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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktverbindung zwischen zumindest einem Anschlusskontakt eines Substrats und zumindest einem Anschlusskontakt eines Halbleiterbauelements mit einem Fügewerkzeug, einer Lasereinrichtung und einer Erfassungseinrichtung.
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Aus dem Stand der Technik ist es hinlänglich bekannt, Halbleiterbauelemente, insbesondere Chips, auf ein Substrat, welches beispielsweise eine Leiterplatte sein kann, mittels eines Laserlötsystems aufzulöten. Dazu werden Anschlusskontakte des Chips bzw. des Halbleiterbauelements über ein Lotmaterial mit einem lötbaren Anschlusskontakt des Substrats verbunden. Das Lot kann beispielsweise mittels einer Lotkugelzuführvorrichtung des Laserlötsystems auf den lötbaren Anschlusskontakt ausgegeben und mittels einer Lasereinrichtung zumindest teilweise derart aufgeschmolzen werden, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Chips bzw. des Halbleiterbauelements einerseits und dem Anschlusskontakt des Substrats andererseits ausgebildet werden kann. Auch kann durch das Erwärmen des Chips bzw. des Halbleiterbauelements und/oder des Substrats ein am Chip oder am Substrat angeordneter Anschlusskontakt zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Chips bzw. des Halbleiterbauelements und dem Anschlusskontakt des Substrats nach Aufbringen des Chips bzw. des Halbleiterbauelements auf das Substrat auszubilden.
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Zudem ist bei einer Vielzahl der bekannten Verfahren zur Aufbringung eines Halbleiterbauelements auf ein Substrat, wie beispielsweise den als Chip-on-Wafer oder Chip-on-Board bezeichneten Verfahren, das Substrat immer größer als das zu platzierende Halbleiterbauelement. Eine Drehung des Substrats zum Schutz temperatursensibler Bauteile ist daher regelmäßig nicht möglich oder nur äußerst aufwendig umsetzbar.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Substrat auf einer Substrataufnahme zu positionieren und die zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung notwendige Wärmeenergie über die Oberseite des Substrats und/oder über ein Fügewerkzeug, das dem Positionieren und Fügen des Halbleiterbauelements auf dem Substrat dient, einzubringen. Dadurch, dass die thermische Energie lediglich über die Oberseite des Substrats eingebracht wird, kann es insbesondere bei temperatursensitiven Substraten zu unerwünschten Verbrennungen des Substrats kommen. Aus dem Stand der Technik ist es daher beispielsweise bei Laserschweißprozessen, bei welchen Verbrennungen mit der vorgenannten Art prinzipiell auch auftreten können, bekannt, eine Erfassungseinrichtung zur Überwachung vorzusehen, insbesondere mit dem Ziel, anhand optischer Strahlung zu erkennen, ob während des Laserschweißprozesses eine Verbrennung aufgetreten ist oder nicht. Dabei kann die optische Strahlung beispielsweise von einer Wärmebildkamera erfasst werden. Die zusätzliche Erfassung einer optischen Strahlung bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Herstellung einer Kontaktverbindung, bei der die Laserstrahlung auf eine Oberseite des Substrats aufgebracht wird, ist jedoch nachteilig oder nicht umsetzbar, da zwischen den oberhalb des Substrats angeordneten Erfassungseinrichtungen, insbesondere einer Kamera, und Lasereinrichtungen immer eine Abweichung (Offset) berücksichtigt und eingestellt werden muss. Zudem kann es in nachteiliger Weise notwendig werden, aufgrund des beengten Raumangebots oberhalb des Substrats, die Lasereinrichtung und die Erfassungseinrichtung während der Herstellung der Kontaktverbindung zu verfahren, um beispielsweise einen Strahlenkanal freizugeben. Dies kann aufgrund der vertikalen Bewegung der genannten Komponenten gegenüber dem Substrat zu Positionierungsfehlern führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktverbindung vorzuschlagen, mittels der eine verlässliche und kostengünstige Überwachung und Aufbringung der anforderungsgemäßen Laserstrahlung unter Vermeidung von einer Beschädigung des Substrats und Positionierungsfehlern durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Herstellung einer Kontaktverbindung zwischen zumindest einem Anschlusskontakt eines Substrats und zumindest einem Anschlusskontakt eines Halbleiterbauelements, wobei auf dem Substrat eine Leitermaterialbahn ausgebildet ist, und wobei die Vorrichtung ein Fügewerkzeug zur Positionierung und zum Fügen des Halbleiterbauelements auf dem Substrat aufweist, wobei innerhalb des Fügewerkzeugs ein Strahlenkanal für eine optische Strahlung ausgebildet ist, und wobei die Vorrichtung weiter eine Lasereinrichtung zur Beaufschlagung des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements mit Laserstrahlung aufweist, und wobei die Vorrichtung weiter eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer optischen Strahlung aufweist. Zudem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Substrataufnahme auf, auf der das Substrat festlegbar ist und an der zumindest eine Unterseite des Substrats zur Anlage bringbar ist, wobei in die Substrataufnahme ein optisches Fenster mit einem optisch transparenten Fensterkörper zum ungehinderten Durchtritt einer optischen Strahlung in das und/oder aus dem Substrat eingebracht ist, wobei das optische Fenster in einem Strahlengang der Lasereinrichtung oder der Erfassungseinrichtung angeordnet ist.
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Bevorzugt ist das Halbleiterbauelement als Chip ausgebildet. Das Substrat ist bevorzugt nichtleitend ausgebildet und weist eine auf dem Substrat ausgebildete Leitermaterialbahn auf. Es ist denkbar, dass das mit dem Substrat zu verbindende Halbleiterbauelement nicht als Chip ausgebildet ist, sondern ein weiteres Substrat mit einer Leiterbahn ist. Halbleiterbauelement und Substrat werden im Rahmen der Erfindung auch als Fügepartner bezeichnet, da diese zur Herstellung einer Kontaktverbindung gefügt werden. Der Begriff „Fügevorgang“ betrifft im Rahmen der Erfindung die Positionierung der Fügepartner zueinander, die Erwärmung zumindest eines Fügepartners sowie das Aufbringen eines Fügepartners auf den anderen, beispielsweise unter einem vorgegebenen Anpressdruck.
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Die Chips können mit einem Gehäuse oder auch als ein ungehäustes Halbleiterbauelement ausgebildet sein und unmittelbar auf einem Substrat aufgebracht werden. Die Anschlusskontakte des Chips können direkt mit der Leitermaterialbahn des Substrats kontaktiert werden.
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Das Substrat kann aus Kunststoffmaterial oder einem keramischen Material ausgebildet sein, wobei bevorzugt zunächst Substratleitermaterialbahnen zur Verbindung elektronischer Halbleiterbauelemente ausgebildet werden. Die Ausbildung der Leitermaterialbahnen auf dem Substrat kann durch ein aus dem Stand der Technik hinlänglich bekanntes Verfahren erfolgen.
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Unter dem Begriff „Lasereinrichtung“ kann hier eine Laseremissionseinrichtung zur Emission von Laserstrahlung alleine verstanden werden oder auch eine Laseremissionseinrichtung in Kombination mit einer Strahlungsübertragungseinrichtung, mittels der die Laserstrahlung von der Laseremissionseinrichtung auf das Substrat geführt wird. Als Strahlungsübertragungseinrichtung sind Linsen und/oder Spiegel aufweisende Einrichtungen bekannt.
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Der Begriff „Unterseite des Substrats“ betrifft im Rahmen der Erfindung die Seite des Substrats, die an der Substrataufnahme zur Anlage kommt und von dem Halbleiterbauelement abgewandt ist. Dementsprechend sind die Anschlusskontakte auf der der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite des Substrats zur Verbindung mit den Anschlusskontakten des Halbleiterbauelements ausgebildet.
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Der Begriff „optische Strahlung“ ist hier nicht auf mit dem bloßen Auge sichtbares bzw. wahrnehmbares Licht beschränkt, sondern kann vielmehr das gesamte elektromagnetische Spektrum, insbesondere auch Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) und Ultraviolettstrahlung, umfassen. Dabei ist die natürliche Quelle optischer Strahlung die Sonne, jedoch kann optische Strahlung auch künstlich erzeugt werden.
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Im Rahmen der Erfindung betrifft der Begriff „optisches Fenster“ optisch transparente Platten, die typischerweise derart ausgelegt sind, dass sie eine maximale Transmission von optischer Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich bieten und gleichzeitig Reflexion und Absorption reduzieren. Zudem wirkt das optische Fenster als thermischer Isolator, so dass die größtmögliche Wärmemenge durch das optische Fenster übertragen werden kann.
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Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, dass die Vorrichtung neben einem Strahlenkanal zur Aufbringung einer optischen Strahlung auf die Oberseite eines Substrats oder auf ein an der Oberseite eines Substrats anzuordnendes Halbleiterbauelement zusätzlich ein optisches Fenster in der Substrataufnahme aufweist. Mittels des optischen Fensters kann eine zusätzliche optische Strahlung in das Substrat, insbesondere in die Unterseite des Substrats, eingebracht werden, und/oder es kann eine optische Strahlung durch das optische Fenster reflektiert und erfasst werden. Dadurch ist es möglich, die zur Herstellung einer Kontaktverbindung erforderliche thermische Energie entweder über die Unterseite des Substrats, also von unten bezogen auf das Substrat, oder durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs, also von oben bezogen auf das Substrat, einzubringen. Insbesondere wenn die Laserstrahlung zur Einbringung der notwendigen thermischen Energie durch das optische Fenster in das Substrat eingebracht wird, kann das auf dem Substrat anzuordnende Halbleiterbauelement ohne Berücksichtigung der Lasereinrichtung positioniert werden, da dem Fügewerkzeug sowie der Erfassungseinrichtung aufgrund der Aufbringung der Laserstrahlung von unten oberhalb des Substrats wesentlich mehr Raum zur Verfügung steht. Somit können auch Verfahrwege, die beispielsweise bei einem Wechsel oder einer Ausrichtung des Fügewerkzeugs, der Lasereinrichtung und der Erfassungseinrichtung oberhalb des Substrats notwendig sind, minimiert werden und somit Positionsabweichungen beim Fügevorgang verhindert werden. Zudem ist es möglich, eine direkte und aktive Positionsanpassung beim Fügevorgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzunehmen, da gleichzeitig unterschiedliche optische Strahlungen durch die beiden optischen Strahlungszugänge, nämlich den Strahlenkanal im Fügewerkzeug und das optische Fenster in der Substrataufnahme, aufgebracht bzw. erfasst werden können. Somit ist es möglich, gleichzeitig die Laserstrahlung zur Aufbringung der thermischen Energie durch einen Strahlengang in das Substrat einzubringen und gleichzeitig durch den zweiten Strahlengang mittels der Erfassungseinrichtung eine optische Strahlung zu erfassen und anhand dieser die Position des Substrats gegenüber der Substrataufnahme bzw. des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat zu ermitteln. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, während der Positionierung des Halbleiterbauelements auf dem Substrat durch das Fügewerkzeug bereits eine Beaufschlagung mit Laserstrahlung vorzunehmen und gleichzeitig die von der Erfassungseinrichtung ermittelte Position des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat zur Steuerung des Positionierungswerkzeugs zu nutzen.
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Die Erfassungseinrichtung wirkt im Rahmen der Erfindung insbesondere als eine Einrichtung zur Erfassung einer optischen Strahlung, mittels der der Fügevorgang zur Herstellung einer Kontaktverbindung, insbesondere die Fokussierung der Laserstrahlung auf die Anschlusskontakte und die Erwärmung des Substrats, und zudem die Positionierung des Halbleiterbauelements auf dem Substrat überwacht werden kann. Dies erfolgt bevorzugt anhand der vom Substrat oder vom Halbleiterbauelement emittierten optischen Strahlung.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktverbindung kann ein Halbleiterbauelement auf einem Substrat mittels des Fügewerkzeugs positioniert und an das Substrat angefügt werden, wobei mittels der Lasereinrichtung die erforderliche thermische Energie auf das Substrat und/oder das Halbleiterbauelement aufgebracht wird. Bevorzugt wird die Laserstrahlung derart auf das Substrat und/oder das Halbleiterbauelement aufgebracht, dass die Anschlusskontakte des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements zumindest teilweise aufgeschmolzen werden und durch Aufbringung der Anschlusskontakte des Halbleiterbauelements auf die Anschlusskontakte des Substrats eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Substrats und den Anschlusskontakten des Halbleiterbauelements ausgebildet wird. Zudem ist es denkbar, dass zur Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Substrats und den Anschlusskontakten des Halbleiterbauelements ein Lotmaterialdepot, welches zwischen den Anschlusskontakten des Substrats und den Anschlusskontakten des Halbleiterbauelements angeordnet wird, durch die von der Lasereinrichtung aufgebrachte Laserstrahlung aufgeschmolzen wird. Weiter ist es denkbar, dass die Anschlusskontakte oder ein Lotmaterialdepot direkt mit Laserstrahlung beaufschlagt werden, um die notwendige thermische Energie einzubringen, oder aber dass die thermische Energie mittels Laserstrahlung in das Substrat und/oder das Halbleiterbauelement eingebracht wird und an die Anschlusskontakte des Substrats bzw. des Halbleiterbauelements übertragen wird.
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Um Fehler bei der Herstellung der Kontaktverbindung, insbesondere beim Fügen des Halbleiterbauelements auf das Substrat, auszuschließen, ist die Erfassungseinrichtung derart ausgebildet, dass diese anhand einer, bevorzugt reflektierten, optischen Strahlung die Position des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat erfassen kann und zudem auch die Prozessparameter des Fügeprozesses, insbesondere die Temperatur des Substrats sowie des Halbleiterbauelements, anhand einer reflektierten optischen Strahlung überwacht werden können. Um die Positionierung des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat zu vereinfachen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Substrataufnahme auf, auf der das Substrat festgelegt werden kann. Bevorzugt wird das Substrat formschlüssig auf der Substrataufnahme gehaltert, so dass die Unterseite des Substrats auf der Substrataufnahme und am optischen Fenster anliegt und das optische Fenster zumindest teilweise überdeckt. Zudem ist es denkbar, dass das Substrat auf der Substrataufnahme durch Erzeugung einer Haltekraft gehalten wird. Zur Erzeugung der Haltekraft kann eine Unterdruckbeaufschlagung des auf der Substrataufnahme anliegenden Substrats erfolgen. Die Substrataufnahme ermöglicht somit eine positionierende Aufnahme des Substrats und gleichzeitig aufgrund des optischen Fensters einen ungehinderten Durchtritt einer optischen Strahlung in das und/oder aus dem Substrat. Zusammenfassend kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise über Strahlengänge, die auf dem Substrat und/oder dem Halbleiterbauelement enden und aus unterschiedlichen Richtungen auf das Substrat oder das Halbleiterbauelement auftreffen, eine gleichzeitige Beaufschlagung des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements mit Laserstrahlung sowie eine Erfassung einer optischen Strahlung zur Überwachung der Positionierung der Fügepartner und des Fügevorgangs erfolgen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In den Rahmen der Erfindung fallen zudem sämtliche Kombinationen aus mindestens zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Es versteht sich, dass sich sämtliche zu der Vorrichtung offenbarten Merkmale und Ausführungsformen in äquivalenter, wenn auch nicht wortgleicher, Art und Weise auch auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen. Hierbei versteht es sich insbesondere, dass sprachübliche Umformungen und/oder ein sinngemäßes Ersetzen von jeweiligen Begrifflichkeiten im Rahmen der üblichen sprachlichen Praxis, insbesondere das Verwenden von durch die allgemein anerkannte Sprachliteratur gestützten Synonymen, von dem vorliegenden Offenbarungsgehalt umfasst sind, ohne in ihrer jeweiligen Ausformulierung explizit erwähnt zu werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Erfassungseinrichtung eine Infrarotsensoreinrichtung und/oder eine Bilderfassungseinrichtung umfasst. Die Bilderfassungseinrichtung ist bevorzugt als Kamera ausgebildet. Zur Temperaturmessung wird bevorzugt eine Infrarotsensoreinrichtung eingesetzt, welche die Temperatur des Halbleiterbauelements und/oder des Substrats berührungslos aufgrund der reflektierten Strahlung messen kann. Ebenso ist es denkbar, dass eine Infrarotsensoreinrichtung zur Erfassung der Position des Substrats eingesetzt wird, sofern am Substrat Passermarken angeordnet sind, deren Infrarotstrahlung von der des Substrats zu unterscheiden ist. Somit kann die Infrarotsensoreinrichtung durch die Erfassung optischer Strahlung im Infrarotbereich mit einer Wellenlänge zwischen 780 nm und 1 mm zur Erfassung der Position des Halbleiterbauelements und/oder des Substrats sowie zur Überwachung der Prozessparameter des Fügevorgangs, insbesondere zur Überwachung der Temperatur der Fügepartner, also des Halbleiterbauelements und des Substrats, eingesetzt werden. Die Bilderfassungseinrichtung wird bevorzugt zur Positionierung des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat und/oder zur Positionierung des Substrats gegenüber der Substrataufnahme verwendet.
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Zudem ist es denkbar, dass die Vorrichtung, insbesondere die Erfassungseinrichtung, eine Verarbeitungseinrichtung aufweist. Die Verarbeitungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens einen Prozessor und/oder einen flüchtigen und/oder nichtflüchtigen Speicher auf und ist dazu ausgebildet, die von der Infrarotsensoreinrichtung und/oder der Bilderfassungseinrichtung erfassten Positions- und/oder Prozessdaten, insbesondere Temperaturwerte, weiterzuverarbeiten und in Abhängigkeit der erfassten Werte das Fügewerkzeug und/oder die Lasereinrichtung anzusteuern. Somit kann beispielsweise bei Positionsabweichungen direkt reagiert werden, indem die Verarbeitungseinrichtung das Fügewerkzeug ansteuert, um beispielsweise eine Position eines Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat zu korrigieren. Ebenso ist es denkbar, dass die Verarbeitungseinrichtung der Erfassungseinrichtung die Lasereinrichtung aufgrund der von der Erfassungseinrichtung aufgenommenen Temperaturwerte ansteuert, um die Intensität der Laserstrahlung und somit den Energieeintrag zu korrigieren. Es ist zudem denkbar, dass die Verarbeitungseinrichtung beispielsweise ein akustisches und/oder optisches Signal ausgibt, sofern die tatsächliche (Ist-) Positionierung von der gewünschten (Soll-) Positionierung abweicht oder eine vordefinierte Temperaturgrenze im Halbleiterbauelement oder im Substrat überschritten wird. Der Bediener kann einen Betrieb der Vorrichtung dann gegebenenfalls manuell anhalten und/oder Korrekturen vornehmen. Auch kann ein Betrieb der Vorrichtung im Falle der genannten Abweichungen im Fügevorgang automatisch angehalten werden, um Schädigungen des Substrats, des Halbleiterbauelements und/oder der Vorrichtung zu verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Fenster in einem Strahlengang der Lasereinrichtung angeordnet, und der Strahlenkanal des Fügewerkzeugs ist im Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung angeordnet. Mit anderen Worten sind die Lasereinrichtung und die Infrarotsensoreinrichtung derart angeordnet, dass der Strahlengang der Lasereinrichtung durch das optische Fenster verläuft und der Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs verläuft. Die Anordnung gemäß dieser Ausführung bietet den Vorteil, dass das Substrat von unten durch das optische Fenster mit Laserstrahlung beaufschlagt werden kann und gleichzeitig durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs die vom Halbleiterbauelement und/oder dem Substrat reflektierte Infrarotstrahlung erfasst werden kann. Somit kann auf einfache Art und Weise mittels der Infrarotsensoreinrichtung die Temperatur der Fügepartner und die Positionierung der Fügepartner überwacht und gleichzeitig Energie in das Substrat eingetragen werden, um durch Aufschmelzen der Anschlusskontakte eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern herzustellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das optische Fenster in einem Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung angeordnet, und der Strahlenkanal des Fügewerkzeugs ist im Strahlengang der Lasereinrichtung angeordnet. Das heißt, dass die Infrarotsensoreinrichtung und die Lasereinrichtung derart angeordnet sind, dass der Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung durch das optische Fenster verläuft und der Strahlengang der Lasereinrichtung durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs verläuft. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Infrarotstrahlung und Laserstrahlung gleichzeitig erfasst und aufgebracht werden können, ohne dass sich die Lasereinrichtung und die Infrarotsensoreinrichtung gegenseitig beeinflussen und/oder aus Platzmangel verfahren werden müssen.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform ist das optische Fenster in einem Strahlengang der Bilderfassungseinrichtung angeordnet, und der Strahlenkanal des Fügewerkzeugs ist im Strahlengang der Lasereinrichtung und der Infrarotsensoreinrichtung angeordnet, so dass in dem Strahlenkanal zumindest abschnittsweise gleichzeitig ein Strahlengang der Laserquelle und ein Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung verlaufen. Mit anderen Worten sind die Bilderfassungseinrichtung, die Infrarotsensoreinrichtung und die Lasereinrichtung derart angeordnet, dass der Strahlengang der Bilderfassungseinrichtung durch das optische Fenster verläuft, und der Strahlengang der Lasereinrichtung und der Infrarotsensoreinrichtung durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs verläuft. Gemäß dieser Ausführungsform können vorteilhafterweise die Positionierung des Substrats gegenüber der Substrataufnahme und die Positionierung des Halbleiterbauelements gegenüber dem Substrat von unten durch die Bilderfassungseinrichtung erfasst werden, und zudem kann von oben das Substrat und/oder das Halbleiterbauelement mit Laserstrahlung beaufschlagt werden und gleichzeitig die vom Halbleiterbauelement und/oder Substrat reflektierte Infrarotstrahlung von der Infrarotsensoreinrichtung zur Überwachung der Temperatur des Halbleiterbauelements und/oder Substrats erfasst werden. Die Kombination von Bilderfassungseinrichtung, Infrarotsensoreinrichtung und Lasereinrichtung erhöht die Sicherheit der Prozessführung, da die Positionsmessung sowohl mittels der Bilderfassungseinrichtung als auch mittels der Infrarotsensoreinrichtung erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt die Positionsmessung mittels der Bilderfassungseinrichtung und eine Temperaturmessung mittels der Infrarotsensoreinrichtung.
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Es ist auch denkbar, dass die Bilderfassungseinrichtung und die Infrarotsensoreinrichtung oberhalb des Substrats und der Substrataufnahme angeordnet sind und daher der Strahlengang der Bilderfassungseinrichtung und der Strahlengang der Infrarotsensoreinrichtung durch den Strahlenkanal des Fügewerkzeugs verlaufen, während die Beaufschlagung mittels Laserstrahlung durch die Lasereinrichtung relativ zur Substrataufnahme von unten durch das optische Fenster erfolgt.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lasereinrichtung und/oder die Erfassungseinrichtung und/oder die Substrataufnahme auf einem zumindest zweiachsig verfahrbaren Tisch angeordnet ist. Bevorzugt ist die Lasereinrichtung oder die Substrataufnahme auf einem zumindest zweiachsig verfahrbaren Tisch angeordnet. Die Verfahrbarkeit der Lasereinrichtung und/oder der Erfassungseinrichtung und/oder der Substrataufnahme mittels eines zumindest zweiachsig verfahrbaren Tischs bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, ein relativ großflächiges Substrat entweder mit einem relativ großflächigen Halbleiterbauelement oder mit mehreren Halbleiterbauelementen zu verbinden. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn der Energieeintrag oder die Fokussierung des von der Lasereinrichtung emittierten Laserstrahls nicht ausreichend ist, um alle erforderlichen Anschlusskontakte zur Herstellung einer Kontaktverbindung gleichzeitig zu erhitzen. Treten derartige Anforderungen auf, ist es mittels des zweiachsig verfahrbaren Tischs möglich, die Lasereinrichtung und das Substrat relativ zueinander zu verfahren. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Lasereinrichtung mittels des zweiachsig verfahrbaren Tischs von einem ersten Anschlusskontakt des Substrats oder einer ersten Anschlusskontaktgruppe des Substrats, wobei eine Anschlusskontaktgruppe mehrere in einem Schritt mit dem Laser erwärmbare Anschlusskontakte umfasst, zu einem weiteren Anschlusskontakt oder einer weiteren Anschlusskontaktgruppe verfahren wird, die Lasereinrichtung an der entsprechenden Position positioniert wird und Energie mittels Laserstrahlung in das Substrat eingebracht wird. Bevorzugt ist der Werkzeugtisch in zwei Achsen in der X-Y-Ebene verfahrbar, wobei die X-Y-Ebene parallel zur Auflagefläche der Substrataufnahme angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass senkrecht zu dieser X-Y-Ebene, das heißt in Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems, der Werkzeugtisch zusätzlich verfahrbar ist, um beispielsweise die Fokussierung der auf dem Werkzeugtisch angeordneten Erfassungseinrichtung oder Lasereinrichtung zu verändern. Weiter bevorzugt ist der Werkzeugtisch unterhalb der Substrataufnahme angeordnet, um die Substrataufnahme und/oder die Lasereinrichtung und/oder die Erfassungseinrichtung verfahren zu können, ohne die oberhalb der Substrataufnahme ablaufenden Prozesse zu beeinträchtigen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Basisplatte und ein Sockel zur Beabstandung der Substrataufnahme von der Basisplatte umfasst. Um eine optische Strahlung in das Substrat einzubringen oder eine aus dem Substrat austretende optische Strahlung zu erfassen, ist es notwendig, dass das optische Fenster für den Strahlengang der Lasereinrichtung und/oder der Erfassungseinrichtung zugänglich ist. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere um auf aufwendige Umlenkvorrichtungen zur Führung der optischen Strahlung durch das optische Fenster zu verzichten, die Lasereinrichtung und/oder die Erfassungseinrichtung unterhalb der Substrataufnahme anzuordnen. Um den hierzu erforderlichen Platzbedarf bereitzustellen und gleichzeitig die Genauigkeit und Stabilität der Vorrichtung anforderungsgemäß hoch zu halten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Substrataufnahme auf zumindest einem Sockel, bevorzugt zwei oder vier Sockeln, anzuordnen und diese Sockel mit einer parallel zur Substrataufnahme verlaufenden Basisplatte zu verbinden. Somit ist es möglich, die Erfassungseinrichtung und/oder die Lasereinrichtung zwischen Substrataufnahme und Basisplatte anzuordnen. Dabei ist es möglich, die Lasereinrichtung und/oder Erfassungseinrichtung gegenüber Substrat und Basisplatte festzulegen, oder aber die Erfassungseinrichtung und/oder Lasereinrichtung auf einem verfahrbaren Tisch und somit variabel verfahrbar zwischen Basisplatte und Substrataufnahme anzuordnen. Auch ist es denkbar, die Substrataufnahme durch Anordnung des zumindest einen Sockels auf einem in zwei Achsen verfahrbaren Werkzeugtisch verfahrbar auszubilden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt das optische Fenster mit der Substrataufnahme zumindest auf einer Seite bündig ab und bildet mit der Substrataufnahme eine gemeinsame ebene Oberfläche aus, an der die Unterseite des Substrats zur Anlage bringbar ist. Das heißt mit anderen Worten, dass das optische Fenster derart in die Substrataufnahme eingebracht ist, dass die zum Substrat weisenden Seiten der Substrataufnahme und des optischen Fensters eine gemeinsame ebene Fläche ausbilden, auf der das Substrat aufliegen kann. Somit wird vorteilhafterweise eine möglichst große Auflagefläche für das Substrat gebildet, wodurch die Positionierung vereinfacht und die Wiederholgenauigkeit erhöht werden kann. Es ist denkbar, dass das optische Fenster mit der Substrataufnahme auf zwei Seiten, nämlich auf der Oberseite der Substrataufnahme, die zum Substrat weist, und auf der gegenüberliegenden Unterseite der Substrataufnahme, bündig abschließt. Das heißt mit anderen Worten, dass die Substrataufnahme und das optische Fenster die gleiche Dicke aufweisen können.
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Um einen möglichst ungehinderten Durchtritt optischer Strahlung durch das optische Fenster zu ermöglichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Fenster aus Glas ist und/oder eine Antireflexionsbeschichtung aufweist. Bevorzugt ist das optische Fenster aus Glas und weist eine Antireflexionsbeschichtung auf. Weiter bevorzugt weist das optische Fenster an der zur Lasereinrichtung weisenden Seite, d.h. an der Seite, an der die Laserstrahlung auf das optische Fenster trifft, eine Antireflexionsbeschichtung auf. Noch mehr bevorzugt weist das optische Fenster an seiner zum Substrat gerichteten Oberseite und seiner der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite eine Antireflexionsbeschichtung auf. Durch die Antireflexionsbeschichtung können vorteilhafterweise Rückreflexionen von optischer Strahlung, beispielsweise der Laserstrahlung, vermieden werden, so dass die Energie der Laserstrahlung nahezu vollständig in das Substrat oder das Halbleiterbauelement eingebracht werden kann.
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In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktverbindung zwischen zumindest einem Anschlusskontakt einer Leitermaterialbahn und zumindest einem Anschlusskontakt eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines Chips, wobei die Leitermaterialbahn auf einem nichtleitenden Substrat ausgebildet ist, und wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:
- - Festlegen eines Substrats auf einer Substrataufnahme, so dass eine Unterseite des Substrats an der Substrataufnahme zur Anlage gebracht wird;
- - Positionierung eines Halbleiterbauelements mittels eines Fügewerkzeugs auf dem Substrat;
- - Beaufschlagung des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements mit Laserstrahlung zum zumindest teilweisen Aufschmelzen der Anschlusskontakte und zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Anschlusskontakten der Leitermaterialbahn und des Halbleiterbauelements;
- - Erfassung einer optischen Strahlung mittels einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Substrats und/oder zur Erfassung der Position des Halbleiterbauelements und/oder zur Messung der Temperatur des Substrats und/oder zur Messung der Temperatur des Halbleiterbauelements.
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Es ist erfindungswesentlich, dass zumindest ein Strahlengang einer optischen Strahlung durch ein in die Substrataufnahme eingebrachtes Fenster mit einem optisch transparenten Fensterkörper in das und/oder aus dem Substrat geführt wird und ein Strahlengang einer weiteren optischen Strahlung durch einen innerhalb des Fügewerkzeugs ausgebildeten Strahlenkanal geführt wird. Bevorzugt wird die Temperatur der Anschlusskontakte des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements anhand der erfassten optischen Strahlung gemessen. Zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Anschlusskontakten der Leitermaterialbahn und des Halbleiterbauelements ist es denkbar, dass nach oder während der Beaufschlagung der Anschlusskontakte mit Laserstrahlung, welche zum zumindest teilweisen Aufschmelzen der Anschlusskontakte führt, durch das Fügewerkzeug eine Kraft auf das Halbleiterbauelement aufgebracht wird, so dass ein Anpressdruck auf die die Kontaktpaarung bildenden Anschlusskontakte der Fügepartner übertragen wird. Andererseits ist es auch denkbar, dass Halbleiterbauelement und Substrat lediglich aufgrund des Eigengewichts des Halbleiterbauelements gegeneinander anliegen. Die Beaufschlagung mit Laserenergie und die Überwachung des Fügevorgangs erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abweichend von bekannten Verfahren über die Ausbildung unterschiedlicher Strahlengänge, wobei ein Strahlengang durch ein in die Substrataufnahme eingebrachtes Fenster geführt wird, und daher das Substrat vorteilhafterweise von zwei Seiten einer Strahlung zugänglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine auf dem Substrat und/oder dem Halbleiterbauelement angeordnete Passermarke von der Erfassungseinrichtung erfasst und das Substrat, das Halbleiterbauelement und/oder der Strahlengang der optischen Strahlung in Abhängigkeit der erfassten Passermarke ausgerichtet. Passermarken betreffen im Rahmen der Erfindung jegliche Markierungen auf dem Substrat oder dem Halbleiterbauelement, die zur Positionierung von Substrat oder Halbleiterbauelement genutzt werden können. Passermarken sind regelmäßig optische Referenzpunkte, die zur Positionierung des Substrats auf der Substrataufnahme sowie zur Positionierung der Lasereinrichtung, der Erfassungseinrichtung und/oder des Halbleiterbauelements relativ zum Substrat verwendet werden können. Neben der Positionierung des Substrats können die Passermarken auch zur Ermittlung der Größe des Substrats verwendet werden. Bevorzugt werden die Passermarken mittels einer Bilderfassungseinrichtung erfasst. Die Passermarken werden erfasst, und anschließend kann, bevorzugt mittels einer Verarbeitungseinrichtung, die Position einer oder mehrerer Passermarken mit einem in der Verarbeitungseinrichtung hinterlegten Abbild der Leiterplatte verglichen werden, und eventuelle Dehnungen, Stauchungen oder Verdrehungen der Leiterplatte können kompensiert werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn zur Messung der Temperatur des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements eine Infrarotsensoreinrichtung verwendet wird, die zumindest eine Passermarke anhand der von der zumindest einen Passermarke unter Wärmeeinfluss reflektierten Infrarotstrahlung mittels einer Infrarotsensoreinrichtung zu erfassen. Somit kann, insbesondere wenn zur Temperaturmessung bereits eine Infrarotsensoreinrichtung vorgesehen ist, aufwandsarm auch zumindest eine Passermarke detektiert werden. Dabei weist die Passermarke bevorzugt metallische Strukturen auf, deren reflektierte Infrarotstrahlung sich von dem nichtleitenden Substrat der Leitermaterialbahn unterscheidet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Messung der Temperatur der Anschlusskontakte des Substrats und/oder des Halbleiterbauelements mittels der Messung der von einer Referenzoberfläche der Anschlusskontakte reflektierten Infrarotstrahlung mittels einer Infrarotsensoreinrichtung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, direkt die Temperatur der Anschlusskontakte, die zur Herstellung einer Verbindung zumindest teilweise aufgeschmolzen werden sollen, zu messen, um die Temperatur der Anschlusskontakte möglichst genau bestimmen zu können und den Temperaturverlauf bzw. Energieeintrag möglichst direkt anpassen zu können.
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Weiter ist es denkbar, dass das Halbleiterbauelement auf ein zumindest teilweise transparentes Substrat aufgebracht wird bzw. auf eine Leitermaterialbahn, die auf einem zumindest teilweise transparenten Substrat ausgebildet ist, aufgebracht wird. Ein transparentes Substrat ist im Rahmen der Erfindung ein optisch transparentes Substrat, das derart ausgelegt ist, dass es eine maximale Transmission von optischer Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich bietet und gleichzeitig Reflexion und Absorption reduziert. Bevorzugt ist das Substrat im Bereich der Passermarken zur Erfassung der Passermarken mittels der Erfassungseinrichtung transparent ausgebildet. Somit kann beispielsweise die Erfassung der Passermarken durch das optische Fenster und das Substrat hindurch erfolgen. Dadurch kann die Erfassung der Passermarken auf einfache und flexible Art und Weise von der Unterseite oder der Oberseite des Substrats her erfolgen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Lasereinrichtung und/oder die Erfassungseinrichtung zumindest zweiachsig, insbesondere unterhalb des optischen Fensters, zur Ausrichtung gegenüber dem Substrat verfahren. Dies ermöglicht in einfacher Art und Weise die Anbringung mehrerer Halbleiterbauelemente und/oder eines relativ großflächigen Halbleiterbauelements auf einem relativ großflächigen Substrat. Bevorzugt wird die Lasereinrichtung unterhalb der Substrataufnahme und des optischen Fensters zweiachsig gegenüber dem Substrat bzw. der Substrataufnahme verfahren. Es ist jedoch auch denkbar, dass zur Positionierung des Substrats die Substrataufnahme auf einem zumindest zweiachsig verfahrbaren Tisch angeordnet ist und die Substrataufnahme gegenüber Erfassungseinrichtung und/oder Lasereinrichtung verfahren wird.
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Es versteht sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele nicht nur einzeln, sondern auch in beliebiger Kombination miteinander umsetzbar sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ebenfalls versteht es sich, dass die zuvor genannten und nachstehend noch zu erläuternden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sich in äquivalenter oder zumindest ähnlicher Art und Weise auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen, ohne für dieses separat genannt zu werden.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein schematisches erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 ein schematisches zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3 ein schematisches drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- 4 ein schematisches viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktverbindung 22 zwischen zumindest einem Anschlusskontakt 18 eines Substrats 04 und zumindest einem Anschlusskontakt 19 eines Halbleiterbauelements 03, wobei das Halbleiterbauelement 03 als Chip ausgebildet ist. Es ist den 1 und 2 zu entnehmen, dass in die Substrataufnahme 05 ein optisches Fenster 06 eingebracht ist, das die rückwärtige Beaufschlagung des Substrats 04 mit optischer Strahlung ermöglicht. Vorliegend wird die Unterseite 41 des Substrats 04 durch die Lasereinrichtung 07, die neben der Laseremissionseinrichtung 09 ein Linsensystem 08 umfasst, mit Laserstrahlung beaufschlagt. Der Strahlengang 10 der Lasereinrichtung 07 verläuft durch das optische Fenster 06 auf die Unterseite 41 des Substrats 04. Gemäß den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen können das Halbleiterbauelement 03 und insbesondere die Anschlusskontakte 19 des Halbleiterbauelements 03 durch das optische Fenster 06 und das Substrat 04 hindurch mit Laserstrahlung beaufschlagt werden und durch den Energieeintrag der Laserstrahlung zumindest teilweise aufgeschmolzen werden. Es ist denkbar, dass das Substrat hierzu transparent ausgebildet ist. Mittels des Fügewerkzeugs 02 kann das Halbleiterbauelement 03 auf dem Substrat 04 positioniert und auf dem Substrat 04 angeordnet werden. Durch die zumindest teilweise aufgeschmolzenen Anschlusskontakte 19 erfolgt nach Aufbringen des Halbleiterbauelements 03 auf das Substrat 04 eine Kontaktverbindung 22 zwischen Halbleiterbauelement 03 und Substrat 04, bevorzugt einer hier nicht dargestellten auf dem Substrat 04 ausgebildeten Leitermaterialbahn. Zur Messung der Temperatur des Halbleiterbauelements 03 und/oder zur Erfassung der Position des Halbleiterbauelements 03 gegenüber dem Substrat 04 ist oberhalb des Substrats 04 eine Infrarotsensoreinrichtung 17 angeordnet, wobei der Strahlengang 15 der Infrarotsensoreinrichtung 17 durch den innerhalb des Fügewerkzeugs 02 ausgebildeten Strahlenkanal 20 verläuft. Wie in den 1 und 2 zu erkennen, wird die vom Halbleiterbauelement 03 zurückgeworfene und durch den Strahlenkanal 20 verlaufende Reflexionsstrahlung von der Infrarotsensoreinrichtung 17 erfasst und zur Temperatur- und/oder Positionsermittlung ausgewertet. Weiter weisen die Ausführungsformen gemäß 1 und 2 der Vorrichtung 01 zur Herstellung einer Kontaktverbindung 22 einen in X-Y-Richtung verfahrbaren Werkzeugtisch 11 auf. Der Verfahrweg in Y-Richtung verläuft dabei in die Bildebene hinein, der Verfahrweg in X-Richtung senkrecht dazu, und ein weiterer möglicher Verfahrweg in Z-Richtung verläuft wiederum senkrecht zur X- und Y-Richtung sowie von der Basisplatte 13 in Richtung der Substrataufnahme 05. Die Anordnung der Substrataufnahme 05 auf den Sockeln 12, die die Substrataufnahme 05 mit der Basisplatte 13 verbinden, dient der Bereitstellung des anforderungsgemäßen Platzbedarfs, um die Lasereinrichtung 07 unterhalb der Substrataufnahme 05 und des optischen Fensters 06 anordnen zu können. Weiter ist den 1 und 2 zu entnehmen, dass das optische Fenster 06 zumindest an seiner zum Substrat 04 gerichteten Oberseite bündig mit der Oberseite der Substrataufnahme 05 abschließt. Dadurch lässt sich auf der Oberseite der Substrataufnahme 05 bzw. des optischen Fensters 06 eine ebene Auflagefläche für die Substratunterseite 41 ausbilden.
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Das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1 und das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheiden sich im Wesentlichen durch die unterschiedliche Anordnung des Werkzeugtischs 11 und der Lasereinrichtung 07. Im ersten Ausführungsbeispiel, das mit 1 gezeigt ist, sind die Sockel 12 auf dem Werkzeugtisch 11 angeordnet, wodurch die Substrataufnahme 05 in X-Y-Richtung mittels des Werkzeugtischs 11 verfahrbar ist. Somit lässt sich das Substrat 04 in einfacher Art und Weise gegenüber der Lasereinrichtung 07 sowie dem Fügewerkzeug 02 und somit auch dem Halbleiterbauelement 03 positionieren. Des Weiteren weist die Lasereinrichtung 07 des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Laseremissionseinrichtung 09 und ein Linsensystem 08 auf, wobei sowohl das Linsensystem 08 als auch die Laseremissionseinrichtung 09 derart unterhalb des optischen Fensters 06 bzw. des Substrats 04 angeordnet sind, dass keine Umlenkung der Laserstrahlung erforderlich ist, und somit der Strahlengang 10 direkt, ohne eine Umlenkung zu erfahren, auf die Substratunterseite 41 bzw. durch das Substrat 04 hindurch auf das Halbleiterbauelement 03 trifft.
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Demgegenüber weist die Lasereinrichtung 07 gemäß dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel neben der Laseremissionseinrichtung 09 und dem Linsensystem 08 zusätzlich einen Umlenkspiegel 21 auf, welcher die Laserstrahlung nach Durchlaufen des Linsensystems 08 umlenkt und somit auf das Substrat 04 richtet. Somit verläuft der Strahlengang 10 der Laserstrahlung zuerst in X-Richtung, ausgehend von der Laseremissionseinrichtung 09, bis zum Umlenkspiegel 21, und von dort aus verläuft der Strahlengang weiter in Z-Richtung auf das Substrat 04 zu. Zudem ist der 2 zu entnehmen, dass gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Lasereinrichtung 07 auf dem Werkzeugtisch 11 angeordnet und somit in X-Y-Richtung verfahrbar ist. Somit lässt sich gemäß zweitem Ausführungsbeispiel die Lasereinrichtung 07 in einfacher Art und Weise gegenüber dem Substrat 04 positionieren.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Lasereinrichtung 07 ist in Z-Richtung oberhalb des Substrats 04 angeordnet und zwar derart, dass der Strahlengang 10 der Lasereinrichtung 07 durch den Strahlenkanal 20 des Fügewerkzeugs 02 verläuft. Die Lasereinrichtung 07 weist eine Laseremissionseinrichtung 09 zur Emission einer Laserstrahlung sowie ein Linsensystem 08 zur Strahlaufweitung oder Strahlfokussierung auf. Es ist in 3 zu erkennen, dass bereits ein Halbleiterbauelement 03 über zwei Anschlusskontakte 19 mit dem Substrat 04 verbunden ist bzw. mit einer, hier nicht dargestellten, auf dem Substrat 04 ausgebildeten Leitermaterialbahn leitend verbunden ist. Ein weiteres Halbleiterbauelement 03 wird vom Fügewerkzeug 02, beispielsweise durch Unterdruck, gehalten und kann mittels des Fügewerkzeugs 02 auf dem Substrat 04 positioniert werden. Zum zumindest teilweisen Aufschmelzen der Anschlusskontakte 19 wird das am Fügewerkzeug 02 gehaltene Halbleiterbauelement 03 von oben durch den Strahlenkanal 20 mit Laserstrahlung beaufschlagt. Der Fügevorgang, insbesondere das Aufschmelzen der Anschlusskontakte 19, wird durch die Infrarotsensoreinrichtung 17 überwacht. Die Infrarotsensoreinrichtung 17 erfasst eine vom Substrat 04 und/oder Halbleiterbauelement 03 reflektierte Infrarotstrahlung zur Ermittlung der Temperatur und/oder der Position des Halbleiterbauelements 03 gegenüber dem Substrat 04. Zudem kann die Infrarotsensoreinrichtung 17 die hier nicht dargestellte, am Substrat 04 angeordnete Passermarke anhand deren Reflexionsstrahlung erkennen und somit auch die korrekte Positionierung des Substrats 04 gegenüber der Substrataufnahme 05 und/oder gegenüber dem Fügewerkzeug 02 bzw. dem daran gehaltenen Halbleiterbauelement 03 überwachen. Die Infrarotsensoreinrichtung 17 ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hierzu unterhalb der Substrataufnahme 05 angeordnet, wobei der Strahlengang 15 der Infrarotsensoreinrichtung 17 durch das optische Fenster 06 hindurch zum Substrat 04 verläuft. Die Anordnung der Infrarotsensoreinrichtung 17 wird dadurch ermöglicht, dass die Substrataufnahme 05 auf Sockeln 12 angeordnet ist, welche die Substrataufnahme 05 von der Basisplatte 13 der Vorrichtung 01 beabstanden. Das optische Fenster 06 ist derart in die Substrataufnahme 05 eingelassen, dass die Substratunterseite 41 flächenbündig auf der Oberseite der Substrataufnahme 05 und der Oberseite des optischen Fensters 06 aufliegen kann. Um die Substrataufnahme 05 und somit das Substrat 04 in einfacher Art und Weise gegenüber der Infrarotsensoreinrichtung 17 und/oder dem Fügewerkzeug 02 positionieren zu können, sind die Sockel 12, auf denen die Substrataufnahme 05 angeordnet ist, mit einem zumindest in X-Y-Richtung verfahrbaren Werkzeugtisch 11 verbunden.
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Die 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 01. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Substrataufnahme 05 wiederum durch die Sockel 12 beabstandet von der Basisplatte 13 angeordnet, wobei die Substrataufnahme 05 durch die Anordnung der Sockel 12 auf einem Werkzeugtisch 11 in X-Y-Richtung verfahrbar ist. Das Substrat 04 kommt mit der Substratunterseite 41 sowohl an der Oberseite der Substrataufnahme 05 als auch an der Oberseite des in die Substrataufnahme 05 eingebrachten optischen Fensters 06 zur Anlage. Gemäß dem gezeigten vierten Ausführungsbeispiel weist die Erfassungseinrichtung sowohl eine Infrarotsensoreinrichtung 17 als auch eine als Kamera 14 ausgebildete Bilderfassungseinrichtung auf. Dabei ist die Kamera 14 unterhalb der Substrataufnahme 05 zwischen Basisplatte 13 und Substrataufnahme 05 angeordnet, so dass die von der Kamera 14 erfasste Strahlung bzw. der Strahlengang 16 der Kamera 14 durch das optische Fenster 06 und das transparent ausgebildete Substrat 04 hindurch verläuft. Somit kann von unterhalb der Substrataufnahme 05 sowohl die Positionierung des Substrats 04 auf der Substrataufnahme 05 als auch die Positionierung des Halbleiterbauelements 03 gegenüber dem Substrat 04 mittels der Kamera 14 überwacht werden. Die Positionierung des Substrats 04 kann somit in einfacher Art und Weise anhand von Passermarken, die von der Kamera 14 erkennbar sind, überwacht werden. Ein Halbleiterbauelement 03 ist bereits am Substrat 04 angeordnet und ein weiteres Halbleiterbauelement 03 am Fügewerkzeug 02 zur Positionierung auf dem Substrat 04 gehaltert. Um die Anschlusskontakte 19 des Halbleiterbauelements 03 zumindest teilweise aufzuschmelzen, wird das Halbleiterbauelement 03 mit Laserstrahlung beaufschlagt, durch deren Energieeintrag in das Halbleiterbauelement 03 die Anschlusskontakte 19 aufschmelzen. Zur Beaufschlagung mit Laserstrahlung weist die Lasereinrichtung 07 eine Laseremissionseinrichtung 09 sowie ein Linsensystem 08 auf. Es ist zu erkennen, dass der Strahlengang 10 der Laserstrahlung durch den Strahlenkanal 20 des Fügewerkzeugs 02 verläuft, und somit der Strahlenkanal 20 in dem Strahlengang 10 der oberhalb der Substrataufnahme 05 angeordneten Lasereinrichtung 07 angeordnet ist. Weiter weist die Vorrichtung 01 eine Infrarotsensoreinrichtung 17 auf, die zur Messung der Temperatur des Halbleiterbauelements 03 und/oder des Substrats 04 eine vom Halbleiterbauelement 03 und/oder dem Substrat 04 reflektierte Infrarotstrahlung erfasst. Der Infrarotstrahlengang 15 wird durch den Umlenkspiegel 21 abgelenkt, so dass die Reflexionsstrahlung auf die nicht senkrecht oberhalb des Halbleiterbauelements 03, sondern versetzt angeordnete Infrarotsensoreinrichtung 17 trifft. Durch die Anordnung der Lasereinrichtung 07 und der Infrarotsensoreinrichtung 17 oberhalb des Substrats 04 verläuft sowohl der Strahlengang 15 der Infrarotsensoreinrichtung 17 als auch der Strahlengang 10 der Lasereinrichtung 07 zumindest abschnittsweise gleichzeitig im Strahlenkanal 20. Dadurch, dass gemäß dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel die Vorrichtung eine Kamera 14 und eine die Infrarotsensoreinrichtung 17 aufweisende Erfassungseinrichtung umfasst, kann der Fügevorgang, insbesondere die Temperatur der Fügepartner sowie die Positionierung der Fügepartner, besonders verlässlich ermittelt werden. Der gleichzeitige Einsatz von Kamera 14 und Infrarotsensoreinrichtung 17 wird dadurch ermöglicht, dass zumindest ein Strahlengang 10, 15, 16, vorliegend der Strahlengang 16 der Kamera 14, durch das optische Fenster 06 verläuft und die optische Strahlung somit unterhalb der Substrataufnahme 05 erfasst werden kann.
