das als fortlaufendes Band ausgestaltete Substrat an einer Übergabestelle für die Bauteile bei dem Durchlass des Übergangsträgers unter einem vordefinierten Winkel zu dem Ausrichtband vorbei zu führen. Dies erlaubt, das Substrat in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess mit den Bauteilen zu beschicken. Dabei kann das Substrat mit zumindest annähernd konstanter Geschwindigkeit, ohne anzuhalten, gefördert und dabei mit Bauteilen B beschickt werden. Zum einen wird so die Transferrate erhöht und zum anderen können die Bauteile weniger Beschleunigungs-/Verzögerungskräften ausgesetzt sein, so dass sie hach dem Absetzen auf dem Substrat präziser ihre einmal eingenommene Position beibehalten.
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In einer Variante ist aufstromseitig zu der Übergabestelle für die Bauteile relativ zu dem Pfad des Substrats ein Spender für einen auf das Substrat aufzubringenden Haftvermittler vorgesehen. Dieser Spender dient dazu, Eine entsprechend dosierte Menge Haftvermittler auf das Substrat abzugeben, um die an der Übergabestelle zu dem Substrat durch den Durchlass des Übergangsträgers durchgelassenen Bauteile an dem Substrat zu fixieren.
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In einer Variante ist der Ausrichtband-Antrieb dazu eingerichtet, das Ausrichtband im Wesentlichen spaltfrei zu dem Übergangsträger relativ zu diesem kontinuierlich oder schrittweise zu transportieren.
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In einer Variante der Vorrichtung ist eine Steuerung vorgesehen, um (i) die Energiezuführeinrichtung mit Steuersignalen zu beaufschlagen, (ii) den Trägerstellantrieb mit Steuersignalen zu beaufschlagen, (iii) den Ausrichtband-Antrieb mit Steuersignalen zu beaufschlagen, (iv) den Übergangsträger-Stellantrieb mit Steuersignalen zu beaufschlagen, (v) den Substrat-Antrieb mit Steuersignalen zu beaufschlagen, und/oder (vi) den Spender des Haftvermittlers mit Steuersignalen zu beaufschlagen. Die Steuerung ist dabei auch mit Signalen aus Sensoren zu speisen, die dazu eingerichtet sind, (i) eine von der Energiezuführeinrichtung abgegebene Energie zu erfassen, (ii) eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Trägerstellantriebs zu erfassen, (iii) eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Ausrichtband-Antriebs zu erfassen, (iv) eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Übergangsträger-Stellantriebs zu erfassen, (v) eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Substrat-Antriebs zu erfassen, und/oder (vi) eine Position eines auf das Substrat abgegebenen Haftvermittlers und/oder einen Abstand zweier auf das Substrat abgegebenen Haftvermittler zu erfassen. Im Übrigen wird ein Verfahren zum Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger zu einem Substrat offenbart und beansprucht.
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Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – Aufnehmen eines auf einer ersten Seitenfläche Bauteile tragenden Träger, um diesen zu relativ zu einer Energiezuführeinrichtung in wenigstens einer Orientierung zu positionieren,
- – Positionieren des Träger relativ zu der Energiezuführeinrichtung,
- – Abgeben von Energie von der Energiezuführeinrichtung von einer zweiten Seitenfläche des in der Aufnahme befindlichen Trägers her in Richtung der auf der ersten Seitenfläche befindlichen Bauteile hin, um ein Absondern jeweils eines der Bauteile von dem Träger weg zu einem Übergangsträger hin zumindest zu unterstützen, wobei
- – Aufnehmen von von dem Träger abgesonderten Bauteilen und zum Ausrichten dieser Bauteile durch ein Ausrichtband mit Durchgangs-Öffnungen zwischen dem Träger und dem Übergangsträger
- – Transportieren des Ausrichtbands, um das Ausrichtband mit Bauteilen in seinen Durchgangsöffnungen zu einem Durchlass des Übergangsträgers zu transportieren;
- – Durchlassen eines jeweiligen ausgerichteten Bauteils in seiner erzielten Ausrichtung durch den Durchlass des Übergangsträgers zu dem Substrat.
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Dabei kann in einer Variante der Träger unmittelbar, oder der Träger durch seine Aufnahme relativ zu der Energiezuführeinrichtung zumindest abschnittsweise kontinuierlich oder schrittweise gefördert werden.
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Die Energie kann aus einem (i) Wärmestrahler oder einer (ii) Wärmeleitungsquelle zuführt werden, aus einer (Infrarot-)Laserlichtquelle, einer Heißgasdüse, oder einem Heizstrahlelement, wobei die Energie aus einer Energiezuführeinrichtung zugeführt wird, die (i) den in der Aufnahme befindlichen Träger an seiner zweiten Seitenfläche berührt oder (ii) im Abstand zu der zweiten Seitenfläche des Trägers positioniert wird.
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Der Übergangsträger kann ortsfest oder beweglich sein. Im Fall eines beweglichen Übergangsträgers wird der Durchlass des Übergangsträgers relativ zu dem Substrat in einer oder mehreren Orientierungen positioniert.
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Ein Bauteil kann in eine einer Vielzahl von Durchgangs-Öffnungen des als endloses Band ausgestalteten Ausrichtbands überführt werden, und/oder sich in der jeweiligen der Durchgangsöffnungen an Ausrichtstrukturen in Gestalt von Ecken, Spitzen und/oder Kanten zum Ausrichten der Bauteile ausrichten.
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Ein Ort, an dem die Energiezuführeinrichtung Energie auf eines der Bauteile hin abgibt, und der Durchlass des Übergangsträgers zu dem Substrat hin werden in einer Variante so weit voneinander beabstandet, dass ein in eine der Durchgangs-Öffnungen des Ausrichtbands hinein abgegebenes Bauteil sich an den Ausrichtstrukturen der jeweiligen Durchgangs-Öffnungen des Ausrichtbands ausrichtet, während das Ausrichtband das Bauteil zu dem Durchlass des Übergangsträgers transportiert.
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Das als fortlaufendes Band ausgestaltete Substrat wird an einer Übergabestelle für die Bauteile bei dem Durchlass des Übergangsträgers eine vorzugsweise seitlich oder unterstützend geführt, und/oder unter einem vordefinierten Winkel (alpha) zu dem Ausrichtband geführt.
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Aufstromseitig zu der Übergabestelle für die Bauteile relativ zu dem Pfad des Substrats wird auf das Substrat Haftvermittler aufgebracht, der dazu dient, die an der Übergabestelle zu dem Substrat durchgelassenen Bauteile an dem Substrat zu fixieren.
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Das Ausrichtband wird im Wesentlichen spaltfrei zu dem Übergangsträger relativ zu diesem kontinuierlich oder schrittweise transportiert.
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Das Ausrichtband hat in einer Variante die Gestalt einer endlosen Schlaufe oder in einer anderen Variante die Gestalt einer kreisringförmigen oder tellerförmigen Scheibe, die in ihrem Randbereich die Durchgangs-Öffnungen zum Aufnehmen von dem Träger abgesonderter Bauteile hat.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der hier offenbarten Vorrichtung und der hier offenbarten Funktionsweise ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in Bezug auf die hier vorgestellte Offenbarung nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger zu einem Substrat in einer schematischen Seitenansicht.
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2a bis 2d zeigen jeweils eine schematische Draufsicht auf eine der Durchgangs-Öffnungen des Ausrichtbands, und wie sich darin ein Bauteil ausrichtet, während das Ausrichtband das Bauteil zu dem Durchlass des Übergangsträgers transportiert.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Übertragen eines elektronischen Bauteils von einem Träger T zu einem Substrat S.
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Die Vorrichtung 10 hat eine Aufnahme 12 für den Träger T. Dieser Träger T ist in der Regel ein Rahmen mit einer Folie F, die auf einer ersten – in der 1 unteren – Seitenfläche Bauteile B trägt. Ein Träger-Stellantrieb 14 dient dazu, den Träger T in mehreren Richtungen (längs der X-, Y-, und/oder Z-Achsen) zu verschieben, sowie um eine oder mehrere Achsen (X-, Y-, und/oder Z-Achsen) zu schwenken. Auf diese Weise wird die Aufnahme 12 für den Träger T relativ zu einer Energiezuführeinrichtung 14 zumindest abschnittsweise kontinuierlich oder schrittweise positioniert.
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Die Energiezuführeinrichtung 14 ist in der veranschaulichten Variante eine Laserlichtquelle mit einer zugeordneten – nicht weiter veranschaulichten – Optik. Die Laserlichtquelle ist dazu eingerichtet, von einer zweiten – in der 1 oberen – Seitenfläche des in der Aufnahme 12 befindlichen Trägers T her (Wärme-)Energie in Richtung der auf der ersten Seitenfläche des Trägers T befindlichen Bauteile B durch den Träger T hindurch abzugeben.
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Die Energiezuführeinrichtung 14 ist als Wärmestrahler oder als Wärmeleitungsquelle ausgebildet. Sie kann anstelle der Laserlichtquelle auch eine Heißgasdüse oder ein Heizstrahlelement sein. Die Energiezuführeinrichtung 14 ist in der in 1 veranschaulichten Variante dazu eingerichtet im Abstand zu der zweiten Seitenfläche des Trägers durch eine – in der 1 nicht weiter veranschaulichte – Stelleinrichtung positionierbar oder justierbar zu sein. Alternativ dazu ist die Energiezuführeinrichtung 14 so ausgestaltet, dass sie den in der Aufnahme befindlichen Träger T an seiner zweiten – in der 1 oberen – Seitenfläche berührt.
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Die Bauteile B sind voneinander vereinzelte Halbleiterchips eines Halbleiterwafers, der mit einer – in der 1 nicht weiter veranschaulichten – Haftklebstoffbeschichtung an der Folie F befestigt ist. Diese Haftklebstoffbeschichtung kann sich unter Einwirkung von zumindest einem Teil der auf die einzelnen Halbleiterchips gerichteten Energie wenigstens teilweise zersetzen um auf den jeweiligen Halbleiterchip einen mechanischen Impuls auszuüben, der den jeweiligen Halbleiterchip von der Folie F weg bewegt. Alternativ oder zusätzlich können in der Haftklebstoffbeschichtung dicht angeordnet kleine Partikel enthalten sein, zum Beispiel kleine Kapseln mit einer eingelagerten Flüssigkeit, die bei Energieeinwirkung expandieren, zu Blasen werden und den Halbleiterchip anheben und ihn damit von der Haftklebstoffbeschichtung ablösen. Die in vorstehend beschriebener Weise lokal eingetragene Energie wird im von der Folie F des Trägers T zu trennenden Halbleiterchip und/oder in der Folie F des Trägers T teilweise oder vollständig in Wärme umgewandelt. Diese Wärme bewirkt, dass die zwischen dem Halbleiterchip und der Folie F des Trägers T befindliche, auf Wärme reagierende Haftklebstoffbeschichtung den Halbleiterchip von der Haftklebstoffbeschichtung frei gibt. Dabei ist es auch möglich, dass die Haftklebstoffbeschichtung selbst (oder die Folie F des Trägers T bzw. der von der Folie F zu trennende Halbleiterchip) die eingetragene Energie je nach Absorption der Wellenlänge der Energiestrahlung, in Wärme umwandelt und damit die thermische Reaktion beschleunigt.
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Damit wird ein Absondern jeweils eines der Bauteile B von dem Träger T weg zu einem Übergangsträger 18 hin zumindest unterstützt. Der Übergangsträger 18 ist eine ebene und glatte Tafel, auf dem die Bauteile B reibungsarm gleiten können. Der Übergangsträger 18 ist in der gezeigten Variante mit einem optionalen Übergangsträger-Stellantrieb 20 getrieblich gekoppelt. Der Übergangsträger-Stellantrieb 20 dient dazu, den Übergangsträger 18 in mehreren Richtungen (längs der X-, Y-, und/oder Z-Achsen) zu verschieben, sowie um eine oder mehrere Achsen (X-, Y-, und/oder Z-Achsen) zu schwenken. Auf diese Weise wird der Übergangsträger 18, und mit ihm ein in dem Übergangsträger 18 befindlicher Durchlass 22 relativ zu einem im Abstand dazu befindlichen Substrat S zumindest abschnittsweise kontinuierlich oder schrittweise positioniert.
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Zwischen der Aufnahme 12 mit dem darin befindlichen Träger T und dem Übergangsträger 18 ist ein Ausrichtband 24 mit Durchgangs-Öffnungen 26 zum Aufnehmen von von dem Träger T abgesonderten Bauteilen B und zum Ausrichten dieser Bauteile B hindurchgeführt. Das Ausrichtband 24 ist mit einem Ausrichtband-Antrieb 28 getrieblich gekoppelt. Der Ausrichtband-Antrieb 28 ist dazu eingerichtet, das Ausrichtband 24 mit Bauteilen B in seinen Durchgangsöffnungen 26 zu dem Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 im Wesentlichen spaltfrei zu dem Übergangsträger 18 relativ zu diesem kontinuierlich oder schrittweise zu transportieren. Dazu ist das Ausrichtband 24 in der Variante aus 1 als um mehrere Umlenkrollen 32 umlaufendes endloses Band mit einer Vielzahl voneinander gleich beabstandeter Durchgangs-Öffnungen 26 ausgestaltet. Die Durchgangs-Öffnungen 26 sind in der gezeigten Variante rechteckig. Die in Förderrichtung des Ausrichtbandes 24 hinten liegenden Innenseiten oder Durchgangs-Öffnungen 26 bilden mit ihren anliegenden Innenseiten w Ausrichtstrukturen zum Ausrichten der Bauteile B.
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In der Variante aus 1 ist das Substrat S als fortlaufendes Band ausgestaltet. Für das Substrat S ist eine Führung 34 vorgesehen, um das Substrat S an einer Übergabestelle 36 für die Bauteile B bei dem Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 unter einem vordefinierten Winkel alpha von etwa 10°–80° (siehe 2a) zu dem Ausrichtband 24 vorbei zu führen.
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Ein in 1 nicht weiter veranschaulichter Sensor ist in einer Variante oberhalb, mit Versatz zur Übergabestelle vorgesehen, um für die Platzierung der elektronischen Bauteile auf dem Substrat S vorhandene Leiterstrukturen erkennen um ggf. den Übergangsträger und/oder den Antrieb für das Substrat zu beeinflussen.
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In einer weiteren Variante sind das Substrat und/oder die Führung transparent. In dieser Variante kann der Sensor unterhalb der Übergabestelle kann für die Platzierung der elektronischen Bauteile die Leiterstrukturen auf dem Substrat S erkennen um ggf. den Übergangsträger und/oder den Antrieb für das Substrat zu beeinflussen.
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Um diesen Winkel alpha des Substrats S zu dem Ausrichtband 24 zu kompensieren, sind auch die rechteckigen Durchgangs-Öffnungen 26 in der gezeigten Variante um diesen Winkel alpha zur Förderrichtung des Ausrichtbands 24 geneigt.
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Der Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 reicht von seiner dem Ausrichtband 24 zugewandten – in der 1 oberen – Seite zu seiner dem Substrat S zugewandten – in der 1 unteren – Seite. Der Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 lässt ein jeweiliges an den Innenseiten v, w einer der Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbandes 24 ausgerichtetes Bauteil B in seiner erzielten Ausrichtung zu dem Substrat S durch, wenn das Ausrichtband 24 das Bauteil B zur Deckung mit dem Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 gebracht hat (siehe den Ablauf in den 2a–2d).
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Um das Substrat S an der Übergabestelle 36 vorbei zu transportieren, ist ein Substrat-Antrieb 38 vorgesehen, der das bandförmige endlose Substrat S in einem Rolle-zu-Rolle-Montageprozess fördert.
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Der Ort, an dem die Energiezuführeinrichtung 14 Energie auf eines der Bauteile B durch die Folie F des Trägers T hindurch abgibt, und der Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 zu dem Substrat S hin sind um eine Distanz D voneinander beabstandet. Diese Distanz D ist so bemessen, dass ein in eine der Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbands 24 hinein abgegebenes Bauteil B ausreichend Zeit und Gelegenheit hat, sich an den an den Innenseiten v, w der jeweiligen Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbands 24 auszurichten, während das Ausrichtband 24 das Bauteil B zu dem Durchlass 22 des Übergangsträgers 18 transportiert. Benachbarte Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbands 24 haben alle den gleichen Abstand voneinander.
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In den 2a bis 2d ist der Ausrichtvorgang eines in einer der der Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbands 24 hinein abgegebenes Bauteil B veranschaulicht. Die Reibung zwischen dem Bauteil B und der Auflagefläche des Übergangsträgers 18 ist wegen der Oberflächenvergütung des Übergangsträgers 18 sehr gering. Wenn ein Bauteil B vom Wafer in eine der Durchgangs-Öffnungen 26 des Ausrichtbands 24 abgelöst wird, liegt es auf der Auflagefläche des Übergangsträgers 18 auf. Bewegt sich das Ausrichtband 24 in Richtung Durchlass 22 des Übergangsträgers 18, wird das Bauteil B von den in der Durchgangs-Öffnung 26 des Ausrichtbands 24 hinten liegenden Kanten mitgenommen. Am Ende seiner Bewegung innerhalb der Durchgangs-Öffnung 26 ist das Bauteil B mit seinen Ecken an den Innenseiten v, w ausgerichtet. Der Abstand der Bauteile B untereinander wird nicht mehr von der Reproduzierbarkeit des Ablösevorgangs, sondern im Wesentlichen von der mechanischen Fertigungsgenauigkeit des Ausrichtbands 24 bestimmt.
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Aufstromseitig zu der Übergabestelle 36 für die Bauteile B relativ zu dem Pfad des Substrats S ist ein Spender 40 für einen auf das Substrat S aufzubringenden Haftvermittler H vorgesehen ist. Der Haftvermittler H dient dazu, die an der Übergabestelle 36 zu dem Substrat S durchgelassenen Bauteile B an dem Substrat S zu fixieren.
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Um den vorstehend beschriebenen Ablauf der einzelnen Schritte in der Vorrichtung 10 zu regeln und zu koordinieren, ist eine elektronische Steuerung 50 vorgesehen. Diese elektronische Steuerung 50 liefert Steuersignale a, b, c, d, e für die Energiezuführeinrichtung, den Trägerstellantrieb, den Ausrichtband-Antrieb, den Übergangsträger-Stellantrieb, den Substrat-Antrieb und den Spender des Haftvermittlers. Außerdem wird die elektronische Steuerung 50 mit Signalen aus in der 1 nicht weiter veranschaulichten Sensoren gespeist. Diese Sensoren erfassen eine von der Energiezuführeinrichtung abgegebene Energie, eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Trägerstellantriebs, eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Ausrichtband-Antriebs, eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Übergangsträger-Stellantriebs, eine Position und/oder eine Verfahrgeschwindigkeit des Substrat-Antriebs zu erfassen, eine Position eines auf das Substrat abgegebenen Haftvermittlerdepots oder einen Abstand zweier auf das Substrat abgegebenen Haftvermittlerdepots.
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Der Spender des Haftvermittlers liefert Haftvermittler von solcher Art und/oder in solcher Menge an das Substrat S, dass das Bauteil B mit dem Substrat S, genauer gesagt mit einer Leiterstruktur auf dem Substrat S eine Verbindung eingehen kann. Der Haftvermittler kann ein Klebstoff oder ein Flussmittel enthaltendes, aufzuschmelzendes Lot sein. Soweit der Haftvermittler ein Lot ist, kann eine Heizeinrichtung zum Schmelzen des Lotes vorgesehen sein, die bei dem Bewegen des Substrats S das Lot schmelzt, so dass sich das elektronische Bauteil B elektrisch und mechanisch mit der Leiterstruktur auf dem Substrat verbindet.
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Der hier beschriebene Rolle-zu-Rolle-Montageprozess zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Substrat, welches an der Übergabestelle 36 für die Bauteile B vorbeibewegt wird, idealerweise nie angehalten oder verlangsamt werden muss, um den Übergabeschritt auszuführen. So ermöglicht dieses Verfahren eine deutliche Durchsatzsteigerung gegenüber heutigen, getakteten Prozessen zur Montage von Bauteilen. Die hier beschriebenen Varianten ermöglichen auch eine Montage von besonders kleinen elektronischen Bauteilen mit wenigen elektrischen Anschlusseinrichtungen, insbesondere auch im Zusammenhang mit Transponder-Interposer oder Inlays für RFID. Dabei kann durch die berührungslose Montage der Bauteile selbst bei der Montage sehr kleiner und/oder sehr dünner Bauteile eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit bei hoher Zuverlässigkeit gewährleistet werden. Das elektronische Bauteil kann mehr als einen elektrischen Anschluss, zum Beispiel zwei bis vier elektrische Kontakte aufweisen. Das Bauteil kann auch weniger als zehn elektrische Anschlüsse, vorzugsweise weniger als fünf elektrische Anschlüsse, aufweisen. Hierbei spielt es keine Rolle, ob sich die elektrischen Kontakte lediglich auf einer einzigen Chipseite, wie beispielsweise bei derzeitig verfügbaren RFID-Chips, oder jeweils auf zwei Chipseiten, wie beispielsweise bei derzeitig verfügbaren LED-Chips, befinden.
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Die hier beschriebenen Varianten der Vorrichtung sowie deren Funktions- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis ihrer Struktur, Funktionsweise und Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsformen ein. Die Fig. sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Fig. oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen den beschriebenen Vorrichtungen zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst und können zum Gegenstand weiterer Ansprüche gemacht werden. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011017218 A1 [0003]
- WO 2012/171633 A1 [0004]
- DE 10349847 B3 [0005]
