DE102016123362B3 - Bestückmaschine mit einer Verschiebevorrichtung zum Verschieben einer Aufnahmevorrichtung für einen Träger mit Bestückmedium und ein Verfahren zum Bestücken - Google Patents

Bestückmaschine mit einer Verschiebevorrichtung zum Verschieben einer Aufnahmevorrichtung für einen Träger mit Bestückmedium und ein Verfahren zum Bestücken Download PDF

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Abstract

Bestückmaschine zum Bestücken eines Trägers (190) mit ungehäusten Chips (382), insbesondere zum Zwecke des Herstellens von elektronischen Bauelementen, welche jeweils zumindest einen Chip (382) aufweisen, der sich in einem Gehäuse befindet, welches insbesondere eine ausgehärtete Vergussmasse aufweist, die Bestückmaschine (100, 300, 400) aufweisend (a) ein Chassis (112); (b) eine Zuführeinrichtung (140) zum Bereitstellen eines Wafers (180), der eine Vielzahl von Chips (382) aufweist, wobei die Zuführeinrichtung (140) an dem Chassis (112) angebracht ist; (c) eine Verschiebevorrichtung (170), welche an dem Chassis (112) angebracht ist; (d) ein Flächen-Positioniersystem, mit einer am Chassis (112) angebrachten stationären Komponente und einer beweglichen Komponente; (e) einen an der beweglichen Komponente angebrachten Bestückkopf (120) zum Abholen von Chips (382) von dem bereitgestellten Wafer (180) und zum Platzieren der abgeholten Chips (382) innerhalb eines Bestückbereichs (126) an vordefinierten Bestückpositionen auf dem aufgenommenen Träger (190); und (f) eine Träger-Aufnahmevorrichtung (130) zum Aufnehmen des zu bestückenden Trägers (190), wobei die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mechanisch an die Verschiebevorrichtung (170) gekoppelt ist, und die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mittels der Verschiebevorrichtung (170) parallel zu einer vorbestimmen XY-Ebene, welche durch eine X-Richtung und eine Y-Richtung aufgespannt ist, verfahrbar ist, wobei die X-Richtung senkrecht zu der Y-Richtung ist, und die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) ein einstückiges Auflageelement (132) aufweist, welches zumindest einen oberen Teil der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) darstellt, wobei der zu bestückende Träger (190) auf dem einstückigen Auflageelement (132) auflegbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Herstellung von elektronischen Bauelementen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Bestückmaschine sowie ein Verfahren zum Handhaben von ungehäusten Chips im Rahmen der Fertigung von elektronischen Bauelementen, welche jeweils zumindest einen Chip verpackt in einem Gehäuse und geeignete elektrische Anschlusskontakte aufweisen, mittels welchen der verpackte Chip elektrisch kontaktiert werden kann.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei der Fertigung von gehäusten elektronischen Bauelementen werden ungehäuste (Halbleiter-)Chips, so genannte ”Bare Dies”, auf einen Träger bestückt. Im Rahmen des sogenannten ”embedded Wafer Level Package” (eWLP) Prozesses werden dazu ein oder mehrere Chips pro Verpackung (Package) mit der aktiven Seite nach unten auf eine an dem Träger befindliche Klebefolie aufgesetzt. Anschließend wird eine Vielzahl von aufgesetzten Chips mit einer Masse aus Kunststoff vergossen, welche später das Gehäuse darstellt. Das gesamte Vergussprodukt wird dann unter hohem Druck gebacken und anschließend von dem Träger bzw. der Klebefolie gelöst. In nachfolgenden Prozess-Schritten werden die Chips dann kontaktiert, ggf. elektrisch verbunden und als elektrische Anschlusskontakte dienende Lotkugeln aufgebracht. Am Ende wird das gesamte weiterverarbeitete Vergussprodukt zu einzelnen Bauelementen zersägt oder anderweitig vereinzelt.
  • Anschaulich ausgedrückt ist eWLP eine Gehäusebauform für integrierte Schaltungen, bei der die elektrischen Anschlusskontakte auf einem aus Chips und Vergussmasse künstlich hergestellten Wafer erzeugt werden. Somit werden alle notwendigen Bearbeitungsschritte für das Ausbilden eines Gehäuses auf dem künstlichen Wafer durchgeführt. Dies erlaubt gegenüber klassischen Gehäusetechnologien, bei denen das sog. ”Wire Bonding” zum Einsatz kommt, die Herstellung extrem kleiner und flacher Gehäuse mit exzellenten elektrischen und thermischen Eigenschaften bei besonders niedrigen Herstellungskosten. Mit dieser Technologie können Bauelemente beispielsweise als Ball Grid Array (BGA) hergestellt werden.
  • Ein weiterer in der Mikroelektronik bekannter Integrationsansatz ist die Herstellung von sog. System-in-Package (SiP) Modulen. Bei einem SIP Prozess werden passive und aktive Bauelemente sowie weitere Komponenten aus mehreren (Halbleiter-)Chips hergestellt und diese Chips dann mittels eines Bestückprozesses auf einem Träger aufgesetzt, wobei der Träger beispielsweise ein Epoxy-Leiterplattenmaterial, eine Klebefolie oder eine Metallfolie sein kann. Die aufgesetzten Chips werden dann mittels bekannter Aufbau- und Verbindungstechnik in einem Gehäuse, häufig als IC-Package bezeichnet, vereinigt. Erforderliche elektrische Verbindungen zwischen den einzelnen Chips können beispielsweise mittels Bonddrähten realisiert werden, wobei auch andere Verbindungsprinzipien wie beispielsweise leitfähige Dünnschichten an Seitenkanten der Chips oder Durchkontaktierungen möglich sind.
  • Die Handhabung von noch ungehäusten Chips im Rahmen eines eWLP Prozesses oder bei der Fertigung von SIP Modulen erfolgt typischerweise mit einer im Vergleich zu der bekannten Surface Mount Technologie (SMT) modifizierten Bestückmaschine. Eine solche Bestückmaschine weist einen Bestückkopf auf, mit dem die Chips an vordefinierten Bestückpositionen auf dem jeweiligen Träger platziert werden. Dabei sind die Anforderungen an die Positionsgenauigkeit der Bestückung besonders hoch. Derzeit wird sowohl für einen eWLP Prozess als auch für die Herstellung von SIP Modulen eine Positionsgenauigkeit bzw. Bestückgenauigkeit von 15 μm/3σ oder genauer gefordert, wobei σ (sigma) die Standardabweichung für die Bestückposition ist. Aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Bauelementen ist zu erwarten, dass zukünftig an die Bestückgenauigkeit noch höhere Anforderungen gestellt werden.
  • DE 101 28 111 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Montage von Bauelementen, insbesondere von Halbleiter-Chips, auf einem Substrat. Die Vorrichtung weist auf eine erste Verfahreinheit zum Aufnehmen eines Bauelements mittels eines Bauelementhalters an einem ersten Ort und zum Absetzen des Bauelements an einem zweiten Ort auf dem Substrat. Die Vorrichtung weist ferner auf eine Lagemesseinheit zur optischen Ermittlung einer Ist-Lage des Bauelements in Abhängigkeit einer Ist-Lage des Substrates an einer Optik-Verfahreinheit zum Verfahren der Lagemesseinheit von einer Arbeitsposition im Bereich des Substrates (4) zu einer Ruheposition. Mittels einer Transportvorrichtung können Substrate weitgehend kontinuierlich zu- und abgeführt werden.
  • DE 10 2015 112 518 B3 offenbart eine Bestückmaschine zum Bestücken eines Trägers mit ungehäusten Chips. Die Bestückmaschine weist auf (a) ein Chassis; (b) eine an dem Chassis angebrachte Zuführeinrichtung zum Bereitstellen eines Wafers, der eine Vielzahl von Chips aufweist; (c) eine Hubeinrichtung, welche an dem Chassis angebracht ist; (d) eine an der Hubeinrichtung angebrachte Träger-Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des zu bestückenden Trägers, wobei die Träger-Aufnahmevorrichtung mittels der Hubeinrichtung relativ zu dem Chassis entlang einer z-Richtung verfahrbar ist; und (e) einen Bestückkopf zum Abholen von Chips von dem bereitgestellten Wafer und zum Platzieren der abgeholten Chips an vordefinierten Bestückpositionen auf dem aufgenommenen Träger. Die Träger-Aufnahmevorrichtung weist auf (d1) ein einstückiges Auflageelement, welches zumindest einen oberen Teil der Träger-Aufnahmevorrichtung darstellt, wobei der zu bestückende Träger auf dem einstückigen Auflageelement auflegbar ist; und (d2) eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Trägers an einer Oberseite des einstückigen Auflageelements entlang einer Transportrichtung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestückmaschine sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit ungehäusten Halbleiter-Chips anzugeben, wodurch auch eine Verwendung von großen Trägern bei einer hohen Bestückgenauigkeit ermöglicht wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Bestückmaschine zum Bestücken eines Trägers mit ungehäusten Chips beschrieben, welche insbesondere zum Zwecke des Herstellens von elektronischen Bauelementen einsetzbar ist, welche jeweils zumindest einen Chip aufweisen, der sich in einem Gehäuse befindet, welches insbesondere eine ausgehärtete Vergussmasse aufweist. Die beschriebene Bestückmaschine weist auf (a) ein Chassis; (b) eine Zuführeinrichtung zum Bereitstellen eines Wafers, der eine Vielzahl von Chips aufweist, wobei die Zuführeinrichtung an dem Chassis angebracht ist; (c) eine Verschiebevorrichtung, welche an dem Chassis angebracht ist; (d) ein Flächen-Positioniersystem, mit einer am Chassis angebrachten stationären Komponente und einer beweglichen Komponente; (e) einen an der beweglichen Komponente angebrachten Bestückkopf zum Abholen von Chips von dem bereitgestellten Wafer und zum Platzieren der abgeholten Chips innerhalb eines Bestückbereichs an vordefinierten Bestückpositionen auf dem aufgenommenen Träger; und (f) eine Träger-Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des zu bestückenden Träger. Die Träger-Aufnahmevorrichtung ist mechanisch an die Verschiebevorrichtung gekoppelt und die Träger-Aufnahmevorrichtung ist mittels der Verschiebevorrichtung parallel zu einer vorbestimmen XY-Ebene, welche durch eine X-Richtung und eine Y-Richtung aufgespannt ist, verfahrbar. Die Träger-Aufnahmevorrichtung weist ein einstückiges Auflageelement auf, welches zumindest einen oberen Teil der Träger-Aufnahmevorrichtung darstellt, wobei der zu bestückende Träger auf dem einstückigen Auflageelement auflegbar ist. Erfindungsgemäß weist das einstückige Auflageelement in der X-Richtung eine größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich. Ferner ist die Träger-Aufnahmevorrichtung mittels der Verschiebevorrichtung wenigstens entlang der X-Richtung verschiebbar.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, welches insbesondere zum Bestücken eines Trägers mit ungehäusten Chips mit einer Bestückmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung einsetzbar ist. Das beschriebene Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf, die bevorzugt jeweils nacheinander in zeitlicher Abfolge durchgeführt werden: (a) Bereitstellen eines Wafers, der eine Vielzahl von Chips aufweist, mittels einer Zuführeinrichtung; (b) Auflegen und Fixieren des Trägers an einer Oberseite eines einstückigen Auflageelements einer Träger-Aufnahmevorrichtung; (c) Bestücken eines ersten Bereichs des Trägers mit Chips mittels eines Bestückkopfes; (d) Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung mittels einer Verschiebevorrichtung parallel zu einer vorbestimmen XY-Ebene, welche durch eine X-Richtung und eine Y-Richtung aufgespannt wird; und (e) Bestücken eines weiteren Bereichs des Trägers mit Chips mittels des Bestückkopfes. Hierbei bleibt während des Zeitintervalls zwischen dem Bestücken des ersten Bereichs und dem Bestücken des weiteren Bereichs der Trägers an der Oberseite des einstückigen Auflageelements fixiert. Erfindungsgemäß weist das einstückige Auflageelement zumindest zwei zweite Markierungen auf, welche, vor dem Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung, von einer Kamera optisch erkennbar sind und welche an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung angebracht sind, wobei die zwei zweiten Markierungen in einem vorderen Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung entlang der Y-Richtung angeordnet sind, und das einstückige Auflageelement zumindest zwei weitere zweite Markierungen aufweist, welche nach dem Verschieben von der Kamera optisch erkennbar sind und welche ebenfalls an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung angebracht sind, wobei die zwei weiteren zweiten Markierungen in einem hinteren Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung entlang der Y-Richtung angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner auf (f) ein Erfassen der zweiten Markierungen und/oder der weiteren zweiten Markierungen mittels der Kamera; und (g) ein Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems basierend auf den räumlichen Positionen der von der Kamera erfassten zweiten Markierungen und/oder weiteren zweiten Markierungen.
  • Der beschriebenen Bestückmaschine sowie dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung verschiedene Bereiche des Bestückmediums eines auf der Träger-Aufnahmevorrichtung angeordneten Trägers in einen Bestückbereich der Bestückmaschine gebracht werden können, ohne dass der Träger von der Träger-Aufnahmevorrichtung zwischenzeitlich gelöst werden muss. Dadurch kann auch ein großer Träger mit einer hohen Bestückgenauigkeit bestückt werden.
  • Zwar wäre es auch denkbar, dass nur der Träger auf der Träger-Aufnahmevorrichtung verschoben wird, um so nacheinander unterschiedliche Bereiche des zu bestückenden Trägers (ggf. mit einem gewissen räumlichen Überlapp) in den Bestückbereich des Positioniersystems einzubringen und dort mit Chips zu bestücken. Bei einem großen Träger müsste man diesen bei herkömmlichen Bestückmaschinen auf der Träger-Aufnahmevorrichtung verschieben. Dabei müsste die Fixierung des Trägers gelöst werden und nach dem Verschieben des Trägers erneut hergestellt werden. Dabei kann es zu einer mechanischen Verspannung des Trägers kommen. Gerade im Bereich der Fertigung elektronischer Bauteile ist eine dadurch resultierende nicht mehr passgenaue Positionierung der Chips auf dem Träger nicht hinnehmbar. Diese Probleme treten bei der erfindungsgemäßen Bestückmaschine nicht auf.
  • Weitere Ausführungsformen sowie damit verbundene Vorteile werden im Folgenden beschrieben.
  • Bevorzugt sind die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung senkrecht zueinander orientiert. Die Achsen X, Y und/oder Z können den Koordinatenachsen eines kartesischen Koordinatensystems entsprechen. Sofern von einer X-Richtung, einer Y-Richtung oder einer Z-Richtung die Rede ist, sind bevorzugt solche Richtungen gemeint, die auf oder parallel zu den jeweiligen Koordinatenachsen des kartesischen Koordinatensystems verlaufen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument unter dem Begriff ”angebracht” zu verstehen ist, dass eine erste Komponente der Bestückmaschine direkt oder indirekt an einer zweiten Komponente der Bestückmaschine angebracht sein kann. Ein direktes ”angebracht sein” kann eine lösbare Befestigung oder eine unlösbare Befestigung umfassen, wobei eine unlösbare Befestigung auch bedeuten kann, dass die beiden betreffenden Komponenten nur nach einem Lösen von typischerweise zumindest einem permanenten Befestigungsmittel wie z. B. einer Schraube oder Niete voneinander getrennt werden können. ”Angebracht” kann ferner bedeuten, dass die betreffenden Komponenten relativ zueinander stationär oder alternativ auch verschiebbar angeordnet sind. Entsprechendes gilt für den Begriff ”gekoppelt”.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument unter dem Begriff ”elektronisches Bauelement” insbesondere ein gehäustes elektronisches Bauelement zu verstehen ist, welches (a) einen Chip, (b) ein den Chip umgebendes Gehäuse sowie (c) geeignete elektrische Anschlusskontakte für den Chip aufweist. Ein ”elektronisches Bauelement” kann beispielsweise ein für eine Oberflächenmontage vorgesehenes Bauelement sein, welches typischerweise als Surface Mount Device (SMD) Bauelement bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu werden in diesem Dokument unter dem Begriff ”Chips” insbesondere ungehäuste Halbleiterplättchen (bare dies) verstanden, welche in bekannter Weise durch ein Vereinzeln von einem prozessierten Halbleiterwafer entstehen.
  • Bevorzugt ist das einstückige Auflageelement derart ausgebildet, dass der zu bestückende Träger flächig auflegbar ist. Dies bedeutet nicht, dass die gesamte Unterseite des Trägers flächig aufliegen muss. Trotzdem kann durch ein entsprechend großflächiges Aufliegen des zu bestückenden Trägers auf dem einstückigen Auflageelement vermieden werden, dass sich der zu bestückende Träger während eines Bestückungsvorgangs mit einer Vielzahl von Chips relativ zu dem einstückigen Auflageelement verzieht. Dies gilt jedenfalls dann, sofern eine ausreichende flächige Fixierung des zu bestückenden Trägers auf dem einstückigen Auflageelement gewährleistet ist. Durch eine Eliminierung oder durch zumindest eine weitgehende Reduzierung von räumlichen Verzügen des zu bestückenden Trägers kann eine besonders hohe Bestückgenauigkeit gewährleistet werden.
  • Der Bestückkopf kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen zum temporären Aufnehmen von jeweils einem Chip aufweisen. Die Verwendung eines sogenannten Mehrfach-Bestückkopfes hat den Vorteil, dass von dem Bestückkopf aus der Zuführeinrichtung innerhalb einer sehr kurzen Zeit eine Mehrzahl von Chips aufgenommen, diese Mehrzahl von Chips dann gemeinsam hin zu dem Bestückbereich transportiert und dort an vorgegebenen Bestückpositionen auf dem Träger platziert werden kann. Auf diese Weise wird die Bestückleistung der beschriebenen Bestückmaschine im Vergleich zu einer Bestückmaschine mit lediglich einem Einfach-Bestückkopf erheblich gesteigert.
  • Der verwendete Träger kann eine bevorzugt metallische Trägerplatte oder ein metallischer Rahmen sein, auf dem ein Bestückmedium aufgebracht ist oder eingespannt ist. Das Bestückmedium ist bevorzugt eine einseitige oder doppelseitige Klebefolie.
  • Insbesondere ist die Träger-Aufnahmevorrichtung mittels der Verschiebevorrichtung wenigstens entlang der X-Richtung verschiebbar.
  • Die Verschiebevorrichtung kann als Linearantrieb ausgebildet sein. Die Verschiebevorrichtung weist vorzugsweise einen Spindelantrieb, zwei Schienen und eine Spindel auf. Durch die Verschiebevorrichtung kann der Träger durch die Spindel, die durch den Spindelantrieb angetrieben wird entlang der Schienen in X-Richtung verschoben werden.
  • Erfindungsgemäß weist das einstückige Auflageelement in der X-Richtung eine größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich der Bestückmaschine. Insbesondere weist das einstückige Auflageelement in der X-Richtung eine wenigstens n-fach größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich, wobei n größer als 1,2, insbesondere größer als 1,5, weiter insbesondere größer als 2, noch weiter insbesondere größer als 2,5 und bevorzugt größer als 3 sein kann.
  • Insbesondere kann das einstückige Auflageelement in der X-Richtung und der Y-Richtung eine größere Ausdehnung als der Bestückbereich der Bestückmaschine aufweisen. Insbesondere weist das einstückige Auflageelement in der X-Richtung eine wenigstens n-fach größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich, wobei n größer als 1,2, insbesondere größer als 1,5, weiter insbesondere größer als 2, noch weiter insbesondere größer als 2,5 und bevorzugt größer als 3 sein kann. Alternativ oder in Kombination weist das einstückige Auflageelement in der Y-Richtung eine wenigstens m-fach größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich, wobei m größer als 1,2, insbesondere größer als 1,5, weiter insbesondere größer als 2, noch weiter insbesondere größer als 2,5 und bevorzugt größer als 3 sein kann.
  • Die erfindungsgemäße Bestückmaschine ermöglicht, insbesondere bei der Fertigung sowohl von eWLP als auch von SIP Modulen, eine effiziente Bestückung eines vergleichsweise großflächigen Trägers mit einer großen Anzahl von Chips.
  • Der gesamten Oberfläche des Bestückmediums, oder der entsprechenden Oberfläche des einstückigen Auflageelementes, können ein oder mehrere Bereiche zugeordnet werden, in denen eine Bestückung erfolgt. Diese Bereiche des Bestückmediums sind von dem „Bestückbereich” der Bestückmaschine zu unterscheiden. Allerdings werden die einen oder mehreren Bereiche des Bestückmediums im Hinblick auf deren Ausdehnung entsprechend der Ausdehnung des Bestückbereichs der Bestückmaschine eingeteilt. Die Oberfläche eines Bestückmediums, das beispielsweise in Y-Richtung die gleiche Ausdehnung wie der Bestückbereich des Positioniersystems aufweist, in X-Richtung aber eine doppelt so große Ausdehnung wie der Bestückbereich der Bestückmaschine aufweist, kann in zwei entlang der X-Richtung hintereinander angeordnete Bereiche in denen eine Bestückung stattfindet, also einen ersten Bereich des Bestückmediums und einen zweiten Bereich des Bestückmediums, eingeteilt werden. Die Bestückung erfolgt dann zunächst in dem ersten Bereich des Bestückmediums. Dabei wird durch ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung durch die Verschiebevorrichtung zunächst der erste Bereich des Bestückmediums in räumliche Übereinstimmung mit dem Bestückbereich der Bestückmaschine gebracht. Sobald der erste Bereich des Bestückmediums bestückt worden ist, wird der zweite Bereich des Bestückmediums durch die Verschiebevorrichtung in räumliche Übereinstimmung mit dem Bestückbereich der Bestückmaschine gebracht und kann bestückt werden. Je größer der Träger und damit das Bestückmedium ist, umso mehr Bereiche werden für das Bestückmedium definiert. Die Vielzahl von insbesondere hintereinander angeordneten zu bestückenden Bereiche des Bestückmediums werden dann durch Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung nacheinander, bevorzugt entsprechend ihrer räumlichen Anordnung, in den Bestückbereich der Bestückmaschine gebracht und bestückt.
  • Erfindungsgemäß ist die Träger-Aufnahmevorrichtung mittels der Verschiebevorrichtung wenigstens entlang der X-Richtung verschiebbar. Hierdurch kann das einstückiges Auflageelement, welches in der X-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als der Bestückbereich der Bestückmaschine, mittels der Verschiebevorrichtung wenigstens entlang der X-Richtung verschoben werden und hintereinander angeordnete zu bestückende Bereiche des Bestückmediums nacheinander in den Bestückbereich der Bestückmaschine gebracht und bestückt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bestückmaschine eine Hubeinrichtung auf, welche an das Chassis gekoppelt ist und welche konfiguriert ist, das einstückige Auflageelement in Bezug zu dem Chassis entlang einer Z-Richtung zu bewegen, wobei die Z-Richtung senkrecht zu der XY-Ebene orientiert ist.
  • Mittels der beschriebenen Hubeinrichtung kann auch für verschieden dicke zu bestückende Träger eine einheitliche Höhenlage der jeweiligen Bestückebene gewährleistet werden, was ebenfalls zu einer hohen Bestückgenauigkeit führt. Dies gilt auch bei einer von Zeit zu Zeit erforderlichen Kalibrierung der Bestückmaschine mittels an der Oberfläche des einstückigen Auflageelementes aufgebrachten Markierungen, wobei das einstückige Auflageelement durch die Hubeinrichtung angehoben bzw. abgesenkt werden kann. Eine Kalibrierung der Bestückmaschine kann somit mit einer besonders hohen Genauigkeit durchgeführt werden, was wiederum bei einer späteren Bestückung eines Trägers mit Chips zu einer besonders hohen Bestückgenauigkeit führt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die stationäre Komponente eine stationäre Trägerschiene, mittels welcher der Bestückkopf entlang der Y-Richtung verfahrbar ist und die bewegliche Komponente ist eine verfahrbare Trägerplatte, an welcher der Bestückkopf angebracht ist, wobei das Flächenpositioniersystem ferner einen an der Trägerschiene verfahrbaren Trägerarm aufweist, entlang welchem die verfahrbare Trägerplatte entlang der X-Richtung verfahrbar ist.
  • Hierdurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass ein eindeutiger Bestückbereich des Flächenpositioniersystems definiert wird und die Chips positionsgenau auf dem Bestückmedium angebracht werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Bestückmaschine auf eine Transportvorrichtung zum Transportieren des Trägers an einer Oberseite des einstückigen Auflageelements entlang einer Transportrichtung, weiter bevorzugt entlang der X-Richtung.
  • Durch die Transportvorrichtung wird der Träger zu dem einstückigen Auflageelement hin transportiert und kann auf dem einstückigen Auflageelement abgelegt werden. Damit kann der Träger mit Bestückmedium(teilweise) in den Bestückbereich des Flächenpositioniersystems transportiert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das einstückige Auflageelement auf eine pneumatische Schnittstelle, mittels welcher ein Unterdruck an eine untere Oberfläche des Trägers anlegbar ist. Durch eine Fixierung mittels Unterdruck kann der Träger mit extrem hoher Genauigkeit und ohne einen inneren Verzug an einer vorgegebenen Position auf dem einstückigen Auflageelement und damit auch an einer vorgegebenen Position innerhalb der Bestückmaschine gehalten werden.
  • Anschaulich ausgedrückt wird der zu bestückende Träger über die pneumatische Schnittstelle an der Träger-Aufnahmevorrichtung bzw. an dem einsückigen Auflageelement angesaugt. Solange die Oberfläche des Trägers, welche an der pneumatischen Schnittstelle anliegt, mit einem ausreichenden Unterdruck beaufschlagt ist, wird auf zuverlässige Weise ein versehentliches Verrutschen des Trägers verhindert. Im Vergleich zu einer lösbaren Fixierung des Trägers mittels bekannter Klemmmechanismen für mit gehäusten elektronischen Bauelementen zu bestückenden Leiterplatten hat die beschriebene pneumatische Fixierung des mit ungehäusten Chips zu bestückenden Trägers den großen Vorteil, dass sie wesentlich temperaturstabiler ist. Dies liegt daran, dass die verschiedenen Komponenten von bekannten Klemmmechanismen unterschiedliche Geometrien haben und damit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen unterworfen sind, so dass sich bei einer Temperaturänderung gleichzeitig auch die Art und Weise der Klemmung verändert. Dadurch verschiebt sich bei bekannten Klemmungen typischerweise die Position von zumindest einem Teil des mit Chips zu bestückenden Trägers innerhalb einer Bestückmaschine.
  • Abgesehen von der bereits genannten Temperaturstabilität hat die beschriebene pneumatische Fixierung im Vergleich zu einer herkömmlichen Klemmung den Vorteil, dass bei einer geeigneten Ausgestaltung der Träger-Aufnahmevorrichtung der Träger auf einfache Weise flächig an einer Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung bzw. an dem einstückigen Auflageelement fixiert werden kann. Dadurch können sogar unerwünschte Wölbungen von Teilbereichen des Trägers nach oben bzw. von dem einstückigen Auflageelement weg zuverlässig verhindert werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass es bei einer typischerweise für zu bestückende Leiterplatten verwendeten seitlichen Klemmung zu einer Durchbiegung der jeweiligen Leiterplatte kommen kann. Ein Durchbiegen des Trägers nach unten könnte somit zwar in bekannter Weise durch geeignete Unterstützungsstifte verhindert werden, ein unerwünschtes Durchbiegen nach oben kann jedoch auf einfache Weise nur durch die hier beschriebene pneumatische Fixierung des mit ungehäusten Chips zu bestückenden Trägers verhindert werden, weil die Oberseite des Träger für die Bestückung frei zugänglich sein muss.
  • Anschaulich ausgedrückt stellt die beschriebene Träger-Aufnahmevorrichtung mit ihrer pneumatischen Schnittstelle ein Vakuum-Fixierwerkzeug dar, mit dem der zu bestückende Träger innerhalb der Bestückmaschine fixiert werden kann. Dabei kann die Oberfläche des Trägers exakt in der Höhe einer Ebene der Bestückmaschine zum Liegen gebracht werden, in welcher Ebene die Chips am besten und insbesondere mit der größten Bestückgenauigkeit platziert werden können.
  • Die pneumatische Schnittstelle kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Nut aufweisen, welche mit dem Unterdruck beaufschlagt werden kann, der von einer Unterdruck-Erzeugungseinheit erzeugt wird. Dabei kann die Unterdruck-Erzeugungseinheit eine Einheit sein, welche in Bezug auf die beschriebene Bestückmaschine eine externe Einheit ist und mit der Träger-Aufnahmevorrichtung lediglich pneumatisch koppelbar ist. Die Unterdruck-Erzeugungseinheit kann jedoch auch der beschriebenen Bestückmaschine zugeordnet sein. Insbesondere in letzterem Fall kann die beschriebene Unterdruck-Erzeugungseinheit beispielsweise aus Synergiegründen auch für die Erzeugung eines Unterdrucks verwendet werden, welcher in bekannter Weise für eine temporäre Aufnahme von Chips an so genannten Saugpipetten des Bestückkopfes verwendet wird.
  • Die Verwendung einer Nut zur Übertragung des Unterdrucks an die Oberfläche des Trägers hat den Vorteil, dass dieser Unterdruck nicht lediglich punktuell sondern entlang einer Linie angelegt werden kann. Dabei kann die Form und/oder die Länge der Nut an die Größe und/oder an die mechanische Beschaffenheit des mit Chips zu bestückenden Trägers angepasst werden.
  • Die beschriebene Nut kann auch mehrere Nutabschnitte aufweisen, welche an einem Verzweigungspunkt oder an mehreren Verzweigungspunkten miteinander verbunden sind. Ferner kann zumindest ein Abschnitt der beschriebenen Nut eine umlaufende Nut sein, welche bevorzugt um einen Mittelpunkt der Oberfläche der Träger-Aufnahmevorrichtung bzw. um einen Mittelpunkt des an der Träger-Aufnahmevorrichtung fixierten Trägers umläuft. Somit kann der Unterdruck in weitgehend symmetrischer Weise auf die untere Oberfläche des zu bestückenden Trägers angelegt werden. Dies wiederum führt dazu, dass der zu bestückende Träger infolge des Unterdrucks nicht oder nur in zu vernachlässigender Weise mechanisch verspannt wird. Auch dies trägt in erheblichem Maße zu einer hohen Bestückgenauigkeit bei.
  • Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestückmaschine ist insbesondere ein Zusammenwirken der Verschiebevorrichtung mit der pneumatischen Schnittstelle zum Fixieren des Trägers technisch vorteilhaft. Denn durch die Verschiebevorrichtung kann die Träger-Aufnahmevorrichtung selbst verschoben werden und es kann vermieden werden, dass der Träger auf der Träger-Aufnahmevorrichtung verschoben werden muss, um so nacheinander unterschiedliche Bereiche des zu bestückenden Trägers (ggf. mit einem gewissen räumlichen Überlapp) in den Bestückbereich des Positioniersystems einzubringen und dort mit Chips zu bestücken. Ein (mehrfaches, sequenzielles) Lösen der pneumatischen Fixierung und ein aufwändiges erneutes Ansaugen des zu bestückenden Trägers über die pneumatische Schnittstelle ist nicht notwendig. Da der Träger durch die pneumatischen Schnittstelle mit einem ausreichenden Unterdruck beaufschlagt werden kann, wird auf zuverlässige Weise ein versehentliches Verrutschen des Trägers während des gesamten Bestückvorgangs verhindert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Bestückmaschine ferner eine Temperiervorrichtung auf, welche thermisch mit dem einstückigen Auflageelement gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, das einstückige Auflageelement zumindest annähernd auf einer konstanten Temperatur zu halten.
  • Die Temperiervorrichtung kann das einstückige Auflageelement und damit auch einen an dem einstückigen Auflageelement pneumatisch fixierten Träger aktiv oder passiv temperaturstabilisieren. Eine passive Temperaturstabilisierung kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass ein gasförmiges oder flüssiges Wärmeaustauschmedium, welches eine vorbestimmte Temperatur aufweist, durch einen Kanal strömt, welcher in dem einstückigen Auflageelement, zumindest jedoch in der Träger-Aufnahmevorrichtung ausgebildet ist. Eine aktive Temperaturstabilisierung weist zusätzlich noch eine Temperatur-Rückkopplung von einem Temperatursensor zu einer Steuereinheit der Temperiervorrichtung auf, so dass die Temperatur und/oder der Volumenstrom des Wärmeaustauschmediums stets so eingestellt ist, dass sich zumindest derjenige Teil des einstückigen Auflageelements auf einer konstanten und bevorzugt vorgegebenen Temperatur befindet, welcher Teil thermisch mit dem zu bestückenden Träger gekoppelt ist.
  • Eine Temperaturstabilisierung des zu bestückenden Trägers in Hinblick auf eine präzise Beibehaltung der Position des Trägers innerhalb der Bestückmaschine ist insbesondere für den einleitend beschriebenen ”embedded Wafer Level Prozess” (eWLP) und den System-in-Package (SiP) Module Herstellungsprozess von großer Bedeutung, weil im Gegensatz zu einer Leiterplattenbestückung mit SMD Bauelementen, welche oft weniger als eine Minute dauert, bei einer Bestückung des Trägers mit Chips aus einem Wafer die Bestückdauern in Anbetracht der typischerweise viel größeren Anzahl an zu verarbeitenden Chips deutlich länger sind. Übliche Bestückdauern des Trägers mit ungehäusten Chips können zwischen einer und mehreren Stunden liegen. Dies hat zur Folge, dass sämtliche (noch so kleine) zeitliche Veränderungen der Bestückmaschine und/oder des zu bestückenden Trägers unmittelbar die Bestückgenauigkeit beeinflussen.
  • Die Temperiervorrichtung kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eingerichtet sein, die Träger-Aufnahmevorrichtung und insbesondere das einstückige Auflageelement so zu kühlen, so dass diese bzw. dieses eine Temperatur annehmen kann, die um zumindest 2 Kelvin, insbesondere um zumindest 4 Kelvin und weiter insbesondere um zumindest 7 Kelvin niedriger ist als eine unmittelbare Umgebungstemperatur der Träger-Aufnahmevorrichtung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Abwärme von Komponenten der Bestückmaschine, welche zu einer unerwünschten und kaum vermeidbaren Temperaturerhöhung in einem räumlichen Bereich unter einer Schutzhaube der Bestückmaschine führt, nicht automatisch zur Folge hat, dass sich auch die Temperatur des Trägers erhöht. Insbesondere kann durch eine geeignete Einstellung der Temperiervorrichtung erreicht werden, dass der Träger während des Bestückens eine Temperatur annimmt, die zumindest annähernd gleich ist wie eine Umgebungstemperatur der Bestückmaschine. Dies bedeutet in der Praxis, dass der Träger beim Einführen in die Bestückmaschine und beim Herausführen aus der Bestückmaschine keinen oder nur zu vernachlässigenden Temperaturänderungen unterworfen ist. Eine solche Temperaturerhöhung hätte nämlich zur Folge, dass sich die räumlichen Abmessungen des Trägers im Verlauf einer Bestückung als Folge einer thermischen Ausdehnung ändern würde und die Bestückgenauigkeit entsprechend reduziert wäre.
  • Das einstückige Auflageelement kann ferner einen Längen-Wärmeausdehnungskoeffizienten bei 20°C von kleiner als 10·10–6/K, bevorzugt von kleiner als 5·10–6/K und weiter bevorzugt von kleiner als 2·10–6/K aufweisen.
  • Um innerhalb der beschriebenen Bestückmaschine eine positionsgenaue Fixierung des Trägers auch unter schwankenden Umgebungstemperaturen zu ggewährleisten, ist es lediglich erforderlich das einstückige Auflageelement derart auszugestalten, dass seine Geometrie nur eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit aufweist. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von geeigneten Materialien wie beispielsweise einer Invar-Legierung geschehen, welche aus ca. 64% Eisen und 36% Nickel besteht und welche in bekannter Weise einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das einstückige Auflageelement zumindest zwei Markierungen aufweisen, welche optisch erkennbar sind und welche insbesondere außerhalb eines räumlichen Bereiches an der Oberseite des einstückigen Auflageelements angebracht sind, welcher räumliche Bereich für die Aufnahme des zu bestückenden Trägers vorgesehen ist.
  • Anhand von zumindest einer solchen Markierung kann durch eine geeignete optische Vermessung die Position eines bestückten Chips relativ zu dieser Markierung mit großer Genauigkeit bestimmt werden. Sofern die Position der betreffenden Markierung innerhalb der beschriebenen Bestückmaschine genau bekannt ist, kann die tatsächliche Position eines bestückten Chips innerhalb eines Koordinatensystems der Bestückmaschine genau ermittelt werden. Sofern außerdem die Position des inzwischen zumindest teilweise bestückten Trägers innerhalb des Koordinatensystems der Bestückmaschine genau bekannt ist, dann kann auch die tatsächliche Position eines bestückten Chips innerhalb eines Koordinatensystems des Trägers mit großer Genauigkeit ermittelt werden. Falls bei einer derartigen Positionsvermessung ein gewisser räumlicher Versatz zwischen der tatsächlichen Bestückposition und einer vorgegebenen Bestückpositionen ermittelt wird, dann kann ein solcher Versatz bei nachfolgenden Bestückvorgängen durch eine geeignete Ansteuerung der Bewegung des Bestückkopfes zumindest annähernd kompensiert werden.
  • Die genauen Positionen der optisch erkennbaren Markierungen können vor dem Einbau der Träger-Aufnahmevorrichtung bzw. einer entsprechenden Komponente der Träger-Aufnahmevorrichtung, an welcher Komponente sich die Markierungen befinden, mit einer hochgenauen optischen Messmaschine vermessen werden. Auf diese Weise kann die vorstehend beschriebene optische Vermessung von Bestückpositionen mit besonders hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Die räumliche Anordnung der beiden Markierungen außerhalb des Bereiches, welcher im Betrieb der Bestückmaschine für die Aufnahme des Trägers vorgesehen ist, hat den Vorteil, dass die (Positionen der) Markierungen auch während der Bestückung eines Trägers vermessen werden können. Somit ist es auch während eines Bestückvorgangs möglich, welcher, wie vorstehend beschrieben, beispielsweise 1 bis 2 Stunden dauern kann, die Bestückpositionen optisch genau zu identifizieren und so eine andauernd hohe Bestückgenauigkeit zu gewährleisten.
  • Das einstückige Auflageelement kann zumindest zwei erste Markierungen aufweisen, welche optisch erkennbar sind und welche insbesondere außerhalb eines räumlichen Bereiches an der Oberseite des einstückigen Auflageelements angebracht sind, welcher räumliche Bereich für die Aufnahme des zu bestückenden Trägers vorgesehen ist, wobei die zwei ersten Markierungen entlang der X-Richtung angeordnet sind.
  • Das einstückige Auflageelement kann zumindest zwei zweite Markierungen aufweisen, welche optisch erkennbar sind und welche insbesondere außerhalb des räumlichen Bereiches an der Oberseite des einstückigen Auflageelements angebracht sind, welcher räumliche Bereich für die Aufnahme des zu bestückenden Trägers vorgesehen ist, wobei die zwei zweiten Markierungen entlang der Y-Richtung angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bestückmaschine ferner eine Kamera auf, welche an dem Bestückkopf angebracht ist. Das Flächen-Positioniersystem ist kalibrierbar mittels Informationen, die von der Kamera über wenigstens eine der obenstehenden beschriebenen Markierung erfasst werden. Insbesondere kann die Bestückmaschine ferner eine Kalibiervorrichtung aufweisen, wobei das Flächen-Positioniersystem kalibrierbar ist durch die Kalibiervorrichtung, die Informationen empfängt und auswertet, die von der Kamera über wenigstens eine der obenstehenden beschriebenen Markierung erfasst werden.
  • Sofern, wie vorstehend beschrieben, die Bestückmaschine ein an dem Chassis angebrachtes (Flächen-)Positioniersystem aufweist und mit diesem Positioniersystem nicht nur der Bestückkopf sondern auch eine Kamera positioniert werden kann, dann kann durch eine optische Vermessung von jeweils einem Paar von Markierungen ein ggf. vorhandener oder im Verlauf einer Bestückung entstandener räumlicher Verzug von verschiedenen Komponenten des Positioniersystems erkannt werden. Ein solcher räumlicher Verzug kann insbesondere durch Temperaturschwankungen der einzelnen Komponenten des Positioniersystems entstehen.
  • Anschaulich ausgedrückt verzerrt sich bei einem Verzug von zumindest einzelnen Komponenten des Positioniersystems dessen Koordinatensystem. Durch eine optische Positionsvermessung der entsprechenden als stationär angenommenen Markierungen kann dieser Verzug bestimmt werden und bei der weiteren Bestückung des Trägers durch eine geeignete Ansteuerung des Positioniersystems kompensiert werden. Insbesondere bei der Verwendung eines bilinearen Modells zur Bestimmung der Verzerrung kann dadurch eine extrem hohe und zeitlich stabile Bestückgenauigkeit erzielt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Bestückmaschine ferner auf: (a) eine weitere Zuführeinrichtung zum Bereitstellen eines weiteren Wafers, der ebenfalls eine Vielzahl von Chips aufweist, und (b) einen weiteren Bestückkopf zum Abholen von Chips von dem bereitgestellten weiteren Wafer und zum Platzieren der abgeholten Chips an vordefinierten Bestückpositionen auf dem Träger.
  • Die erfindungsgemäße Bestückmaschine kann insbesondere für sogenannte ”embedded Wafer Level Package” (eWLP) Prozesse auf vorteilhafte Weise verwendet werden, wobei hierbei ungehäuste (Halbleiter-)Chips, so genannte ”Bare Dies”, von einem Wafer entnommen und auf einen Träger bestückt werden. Da sich die Herstellungs- und Bearbeitungsprozesse für Wafer in den letzten Jahren stetig verbessert haben und wohl in Zukunft auch noch verbessern werden, werden bereits heutzutage auch für die eWLP Technologie sehr große Wafer mit einem Durchmesser von z. B. 300 mm verwendet. In Zukunft werden zumindest für Silizium voraussichtlich Wafer Durchmesser von z. B. 450 mm verarbeitet werden. Dies bedeutet, dass auch die zu bestückenden Träger entsprechend groß werden, so dass der Bestückbereich einer Bestückmaschine häufig kleiner sein wird als die Bestückungsfläche des zu bestückenden Trägers.
  • Erfindungsgemäß wird das Verfahren mit einem einstückigen Auflageelement durchgeführt, welches zumindest zwei zweite Markierungen aufweist, welche, vor dem Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung, von einer Kamera, die an dem Bestückkopf angebracht ist, optisch erkennbar an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung angebracht sind, wobei die zwei zweiten Markierungen in einem vorderen Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung entlang der Y-Richtung angeordnet sind. Ferner weist das einstückige Auflageelement zumindest zwei weitere zweite Markierungen auf, welche nach dem Verschieben von der Kamera für die Kamera optisch erkennbar sind und welche ebenfalls an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung angebracht sind, wobei die zwei weiteren zweiten Markierungen in einem hinteren Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung entlang der Y-Richtung angeordnet sind. Das Verfahren weist ferner auf ein Erfassen der zweiten Markierungen und/oder der weiteren zweiten Markierungen mittels der Kamera und ein Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems basierend auf den räumlichen Positionen der von der Kamera erfassten zweiten Markierungen und/oder weiteren zweiten Markierungen.
  • Hierdurch wird ermöglicht, dass auch die zweiten Markierungen und/oder weiteren zweiten Markierungen erfasst werden können mittels der Kamera und basierend auf den hierdurch zur Verfügung gestellten zusätzlichen Informationen, also den räumlichen Positionen der von der Kamera erfassten zweiten Markierungen und/oder weiteren zweiten Markierungen, das Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems genauer möglich ist.
  • In diesem Zusammenhang ist der vordere Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung beziehungsweise der hintere Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung von dem ersten Bereich beziehungsweise dem weiteren Bereich zu unterscheiden, welcher erste Bereich beziehungsweise welcher weitere Bereich mit Chips bestückt wird. So findet in dem vorderen Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung beziehungsweise dem hinteren Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung gerade keine Bestückung mit Chips statt, damit ein Erkennen der zweiten Markierungen mittels der Kamera und ein anschließendes Kalibrieren möglich ist und die Markierungen nicht durch den Träger oder das Bestückmedium verdeckt werden.
  • Die räumliche Zuordnung des „vorderen” Bereichs der Träger-Aufnahmevorrichtung bzw. des „hinteren” Bereichs der Träger-Aufnahmevorrichtung ist bevorzugt im Hinblick auf eine Verschieberichtung, welche bevorzugt die X-Richtung ist, zu verstehen. Insbesondere kann auch der erste Bereich auf dem Träger weiter „vorne” angeordnet sein als der weitere Bereich. Damit ist insbesondere eine Anordnung (i) vorderer Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung, (ii) erster Bereich, (iii) zweiter Bereich und (iv) hinterer Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung in dieser Reihenfolge entlang der Verschieberichtung gegeben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren ferner auf ein Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs mit Chips mittels des Bestückkopfes, wobei das Bestücken des ersten Bereichs vor dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt und das Fortsetzen des Bestückens nach dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt.
  • Anders ausgedrückt wird bei dem Bestücken des ersten Bereichs vor dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems der erste Bereich nicht vollständig bestückt. Es folgt ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung in den weiteren Bereich, dann ein Erfassen der weiteren zweiten Markierungen mit der Kamera und ein anschließendes Kalibrieren. Nach dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung zurück in den ersten Bereich. Hierauf folgt das Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs.
  • Insbesondere kann nach dem Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs, wobei bei dem Fortsetzen des Bestückens der erste Bereich nicht vollständig bestückt wird, ein weiteres Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung, dann ein weiteres Erfassen der weiteren zweiten Markierungen mit der Kamera und ein anschließendes weiteres Kalibrieren erfolgen. Nach dem weiteren Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung zurück in den ersten Bereich. Hierauf folgt ein weiteres Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs.
  • Durch das weitere Erfassen, also das erneute Erfassen, der weiteren zweiten Markierungen mittels der Kamera kann das Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems dahingehend weiter verbessert werden, dass auch ein zwischenzeitlich eingetretener Verzug des Positioniersystems mit besonders hohen Genauigkeit festgestellt und durch das weitere Kalibieren kompensiert werden kann.
  • Der aufgezeigte Vorgang aufweisend ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung, ein Erfassen der weiteren zweiten Markierungen mit der Kamera, ein anschließendes Kalibrieren, ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung zurück in den ersten Bereich und ein Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs kann mit beliebiger Taktung, also mit beliebiger Häufigkeit während des Zeitraums des Bestückens des ersten Bereichs, durchgeführt werden. Umso häufiger dieser Vorgang durchgeführt wird, umso genauer kann die Bestückung erfolgen. Insbesondere kann je häufiger dieser Vorgang durchgeführt wird mit umso größerer Sicherheit festgestellt werden, ob ein erneuter Verzug des Positioniersystems erfolgt ist und gegebenenfalls durch Kalibieren kompensiert werden.
  • Insbesondere kann die Taktung an die Genauigkeit des Flächenpositioniersystems angepasst werden, insbesondere an die Geschwindigkeit und/oder die Stärke, mit welcher ein Verzug des Flächenpositioniersystems auftritt. Je größer die Geschwindigkeit und/oder die Stärke, mit welcher ein Verzug des Flächenpositioniersystems auftritt, umso höher sollte die Taktung des Vorgangs gewählt werden. Der Vorgang umfassend ein Verschieben in den weiteren Bereich, ein Erfassen der weiteren zweiten Markierungen mit der Kamera, ein anschließendes Kalibrieren, ein Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung zurück in den ersten Bereich und ein Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs sollte also in diesem Fall mit einer größeren Häufigkeit innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls durchgeführt werden. Hierzu können insbesondere Referenzmessungen im Vorfeld durchgeführt werden, um die Wahrscheinlichkeit, mit welcher ein Verzug des Flächenpositioniersystems auftritt, festzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Bestücken des weiteren Bereichs des Trägers nach dem Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs.
  • Insbesondere erfolgt das Bestücken des weiteren Bereichs des Trägers mit Chips mittels des Bestückkopfes erst nachdem mit dem Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs begonnen worden ist. Weiter insbesondere erfolgt das Bestücken des weiteren Bereichs des Trägers mit Chips mittels des Bestückkopfes erst nachdem der erste Bereich vollständig bestückt worden ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt in einer Draufsicht auf die XY-Ebene eine Bestückmaschine, welche zwei Wafer-Zuführvorrichtungen und zwei Bestückköpfe aufweist.
  • 2 zeigt in perspektivischer Darstellung verschiedene Mechaniken zum Positionieren bzw. Verschieben einer Träger-Aufnahmevorrichtung der in 1 dargestellten Bestückmaschine.
  • 3a–3d illustrieren ein Verfahren zum Bestücken eines Trägers mit ungehäusten Chips durchgeführt mit einer Bestückmaschine in einer Draufsicht auf die XY-Ebene.
  • 4 zeigt in einer Draufsicht auf die XY-Ebene eine Bestückmaschine, welche eine Transportvorrichtung, erste und zweite Markierungen sowie eine pneumatische Schnittstelle aufweist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten von einer anderen Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen sind, welche in den letzten beiden Ziffern identisch sind mit den Bezugszeichen von entsprechenden gleichen oder zumindest funktionsgleichen Merkmalen bzw. Komponenten. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
  • Außerdem wird darauf hingewiesen, dass raumbezogene Begriffe, wie beispielsweise ”vorne” und ”hinten”, ”oben” und ”unten”, ”links” und ”rechts”, etc. verwendet werden, um die Beziehung eines Elements zu einem anderen Element oder zu anderen Elementen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Demnach können die raumbezogenen Begriffe für Ausrichtungen gelten, welche sich von den Ausrichtungen unterscheiden, die in den Figuren dargestellt sind. Es versteht sich jedoch von selbst, dass sich alle solchen raumbezogenen Begriffe der Einfachheit der Beschreibung halber auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtungen beziehen und nicht unbedingt einschränkend sind, da die jeweils dargestellte Vorrichtung, Komponente etc., wenn sie in Verwendung ist, Ausrichtungen annehmen kann, die von den in der Zeichnung dargestellten Ausrichtungen verschieden sein können.
  • 1 zeigt eine Bestückmaschine 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bestückmaschine 100 weist ein Chassis 112 auf, an welchem zwei Flächen-Positioniersysteme zum Bewegen jeweils eines Bestückkopfes 120 und 121 angebracht sind, so dass diese in einer zu der Zeichenebene parallelen XY-Ebene verfahren werden können. Die beiden Flächen-Positioniersysteme weisen als erste und gemeinsam genutzte Komponente eine in Bezug zu dem Chassis 112 stationäre Trägerschiene 114 auf. An der Trägerschiene 114 sind als zweite (nicht gemeinsame) Komponenten zwei querstehende Trägerarme 116 angebracht, welche entlang einer Y-Richtung verfahren werden können. Ein Trägerarm 116 ist dabei dem einen Positioniersystem und ein Trägerarm 116 ist dem anderen Positioniersystem zugeordnet. Beide Positioniersysteme weisen ferner jeweils eine verfahrbare Trägerplatte 118 auf, welche an dem jeweiligen Trägerarm 116 angebracht ist und entlang der X-Richtung verfahren werden kann. An den beiden Trägerplatten 118 sind die Bestückköpfe 120 bzw. 121 mittels einer festen Schraubverbindung angebracht.
  • Die Bestückmaschine 100 weist ferner zwei Wafer-Zuführvorrichtungen auf, eine Wafer-Zuführvorrichtung 140 und eine weitere Wafer-Zuführvorrichtung 141. Bei anderen nicht dargestellten Ausführungsformen können anstelle von zumindest einer Wafer-Zuführvorrichtung auch eine andere Art von Zuführvorrichtungen (z. B. Gurt- oder Magazin-Zuführvorrichtungen) verwendet werden. Mit jeder der beiden Wafer-Zuführvorrichtungen 140, 141 kann aus einem in 1 nicht dargestellten Wafer-Speicher ein Wafer 180 in einen Bereitstellungsbereich gebracht werden, von dem einzelne Chips unter Verwendung des jeweiligen Bestückkopfes 120, 121 abgeholt werden können. Bevorzugt sind die Bestückköpfe 120, 121 sogenannte Mehrfach-Bestückköpfe, welche jeweils mehrere in 1 als kleine Kreise dargestellte Saugpipetten aufweisen. Von einer Saugpipette kann jeweils ein Chip temporär aufgenommen werden. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die Saugpipetten individuell entlang einer Z-Richtung verfahren werden, welche senkrecht zu der Zeichenebene und damit sowohl senkrecht zu der Y-Richtung als auch senkrecht zu der X-Richtung orientiert ist. Alternativ sind auch andere Kopftopologien wie z. B. Collect & Place Revolverköpfe einsetzbar.
  • Die von dem jeweiligen Bestückkopf 120, 121 aufgenommenen Chips werden dann durch eine geeignete Ansteuerung des betreffenden Flächen-Positioniersystems in einen Bestückbereich 126 transferiert, in welchem sie auf einen zu bestückenden Träger 190 an vordefinierten Bestückpositionen aufgesetzt werden.
  • Die mit den beiden Bestückköpfen 120, 121 und den beiden Zuführvorrichtungen 140, 141 versehene Bestückmaschine 100 kann auf vorteilhafte Weise in einem Betriebsmodus betrieben werden, in dem die beiden Bestückköpfe 120, 121 jeweils abwechselnd Chips von ihrer jeweils zugeordneten Zuführeinrichtung 140, 141 aufnehmen und auf den zu bestückenden Träger 190 aufsetzen. Dadurch kann die Bestückleistung erheblich erhöht werden. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff der ”Bestückleistung” die Anzahl an Chips zu verstehen, die innerhalb einer vorgegebene Zeiteinheit, beispielsweise 1 Stunde, von den beiden Bestückköpfen 120, 121 abgeholt und auf den Träger 190 aufgesetzt werden können.
  • Die Bestückmaschine 100 weist ferner eine Träger-Aufnahmevorrichtung 130 auf, welche ein einstückiges Auflageelement 132 aufweist.
  • Die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 ist mechanisch an eine Verschiebevorrichtung 170 gekoppelt. Dadurch ist die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 mittels der Verschiebevorrichtung 170 parallel zu der XY-Ebene verfahrbar.
  • Durch eine Verschiebung der Träger-Aufnahmevorrichtung 130 parallel zu der XY-Ebene mittels der Verschiebevorrichtung 170 kann das einstückige Auflageelement 132 präzise derart verschoben und positioniert werden, dass ein definierter Bereich eines Bestückmediums 192 des Trägers 190 nach Fixierung des Trägers 190 genau definiert in dem Bestückbereich 126 zum Liegen kommt.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, weist insbesondere das Bestückmedium 192, der auf dem einstückigen Auflageelement 132 aufliegt, in der X-Richtung eine größere Ausdehnung auf als der Bestückbereich 126. Mittels der Verschiebevorrichtung 170 kann das einstückige Auflageelement 132 präzise sequenziell verschoben werden, sodass auch eine Bestückung großer Träger 190 mit hoher Bestückgenauigkeit möglich ist.
  • 2 zeigt in perspektivischer Darstellung verschiedene Mechaniken zum Positionieren bzw. Verschieben des einstückigen Auflageelementes 132 das in 1 dargestellten Bestückmaschine. In 2 ist eine Transportvorrichtung 260 gezeigt, mittels welcher ein zu bestückender Träger 190 auf das Auflageelement 132 transportiert und ein zumindest teilweise bestückter Träger 190 von diesem wieder abtransportiert werden kann. Die Transportvorrichtung weist in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Bandantrieb 262 auf. Die Verschiebevorrichtung 170 weist ferner einen Spindelantrieb 272, zwei Schienen 276 und eine Spindel 274 auf. Durch die Verschiebevorrichtung 170 kann der Träger 190 mittels der Spindel 274, die durch den Spindelantrieb 272 angetrieben wird, entlang der Schienen 276 in X-Richtung verschoben werden.
  • In 2 ist ferner eine Hubeinrichtung 284 der Bestückmaschine gezeigt, welche an das Chassis 112 angebracht ist. Die Hubeinrichtung 284 ist konfiguriert, das einstückige Auflageelement 132 entlang einer Z-Richtung zu bewegen, welche senkrecht zu der Ebene orientiert ist, die durch das einstückige Auflageelement 132 definiert wird. Die Hubeinrichtung 284 weist zwei Hubzylinder 288 auf, von denen nur einer in 2 sichtbar ist. Die beiden Hubzylinder 288 können sich synchron auf und ab bewegen. An den Hubzylindern 288 sind jeweils Hubelemente 286 angebracht. Die Hubelemente 286 sind in X-Richtung länglich ausgebildet. Auf den Hubelementen 286 sind die Schienen 276 der Verschiebevorrichtung 170 angebracht.
  • Die 3a, 3b, 3c und 3d illustrieren beispielhaft Verfahrensschritte zum Bestücken eines Bestückmediums 192 des Trägers 190, welches Bestückmedium 192 in der X-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als der Bestückbereich 126. Wie aus 3a ersichtlich ist, wird nach Aufbringen und Fixieren des Trägers 190 zunächst ein erster Bereich 394a des Bestückmediums 192 des Trägers 190 mit Chips 382 bestückt. Wie aus 3b ersichtlich ist, wird nachdem der erste Bereich 394a mit Chips 382 bestückt worden ist, die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 entlang der X-Richtung mittels der Verschiebevorrichtung 170 präzise derart verschoben, dass ein zweiter noch unbestückter Bereich 394b des Bestückmediums 192 passgenau in dem Bestückbereich 126 zum Liegen kommt. Wie aus 3c ersichtlich ist, wird der zweite Bereich 394b des Bestückmediums 192 dann mit Chips 382 bestückt. Nach vollständiger Bestückung, wie in 3d gezeigt, kann die Fixierung des Trägers 190 gelöst werden und der Träger 190 kann von dem einstückigen Auflageelement 132 abtransportiert werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Bestückmaschine 400, welche in 4 gezeigt ist, erfolgt der Transport des Trägers 190 auf das einstückige Auflageelement 132 herauf sowie von dem einstückigen Auflageelement 132 herunter durch die Transportvorrichtung 260 entlang einer Transportrichtung T, die im gezeigten Ausführungsbeispiel der X-Richtung entspricht. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform weist die Transportvorrichtung 260 zwei Transportriemen auf, die durch zwei Nuten des einstückigen Auflageelementes 132 geführt werden.
  • Zum Fixieren des Trägers 190 weist die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 an ihrer Oberfläche eine pneumatische Schnittstelle 133 auf, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als eine um ein Zentrum des einstückigen Auflageelements 132 umlaufende Nut ausgebildet ist. In der Nut 133 kann mit einer nicht dargestellten Vakuum-Erzeugungseinheit ein Unterdruck erzeugt werden, so dass die flächige Unterseite des Trägers 190 an dem einstückigen Auflageelement 132 angesaugt wird.
  • Eine Temperiervorrichtung 438, welche thermisch mit dem einstückigen Auflageelement 132 gekoppelt ist, hält das einstückige Auflageelement 132 zumindest annähernd auf einer konstanten Temperatur.
  • Für eine grobe Positionierung bzw. Zentrierung des Trägers 190 auf dem einstückigen Auflageelement 132 sind im Außenbereich des Trägers 190 erste optisch erkennbare Strukturen 436a und eine zweite optisch erkennbare Struktur 436b ausgebildet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die optisch erkennbaren Strukturen jeweils mittels eines einfachen Loches 436a, 436b ausgebildet. Die beiden ersten optisch erkennbaren Strukturen 436a sind in Bezug auf die Transportrichtung T links bzw. rechts an dem Träger 190 angebracht. Die zweite optisch erkennbare Struktur 436b ist in 4 oben und in Bezug auf die Transportrichtung T vorne an dem Träger 190 angebracht. In weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsformen der Bestückmaschine kann auch eine weitere zweite optisch erkennbare Struktur in 4 unten und in Bezug auf die Y-Richtung mittig an dem Bestückmedium 192 an dem Träger 190 angebracht sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass der verwendete Träger ein Träger 190 ist, welcher eine bevorzugt metallische Platte oder ein bevorzugt metallischer Rahmen sein kann, auf dem das Bestückmedium 192 aufgebracht ist oder in welchem das Bestückmedium 192 eingespannt ist. Das Bestückmedium 192 ist bevorzugt eine einseitige oder doppelseitige Klebefolie. Das Bestücken des Bestückmediums 192 mit Chips 382 erfolgt in bekannter Weise durch eine geeignete Positionierung des Bestückkopfes 120 sowie durch ein Absenken einer als Saugpipette ausgebildeten Chip-Halteeinrichtung 122 entlang der Z-Richtung, welche senkrecht zu der XY-Ebene orientiert ist.
  • Eine Zentrierung des Trägers 190 auf dem einstückigen Auflageelement 132 basiert auf einer optischen Vermessung der Positionen der ersten und/oder zweiten optisch erkennbaren Strukturen 436a, 436b. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird dazu eine Kamera 450 verwendet, welche an dem verfahrbaren Bestückkopf 120 angebracht. Durch eine geeignete Ansteuerung des in 4 nicht dargestellten Flächen-Positioniersystems kann die Kamera 450 in geeigneter Weise oberhalb der jeweiligen zu vermessenden ersten oder zweiten optisch erkennbaren Strukturen 436a, 436b platziert werden. Sofern bei dieser Vermessung die Position der Kamera 450 innerhalb des Koordinatensystems der Bestückmaschine 400 bzw. des Flächen-Positioniersystems genau bekannt ist, können durch eine geeignete Bildauswertung eines von der Kamera 450 erfassten Bildes die Koordinaten des Trägers 190 in dem Koordinatensystem der Bestückmaschine 400 bestimmt werden.
  • Da die zweite optisch erkennbare Struktur 436b in 4 oben und entlang der Y-Richtung mittig in Bezug auf das Bestückmedium 192 auf dem Träger 190 angebracht ist, kann bei einem großen Träger 190 die Kamera 450, die an dem Bestückkopf 120 angebracht ist, wegen der beschränkten Verfahrbarkeit des Bestückkopfes 120 nicht ohne Weiteres über der zu vermessenden Struktur 436b platziert werden. Mittels der Verschiebevorrichtung 170 kann allerdings selbst bei einem Träger 190 oder einem auf diesem angebrachten oder in diesen eingespannten Bestückmedium 192, welches in der X-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als der Bestückbereich 126, eine Zentrierung des Trägers 190 auf dem einstückigen Auflageelement 132 durch eine optische Vermessung der Position der zweiten optisch erkennbaren Struktur 436b erfolgen. Mittels der Verschiebevorrichtung 170 kann die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 entlang der X-Richtung derart verschoben werden, dass die zweite optisch erkennbare Struktur 436b von dem Bestückkopf 120 mit der Kamera 450 erreicht werden kann. Die Kamera 450 kann dann präzise über der zu vermessenden optisch erkennbaren Struktur 436b platziert werden und eine Zentrierung des Trägers 190 kann anhand der durch die zu vermessende Struktur 436b erhaltenen Positionsinformationen erfolgen.
  • Alternativ oder in Kombination können auch erste Markierungen 434a und/oder zweite Markierungen 434b verwendet werden, um die relative Position des Trägers 190 in Bezug zu diesen ersten Markierungen 434a und/oder zweiten Markierungen 434b optisch zu bestimmen. Alle solche Markierungen sind gemäß dem Ausführungsbeispiel auf bzw. an dem Auflageelement 132 ausgebildet bzw. angebracht.
  • Ferner können die ersten Markierungen 434a oder die zweiten Markierungen 434b dazu dienen, ein Vermessen und Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems vorzunehmen. Durch Vermessen und Auswerten der Position der auf dem Träger 190 platzierten Chips 382 in Bezug auf wenigstens zwei der ersten Markierungen 434a und der zweiten Markierungen 434b kann zuverlässig eine Fehlpositionierung der Chips 382 während der Bestückung des Trägers 190 mit Chips 382 festgestellt werden. Das Flächen-Positioniersystem kann dann entsprechend rekalibriert und damit die Fehlpositionierung kompensiert werden. Eine erstmalige Kalibrierung oder eine Rekalibrierung ist auch unabhängig von einer Bestückung eines Trägers 190 mit Chips 382 beispielsweise unter Verwendung einer Kalibrierplatte möglich, die wiederum selber Markierungen aufweist.
  • Bevorzugt wird wenigstens eine erste Markierung 434a und wenigstens eine zweite Markierung 434b zur Vermessung verwendet. Hierbei können auch zwei Kameras 450, die beide an dem Bestückkopf 120 angebracht sein können, verwendet werden. In diesem Fall sind die zwei Kameras 450 bevorzugt senkrecht zueinander ausgerichtet. Dies ermöglicht die gleichzeitige Erfassung einer oder mehrerer erster Markierungen 434a und einer oder mehrerer zweiter Markierungen 434b.
  • Zwei erste Markierungen 434a sind in 4 zum einen links und zum anderen rechts neben dem Träger 190 und zueinander in X-Richtung versetzt angebracht. Die zwei zweiten Markierungen 434b sind in 4 ”oben” relativ zu dem Träger 190 und zueinander in Y-Richtung versetzt angebracht. Ferner sind auch zwei weitere zweite Markierungen ”unten” unter Zugrundelegung der Blickrichtung von 4 und relativ zu dem Träger 190 zueinander in Y-Richtung versetzt angebracht. Die zwei zweiten Markierungen 434b, die in 4 ”oben” angeordnet sind, sind in Bezug auf die Verschieberichtung, also hier die X-Richtung, ”vorne” angeordnet. Die zwei weiteren zweiten Markierungen 434b die in 4 ”unten” angeordnet sind, sind in Bezug auf die X-Richtung ”hinten” angeordnet.
  • Mittels der Verschiebevorrichtung 170 kann die Träger-Aufnahmevorrichtung 130 entlang der X-Richtung derart verschoben werden, dass abhängig von der Position des Träger-Aufnahmevorrichtung entweder die ”unteren” zweite Markierungen 434b oder die ”oberen” zweiten Markierungen 434b von dem Bestückkopf 120 mit der Kamera 450 erreicht und somit erfasst werden können. Hierdurch kann eine besonders genaue Kalibrierung der Bestückpositionen der Chips 382 erfolgen, da diese nicht nur anhand der ersten Markierungen 434a sondern auch senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den ersten Markierungen 434a anhand sämtlicher zweiten Markierungen 434b erfolgen kann. So können selbst bei einem großen Träger 190 mit einer Vielzahl von Bestückpositionen sämtliche Bestückpositionen der Chips 382 vermessen werden. Durch eine entsprechende Kalibrierung des Flächenpositioniersystems kann dauerhaft eine hohe Bestückgenauigkeit gewährleistet werden.
  • Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff ”aufweisen” nicht andere Elemente ausschließt und dass das ”ein” nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bestückmaschine
    112
    Chassis
    114
    erste Komponente/stationäre Trägerschiene
    116
    zweite Komponente/verfahrbarer querstehender Trägerarm
    118
    dritte Komponente/verfahrbare Trägerplatte
    120
    Bestückkopf
    121
    weiterer Bestückkopf
    122
    Chip-Halteeinrichtungen/Saugpipetten
    126
    Bestückbereich
    130
    Träger-Aufnahmevorrichtung
    132
    einstückiges Auflageelement
    133
    pneumatische Schnittstelle/umlaufende Nut
    140
    Wafer-Zuführvorrichtung
    141
    weitere Wafer-Zuführvorrichtung
    170
    Verschiebevorrichtung
    180
    Wafer
    190
    Träger
    192
    Bestückmedium
    260
    Transportvorrichtung
    262
    Bandantrieb
    T
    Transportrichtung
    272
    Spindelantrieb
    274
    Spindel
    276
    Schiene
    284
    Hubeinrichtung
    286
    Hubelement
    288
    Hubzylinder
    382
    Chips
    394a
    erster zu bestückender Bereich
    394b
    zweiter zu bestückender Bereich
    400
    Bestückmaschine
    434a
    erste Markierung
    434b
    zweite Markierung
    436a
    erste optisch erkennbare Struktur/Loch
    436a
    zweite optisch erkennbare Struktur/Loch
    438
    Temperiervorrichtung
    450
    Kamera

Claims (14)

  1. Bestückmaschine zum Bestücken eines Trägers (190) mit ungehäusten Chips (382), insbesondere zum Zwecke des Herstellens von elektronischen Bauelementen, welche jeweils zumindest einen Chip (382) aufweisen, der sich in einem Gehäuse befindet, welches insbesondere eine ausgehärtete Vergussmasse aufweist, die Bestückmaschine (100, 400) aufweisend ein Chassis (112); eine Zuführeinrichtung (140) zum Bereitstellen eines Wafers (180), der eine Vielzahl von Chips (382) aufweist, wobei die Zuführeinrichtung (140) an dem Chassis (112) angebracht ist; eine Verschiebevorrichtung (170), welche an dem Chassis (112) angebracht ist; ein Flächen-Positioniersystem, mit einer am Chassis (122) angebrachten stationären Komponente und einer beweglichen Komponente; einen an der beweglichen Komponente angebrachten Bestückkopf (120) zum Abholen von Chips (382) von dem bereitgestellten Wafer (180) und zum Platzieren der abgeholten Chips (382) innerhalb eines Bestückbereichs (126) an vordefinierten Bestückpositionen auf dem aufgenommenen Träger (190); und eine Träger-Aufnahmevorrichtung (130) zum Aufnehmen des zu bestückenden Trägers (190), wobei die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mechanisch an die Verschiebevorrichtung (170) gekoppelt ist, und die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mittels der Verschiebevorrichtung (170) parallel zu einer vorbestimmen XY-Ebene, welche durch eine X-Richtung und eine Y-Richtung aufgespannt ist, verfahrbar ist, wobei die X-Richtung senkrecht zu der Y-Richtung ist, und die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) ein einstückiges Auflageelement (132) aufweist, welches zumindest einen oberen Teil der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) darstellt, wobei der zu bestückende Träger (190) auf dem einstückigen Auflageelement (132) auflegbar ist, wobei das einstückige Auflageelement (132) in der X-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als der Bestückbereich (126), und wobei die Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mittels der Verschiebevorrichtung (170) wenigstens entlang der X-Richtung verschiebbar ist.
  2. Bestückmaschine gemäß dem vorhergehenden Anspruch ferner aufweisend eine Hubeinrichtung (284), welche an das Chassis (112) gekoppelt ist und welche konfiguriert ist, das einstückige Auflageelement (132) in Bezug zu dem Chassis (112) entlang einer Z-Richtung zu bewegen, wobei die Z-Richtung senkrecht zu der XY-Ebene orientiert ist.
  3. Bestückmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die stationäre Komponente eine stationäre Trägerschiene (114) ist, mittels welcher der Bestückkopf (120) entlang der Y-Richtung verfahrbar ist und die bewegliche Komponente eine verfahrbare Trägerplatte (118) ist, an welcher der Bestückkopf (120) angebracht ist, wobei das Flächenpositioniersystem ferner einen an der Trägerschiene (114) verfahrbaren Trägerarm (116) aufweist, entlang welchem die verfahrbare Trägerplatte (118) entlang der X-Richtung verfahrbar ist.
  4. Bestückmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ferner aufweisend eine Transportvorrichtung (260) zum Transportieren des Trägers (190) an einer Oberseite des einstückigen Auflageelements (132) entlang der X-Richtung.
  5. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Auflageelement (132) eine pneumatische Schnittstelle (433, 533) aufweist, mittels welcher ein Unterdruck an eine untere Oberfläche des Trägers (190) anlegbar ist.
  6. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Temperiervorrichtung (438), welche thermisch mit dem einstückigen Auflageelement (132) gekoppelt ist und welche eingerichtet ist, das einstückige Auflageelement (1321) zumindest annähernd auf einer konstanten Temperatur zu halten.
  7. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Auflageelement (132) einen Längen-Wärmeausdehnungskoeffizienten bei 20°C von kleiner als 10·10–6/K, bevorzugt von kleiner als 5·10–6/K und weiter bevorzugt von kleiner als 2·10–6/K aufweist.
  8. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Auflageelement (132) zumindest zwei erste Markierungen (434a) aufweist, welche optisch erkennbar sind und welche insbesondere außerhalb eines räumlichen Bereiches an der Oberseite des einstückigen Auflageelements (132) angebracht sind, welcher räumliche Bereich für die Aufnahme des zu bestückenden Trägers (190) vorgesehen ist, wobei die zwei ersten Markierungen (434a) entlang der X-Richtung angeordnet sind.
  9. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das einstückige Auflageelement (132) zumindest zwei zweite Markierungen (434b) aufweist, welche optisch erkennbar sind und welche insbesondere außerhalb eines räumlichen Bereiches an der Oberseite des einstückigen Auflageelements (132) angebracht sind, welcher räumliche Bereich für die Aufnahme des zu bestückenden Trägers (190) vorgesehen ist, wobei die zwei zweiten Markierungen (434b) entlang der Y-Richtung angeordnet sind.
  10. Bestückmaschine gemäß einem der beiden vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Kamera (450), welche an dem Bestückkopf (120) angebracht ist, wobei das Flächen-Positioniersystem kalibrierbar ist mittels Informationen, die von der Kamera (450) über die wenigstens zwei Markierungen (434a, 434b) erfasst werden.
  11. Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine weitere Zuführeinrichtung (141) zum Bereitstellen eines weiteren Wafers (180), der ebenfalls eine Vielzahl von Chips (382) aufweist; und einen weiteren Bestückkopf (121) zum Abholen von Chips (382) von dem bereitgestellten weiteren Wafer (180) und zum Platzieren der abgeholten Chips (382) an vordefinierten Bestückpositionen auf dem Träger (190).
  12. Verfahren zum Bestücken eines Trägers (190) mit ungehäusten Chips (382) mit einer Bestückmaschine (100, 400), insbesondere mit einer Bestückmaschine gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das Verfahren aufweisend Bereitstellen eines Wafers (180), der eine Vielzahl von Chips (382) aufweist, mittels einer Zuführeinrichtung (140); Auflegen und Fixieren des Trägers (190) an einer Oberseite eines einstückigen Auflageelements (132) einer Träger-Aufnahmevorrichtung (130); Bestücken eines ersten Bereichs (394a) des Trägers (190) mit Chips (382) mittels eines Bestückkopfes (120) eines Flächen-Positioniersystems; Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) mittels einer Verschiebevorrichtung (170) parallel zu einer vorbestimmen XY-Ebene, welche durch eine X-Richtung und eine Y-Richtung aufgespannt wird; und Bestücken eines weiteren Bereichs (394b) des Trägers (190) mit Chips (382) mittels des Bestückkopfes (120), wobei während des Zeitintervalls zwischen dem Bestücken des ersten Bereichs (394a) und dem Bestücken des weiteren Bereichs (394b) der Trägers (190) an der Oberseite des einstückigen Auflageelements (132) fixiert bleibt, wobei das einstückige Auflageelement (132) zumindest zwei zweite Markierungen (434b) aufweist, welche, vor dem Verschieben der Träger-Aufnahmevorrichtung (130), von einer Kamera (450) optisch erkennbar sind und welche an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) angebracht sind, wobei die zwei zweiten Markierungen (434b) in einem vorderen Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) entlang der Y-Richtung angeordnet sind, und das einstückige Auflageelement (132) zumindest zwei weitere zweite Markierungen (434b) aufweist, welche nach dem Verschieben von der Kamera (450) optisch erkennbar sind und welche ebenfalls an der Oberseite der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) angebracht sind, wobei die zwei weiteren zweiten Markierungen (434b) in einem hinteren Bereich der Träger-Aufnahmevorrichtung (130) entlang der Y-Richtung angeordnet sind, das Verfahren ferner aufweisend Erfassen der zweiten Markierungen (434b) und/oder der weiteren zweiten Markierungen (434b) mittels der Kamera (450); und Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems basierend auf den räumlichen Positionen der von der Kamera (450) erfassten zweiten Markierungen (434b) und/oder weiteren zweiten Markierungen (434b).
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs (394a) mit Chips (382) mittels des Bestückkopfes (120), wobei das Bestücken des ersten Bereichs (394a) vor dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt und das Fortsetzen des Bestückens nach dem Kalibrieren des Flächen-Positioniersystems erfolgt.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Bestücken des weiteren Bereichs (394b) des Trägers (190) nach dem Fortsetzen des Bestückens des ersten Bereichs (394a) erfolgt.
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