DE112013004281T5 - 3D TSV mounting method for mass reflow - Google Patents

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Koenraad Alexander Gieskes
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Universal Instruments Corp
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Abstract

Es ist hierin ein Verfahren offenbart, das das Aufnehmen einer Platte mit einer Düse umfasst, wobei die Platte mindestens eine Öffnung umfasst, um Luft hindurch strömen zu lassen. Das Verfahren umfasst das Aufnehmen eines Chips mit der Düse derart, dass die Platte sich zwischen der Düse und dem Chip befindet. Das Verfahren umfasst das Platzieren des Chips und der Platte auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip derart, dass sich die Platte auf dem Chip befindet. Das Verfahren umfasst das Erwärmen der Vorrichtung, des Substrats oder eines weiteren Chips und des Chips in einer Wärmekammer, während die Platte auf dem Chip bleibt, um den Chip dauerhaft an der Vorrichtung, dem Substrat oder einem weiteren Chip zu befestigen. Ferner ist hierin ein Montagesystem offenbart, das zum Ausführen eines Verfahrens konfiguriert ist, welches die Kombination aus der Platte und dem Chip zum Befestigen des Chips an einer Vorrichtung, einem Substrat oder eines weiteren Chips durch Erwärmen nutzt.There is disclosed herein a method comprising receiving a plate with a nozzle, the plate including at least one aperture to allow air to flow therethrough. The method includes receiving a chip with the nozzle such that the plate is between the nozzle and the chip. The method includes placing the chip and the plate on a device, a substrate, or another chip such that the plate is on the chip. The method includes heating the device, the substrate, or another chip and the chip in a heating chamber while the plate remains on the chip to permanently secure the chip to the device, the substrate, or another chip. Further, disclosed herein is a mounting system configured to perform a method utilizing the combination of the board and the chip to secure the chip to a device, substrate, or other chip by heating.

Figure DE112013004281T5_0001
Figure DE112013004281T5_0001

Description

Diese Offenbarung betrifft die elektronische Montage, insbesondere ein Montageverfahren eines Chips auf einem Substrat oder eines Chips auf einem anderen Chip als Teil einer 3D-Montage (3D-Silizium-Durchkontaktierung ("TSV")) für Masse-Reflow oder Reflow-Löten. This disclosure relates to electronic mounting, in particular to a method of mounting a chip on one substrate or a chip on another chip as part of a 3D (3D silicon via ("TSV")) mounting for ground reflow or reflow soldering.

Die Chips in einer Chip-auf-Chip- oder 3D-TSV-Montagegruppe können so dünn sein, dass während der Erwärmung oder eines Massenrückflusses oder eines Bondingprozesses der Chip die Tendenz besitzt, sich zusammenzurollen. Dies wird in der Industrie als "Kartoffelchip"-Effekt bezeichnet. Der "Kartoffelchip"-Effekt lässt viele schlechte Verbindungen zwischen dem Basis-Chip und dem oberen Chip zurück. Die gegenwärtige Lösung für dieses Problem besteht darin, eine spezielle Düse zu verwenden, die ein in situ-Bonding des Chips zur Zeit des Platzierens ermöglicht. Das Problem bei dieser Lösung ist, dass der Chip oft thermisch verarbeitet werden muss, bevor die Düse zurückgezogen werden kann. Um dies zu beschleunigen, muss die Düse erwärmt werden und muss auch schnell gekühlt werden können. Der gesamte Platzierungsprozess des Chips durch die Düse erfordert daher eine beträchtliche Menge an Zeit für jeden Chip, da die Düse am Platzierungsort bleiben muss, um den Chip zu erwärmen und zu kühlen, bevor sie bewegt werden kann, um ein weiteres Teil aufzunehmen. Obwohl Fortschritte erreicht worden sind, führt der obige Prozess des Erwärmens und Kühlens zu einer sehr niedrigen Platzierungsrate. Außerdem ist die Ausrüstung, die zur Ausführung dieses Prozesses erforderlich ist, wegen der erforderlichen Genauigkeit des Platzierens teuer. Daher machen die Ausrüstungskosten und Zeitkosten (mit Taktzeiten von 5 bis 60 Sekunden pro Chip) dies zu einem kostspieligen Prozessschritt bei einer TSV-Montage. Außerdem erschwert die Verwendung der lokalen Erwärmung und Kühlung an der Düsenspitze das Erreichen der geforderten Genauigkeit bei den Platzierungs- und Befestigungsschritten. The chips in a chip-on-chip or 3D TSV mounting group may be so thin that during heating or bulk reflow or bonding, the chip tends to curl up. This is referred to in the industry as a "potato chip" effect. The "potato chip" effect leaves many bad connections between the base chip and the top chip. The current solution to this problem is to use a special nozzle that allows in-situ bonding of the chip at the time of placement. The problem with this solution is that the chip often has to be thermally processed before the nozzle can be withdrawn. To speed this up, the nozzle must be heated and must be able to be cooled quickly. The entire placement process of the die through the die, therefore, requires a considerable amount of time for each die since the die must remain at the placement location to heat and cool the die before it can be moved to accommodate another die. Although progress has been achieved, the above process of heating and cooling results in a very low placement rate. In addition, the equipment required to perform this process is expensive because of the accuracy of placement required. Therefore, the equipment cost and time cost (with cycle times of 5 to 60 seconds per chip) make this a costly process step in a TSV assembly. In addition, the use of local heating and cooling at the nozzle tip makes it difficult to achieve the required accuracy in the placement and mounting steps.

Daher würden ein Chip-auf-Chip- oder 3D-TSV-Montageverfahren und eine Montagemaschine, die kompatibel zu einem Massenrückflussverfahren ist, welche viele der Probleme, die hierin oben beschrieben werden, lindert oder verhindert, großen Anklang im Fachgebiet finden. Therefore, a chip-on-chip or 3D TSV mounting method and assembly machine compatible with a bulk reflow process that mitigates or prevents many of the problems described hereinabove would find great popularity in the art.

KurzbeschreibungSummary

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: Aufnehmen einer Platte mit einer Düse, wobei die Platte mindestens eine Öffnung aufweist, damit Luft durchfließen kann, Aufnehmen eines Chips mit der Düse, derart, dass die Platte zwischen der Düse und dem Chip angeordnet ist, Anordnen des Chips und der Platte auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip, derart, dass die Platte auf dem Chip angeordnet ist, und Erwärmen der Vorrichtung und des Chips in einer Wärmekammer, während die Platte auf dem Chip bleibt, um den Chip dauerhaft an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu befestigen. According to one embodiment, the method comprises: receiving a plate with a nozzle, the plate having at least one opening for allowing air to flow through, receiving a chip with the nozzle such that the plate is disposed between the nozzle and the chip, disposing the plate Chips and the plate on a device, a substrate or another chip, such that the plate is arranged on the chip, and heating the device and the chip in a heating chamber, while the plate remains on the chip, to the chip permanently the device to attach the substrate or the other chip.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren die folgenden Schritte: a) Aufnehmen einer Kombination aus Platte und Chip mit einer Düse, derart, dass die Platte zwischen dem Chip und der Düse angeordnet ist, b) Anordnen der Kombination von Platte und Chip auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip, c) Wiederholen der Schritte a) und b) zum Bestücken der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips mit mehreren Kombinationen von Platte und Chip, d) Erwärmen der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips und der mehreren Kombinationen von Platten und Chip gleichzeitig, um jeden Chip an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu befestigen, und e) Entfernen jeder Platte von jedem Chip.According to a further embodiment, a method comprises the following steps: a) picking up a combination of plate and chip with a nozzle, such that the plate is arranged between the chip and the nozzle, b) arranging the combination of plate and chip on a device c) repeating steps a) and b) for populating the device, the substrate or the further chip with several combinations of plate and chip, d) heating the device, the substrate or the further chip and the plurality of disk and chip combinations simultaneously to secure each chip to the device, substrate or other chip, and e) removing each disk from each chip.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Montagesystem eine Montagemaschine, ferner aufweisend: eine Düse, die konfiguriert ist, eine Kombination von Platte und Chip aufzunehmen, derart, dass die Platte zwischen der Düse und dem Chip angeordnet ist, wobei die Platte mindestens eine Öffnung aufweist, um Luft hindurch strömen zu lassen, und wobei die Platte an einer ersten Aufnahmeposition aufgenommen wird und wobei der Chip an einer zweiten Aufnahmeposition aufgenommen wird, und eine Platzierungsposition zum Anordnen der Kombination von Platte und Chip auf einer Vorrichtung, Substrat oder einem weiteren Chip durch die Düse, wobei die Düse konfiguriert ist, die Vorrichtung, einem Substrat oder einen weiteren Chip mit mehreren der Kombinationen von Platte und Chip zu bestücken, und eine Wärmekammer, die konfiguriert ist, die gesamte Vorrichtung, das gesamte Substrat oder den gesamten Chip zum Befestigen des Chips an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu erwärmen.According to another embodiment, a mounting system comprises an assembly machine, further comprising: a nozzle configured to receive a combination of plate and chip such that the plate is disposed between the nozzle and the chip, the plate having at least one opening, to allow air to flow therethrough, and wherein the disk is received at a first picking position and the chip is picked up at a second pickup position, and a placement position for arranging the combination of disk and chip on a device, substrate or another chip through the A nozzle, wherein the nozzle is configured to populate the device, a substrate or another chip with a plurality of the combinations of plate and chip, and a heat chamber that is configured, the entire device, the entire substrate or the entire chip for attaching the Chips on the device, the substrate or the other chip z u warm up.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Einige Ausführungsformen dieser Erfindung werden im Detail beschrieben, mit Verweis auf folgenden Figuren, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen.Some embodiments of this invention will be described in detail, with reference to the following figures, wherein like designations denote like elements.

1a stellt eine Draufsicht auf eine Platte dar. 1a represents a plan view of a plate.

1b stellt ein Schnittbild der Platte dar, die in 1a gezeigt ist. 1b represents a sectional view of the plate, which in 1a is shown.

2a stellt eine Draufsicht auf einem Chip mit TSV dar. 2a illustrates a top view on a chip with TSV.

2b zeigt eine Seitenansicht des Chips mit TSV, der in 2a gezeigt ist. 2 B shows a side view of the chip with TSV incorporated in 2a is shown.

3a zeigt eine Seitenansicht einer Düse. 3a shows a side view of a nozzle.

3b zeigt ein Schnittbild der Düse, die in 3a gezeigt ist, an den Pfeilen 3b-3b. 3b shows a sectional view of the nozzle, in 3a is shown at the arrows 3b-3b.

4a–4c zeigt den Prozess des Aufnehmens der Platte durch die Düse. 4a - 4c shows the process of picking up the plate through the nozzle.

5a–5c zeigt den Prozess des Platzierens des 3D-TSV mittels der Düse mit der Platte. 5a - 5c shows the process of placing the 3D-TSV by means of the nozzle with the plate.

6a–6c zeigt den Prozess des Platzierens des 3D-TSV und der Platte mittels der Düse auf einer Vorrichtung. 6a - 6c shows the process of placing the 3D-TSV and the plate by means of the nozzle on a device.

7a–7c zeigt den Prozess des Entfernens der Platte vom 3D-TSV, die auf der Vorrichtung befestigt ist, mittels eines Reinigungsprozesses. 7a - 7c shows the process of removing the plate from the 3D-TSV mounted on the device by means of a cleaning process.

8a–8c zeigt einen weiteren Prozess des Entfernens der Platte vom 3D-TSV, die auf der Vorrichtung befestigt ist, mittels einer Düse. 8a - 8c Figure 11 shows another process of removing the plate from the 3D-TSV mounted on the device by means of a nozzle.

9a–9c zeigt einen weiteren Prozess des Entfernens der Platte vom 3D-TSV, die auf der Vorrichtung befestigt ist, mittels eines anderen Reinigungsprozess. 9a - 9c shows another process of removing the plate from the 3D-TSV mounted on the device by means of another cleaning process.

10 zeigt eine Draufsicht auf ein Montagesystem, das die Prozesse ausführen kann, welche in den 4–9 gezeigt werden. 10 shows a plan view of a mounting system that can perform the processes that in the 4 - 9 to be shown.

Eine ausführliche Beschreibung der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens werden mittels erläuternder Beispiele mit Verweis auf die Figuren vorgestellt, die nicht als Beschränkung verstanden werden sollen. Mit Verweis auf die 1–6 und 10, wird eine Düse 16 gezeigt, die Teil eines Bestückungskopfes 110 sein kann, der in einer Montagemaschine 100 eines Montagesystems 1000 montiert ist. Wie in den 4a–4c gezeigt, kann die Düse zuerst eine Platte 10, die etwa die Größe eines 3D-TSV oder Chips 14 hat, der platziert und befestigt werden soll, von einer Zufuhreinrichtung 112 aufnehmen. Diese Platte 10 kann sehr flach sein und kann ein Gewicht haben, das ausreichend ist, um die Ebenheit des Chips 14 während eines Massenrückflussprozesses aufrechtzuerhalten, um den "Kartoffelchip"-Effekt zu verhindern, wenn die Platte 10 auf dem Chip 14 ruht. Zum Beispiel kann die Platte 10 ebenso viel wie der Chip 14 wiegen oder mehr als dieser. Die Platte 10 kann eine größere Dicke als die Dicke des Chips 14 haben. Die Platte 10 kann halbdurchlässig für Luft sein. Die Durchlässigkeit kann durch kleine Löcher 12 in der Platte 10 erzeugt werden. Alternativ kann die Platte 10 aus einem gesinterten Material hergestellt sein, das etwas Luft, aber nicht ganze Luft von unten nach oben strömen lässt. Das kann eine Druckdifferenz zwischen dem Boden und der Oberseite der Platte 10 erzeugen, damit die Platte 10 durch Saugkraft von der Düse 16 aufgenommen werden kann. Die Platte 10 kann aus einem hochgradig unlötbaren Material gebildet sein, um zu verhindern, dass die Platte sich während des Rückflussprozesses mit dem Chip verbindet. Mit anderen Worten, kann die Platte 10 aus einem Material hergestellt werden, das sich nicht verformt, wenn es der Wärme eines Rückflussprozesses ausgesetzt ist. Die Platte 10 kann auch bis zu einer solchen Oberflächenbeschaffenheit poliert sein, dass die molekulare Anziehungskraft (van der Waals-Kraft) bewirkt, dass der Chip 14 während des Massenrückfluss-/Bondingprozesses an der Platte 10 haftet.A detailed description of the embodiments of the disclosed apparatus and method described below will be presented by way of illustrative example with reference to the figures, which are not intended to be limiting. With reference to the 1 - 6 and 10 , becomes a nozzle 16 shown the part of a placement head 110 that can be in an assembly machine 100 a mounting system 1000 is mounted. As in the 4a - 4c shown, the nozzle can first a plate 10 that is about the size of a 3D TSV or chip 14 has to be placed and fastened by a feeder 112 take up. This plate 10 can be very flat and can have a weight sufficient to keep the flatness of the chip 14 during a mass reflux process to prevent the "potato chip" effect when the plate 10 on the chip 14 rests. For example, the plate 10 as much as the chip 14 weigh or more than this. The plate 10 can have a greater thickness than the thickness of the chip 14 to have. The plate 10 can be semi-permeable to air. The permeability can be through small holes 12 in the plate 10 be generated. Alternatively, the plate 10 be made of a sintered material that allows some air, but not all air to flow from the bottom up. That can be a pressure difference between the bottom and the top of the plate 10 generate, so that the plate 10 by suction from the nozzle 16 can be included. The plate 10 may be formed of a highly non-solderable material to prevent the plate from bonding to the chip during the reflow process. In other words, the plate can 10 be made of a material that does not deform when exposed to the heat of a reflow process. The plate 10 can also be polished to such a surface finish that the molecular attraction (van der Waals force) causes the chip 14 during the bulk reflux / bonding process to the plate 10 liable.

Die Abfolge der Montagearbeiten kann Folgende sein. Zuerst wird eine Düse 16 auf die Oberseite der sauberen ebenen Platte 10 abgesenkt, wie in den 4a und 4b gezeigt. Das Vakuum oder die Saugkraft in der Düse 16 baut sich ausreichend durch den begrenzten Luftstrom durch die Platte 10 auf, der durch die Öffnungsgröße oder die Struktur des gesinterten Materials der Platte verursacht wird, was ermöglicht, dass die Platte durch die Düse 16 aufgenommen werden kann, wie in 4c gezeigt. Ein optionaler nächster Schritt wäre eine optische Zentrierung der Platte 10 mittels eines Sichtsystem 114 zum Optimieren der Ausrichtung der Platte 10 zur Düse 16 vor dem Aufnehmen des Chips 14, so dass der Chip 14 auf Chip 14 zentriert wird zu der Zeit, zu der der Chip 14 aufgenommen wird. The sequence of assembly work can be as follows. First, a nozzle 16 on the top of the clean flat plate 10 lowered, as in the 4a and 4b shown. The vacuum or suction in the nozzle 16 builds up sufficiently through the limited flow of air through the plate 10 on, which is caused by the opening size or the structure of the sintered material of the plate, which allows the plate through the nozzle 16 can be included as in 4c shown. An optional next step would be optical centering of the disk 10 by means of a vision system 114 to optimize the orientation of the plate 10 to the nozzle 16 before picking up the chip 14 so the chip 14 on chip 14 is centered at the time to which the chip 14 is recorded.

Sobald die Düse 16 die Platte aufgenommen hat, werden die Düse 16 und die Platte 10 von einer weiteren Zuführung 112 auf die Oberseite des Chips 14 abgesenkt, wie in den 5a und 5b gezeigt. Der Chip 14 kann Lötpunkte 15 für den Massenrückflussprozess aufweisen. Da der Chip 14 möglicherweise nicht luftdurchlässig ist, wie die Platte 10, kann das Herstellen des Kontakts der Platte 10 mit dem Chip, wie in 5b gezeigt, die Öffnungen schließen und bewirken, dass sich das volle Vakuum aufbaut. Dadurch ist das Aufnehmen des Chips 14 unter der Platte 10 durch die Düse 16 möglich, wie in 5c gezeigt. Danach kann der Chip 14 die aktuellen Prozessschritte für die Wende-Montage des Chips durchlaufen, wozu das Eintauchen der Lötpunkte 15 in Flussmittel oder Klebstoff, das optische Zentrieren und das Platzieren auf der Baugruppe gehören können. As soon as the nozzle 16 the plate has picked up the nozzle 16 and the plate 10 from another feeder 112 on the top of the chip 14 lowered, as in the 5a and 5b shown. The chip 14 can solder points 15 for the mass reflux process. Because the chip 14 may not be permeable to air, like the plate 10 , Can make the contact of the plate 10 with the chip, as in 5b shown, the openings close and cause the full vacuum builds up. This is the recording of the chip 14 under the plate 10 through the nozzle 16 possible, as in 5c shown. After that, the chip can 14 go through the current process steps for the turning assembly of the chip, including the immersion of the solder points 15 in flux or adhesive, which may include optical centering and placement on the assembly.

Wie in 6a gezeigt, kann die Düse 16 nach dem Aufnehmen der Kombination aus Chip 14 und Platte 10 sich zu einer Platzierungsposition über einem Substrat, Basischip, Baugruppe oder anderen Vorrichtung 18 bewegen. Wenn das Vakuum von der Düse 16 entfernt wird, können der Chip 14 und die Platte 10 auf dem Substrat oder dem Basis-Chip, der Baugruppe oder der anderen Vorrichtung 18 bleiben, wie in 6b gezeigt. An diesem Punkt kann die Düse 16 sofort entfernt werden, um eine weitere Kombination aus Platte und Chip 10, 14 zur Platzierung auf der Vorrichtung 18 aufzunehmen. Es versteht sich, dass daher die Düse 16 keinen Erwärmungs- oder Kühlungsmechanismus zu umfassen braucht. Außerdem braucht keine andere Vorrichtung der Montagemaschine den Chip 14 individuell zu erwärmen oder zu kühlen, um ihn an der Vorrichtung 18 zu befestigen. As in 6a shown, the nozzle can 16 after recording the combination of chip 14 and plate 10 to a placement position over a substrate, base chip, package, or other device 18 move. When the vacuum from the nozzle 16 removed, the chip can 14 and the plate 10 on the substrate or the base chip, assembly or other device 18 stay like in 6b shown. At this point, the nozzle can 16 immediately removed to another combination of plate and chip 10 . 14 for placement on the device 18 take. It is understood, therefore, that the nozzle 16 does not need to include a heating or cooling mechanism. In addition, no other device of the assembly machine needs the chip 14 individually to heat or cool to him on the device 18 to fix.

Statt den individuellen Chip 14 auf der Vorrichtung 18 individuell zu erwärmen, kann die Vorrichtung 18 durch mehrere Kombinationen aus der Platte und dem Chip 10, 14 vor dem Erwärmen bestückt werden. Von hier kann die bestückte Vorrichtung 18 durch die Montagemaschine 100 in eine Wärmekammer 200 (in 10 gezeigt) übertragen werden. Die Wärmekammer 200 kann zum Beispiel eine Ofenkammer oder eine andere Wärmekammer sein. Die bestückte Vorrichtung 18 kann sich entlang der Wärmekammer 200 in der Art eines Montagebandes bewegen. Alternativ kann die bestückte Vorrichtung 18 sich zur Mitte der Wärmekammer 200 bewegen und kann dort bleiben, bis der Massenrückflussprozess abgeschlossen ist. Welche Ausführungsform auch immer verwendet wird, die Wärmekammer 200 kann eine Umgebung mit einer Temperatur erschaffen, welche zum Schmelzen der Lötpunkte 15 und zum Befestigen des Chips 14 an der Vorrichtung 18 ausreicht.Instead of the individual chip 14 on the device 18 To heat individually, the device can 18 through multiple combinations of the plate and the chip 10 . 14 be pre-heated before heating. From here the assembled device 18 through the assembly machine 100 in a warming room 200 (in 10 shown). The heat chamber 200 For example, it may be a furnace chamber or another heat chamber. The equipped device 18 can get along the heat chamber 200 moving in the manner of an assembly line. Alternatively, the assembled device 18 to the middle of the heat chamber 200 and can stay there until the mass reflux process is completed. Whichever embodiment is used, the heat chamber 200 can create an environment with a temperature that will melt the solder points 15 and for fixing the chip 14 at the device 18 sufficient.

Wie in den 7 und 9 gezeigt, können die Platten 10 später in einem späteren Schritt durch eine Plattenentfernungsmaschine 300 entfernt werden, sobald der Chip 14 dauerhaft an der Vorrichtung 18 befestigt ist. Die Plattenentfernungsmaschine 300 könnte eine andere Montagemaschine, eine Reinigungsstation oder ein anderer Typ von Maschine sein. Nach dem Massenrückfluss in der Wärmekammer 200 kann zum Beispiel die bestückte Vorrichtung 18 auf eine Plattenentfernungsmaschine 300 übertragen werden und kann in eine senkrechte Position gedreht werden, um das Entfernen der Platten 10 von den Chips 14 durch die Schwerkraft zu unterstützen, wenn ein Fluid 20 verwendet wird, um das Entfernen der Platten 10 zu erleichtern, wie in 7 gezeigt. Dies kann an einer Plattenentfernungsstation oder Ort der Plattenentfernungsmaschine 300 auftreten. Das Fluid 20 kann erforderlich sein oder auch nicht, abhängig von der Ausführungsform. Einfaches Bewegen der Vorrichtung 18 und der Platten 10 in eine vertikale Position, wie in 7 gezeigt, kann zum Beispiel die Platten 10 auf Grund der Schwerkraft automatisch entfernen. Statt vertikal gedreht zu werden, können die Vorrichtung 18 und die Platten 10 alternativ umgedreht werden, wie in 9 gezeigt. Diese Ausführungsform zeigt auch das Fluid 20, das das Entfernen der Platte 10 vom Chip 14 unterstützt.As in the 7 and 9 shown, the plates can 10 later in a later step by a disk removal machine 300 be removed as soon as the chip 14 permanently on the device 18 is attached. The plate removal machine 300 could be another assembly machine, a cleaning station or another type of machine. After the mass reflux in the heat chamber 200 For example, the assembled device 18 on a disk removal machine 300 can be transferred and rotated in a vertical position to remove the plates 10 from the chips 14 to support by gravity when a fluid 20 is used to remove the plates 10 to facilitate, as in 7 shown. This may be at a disk removal station or location of the disk removal machine 300 occur. The fluid 20 may or may not be necessary, depending on the embodiment. Easy movement of the device 18 and the plates 10 in a vertical position, as in 7 For example, the plates can be shown 10 automatically remove due to gravity. Instead of being turned vertically, the device can 18 and the plates 10 Alternatively, be turned around as in 9 shown. This embodiment also shows the fluid 20 that removing the plate 10 from the chip 14 supported.

In einer weiteren Ausführungsform, die in den 8a–8c gezeigt wird, kann eine Düse, wie zum Beispiel die Düse 16 konfiguriert sein, die Platte 10 vom Chip 14 zu entfernen, nachdem der Chip 14 an der Vorrichtung 18 befestigt wurde. Alternativ kann eine andere Düse (nicht dargestellt) als die ursprüngliche Düse 16 zum Abnehmen der Platte 10 vom Chip 14 nach dem Erwärmen genutzt werden. Mit Bezug auf 10, kann die Plattenentfernungsmaschine 300 eine oder mehrere Entfernungsdüsen, ähnlich wie die Applikationsdüse 16, zum Entfernen der Platte 10 vom Chip 14 aufweisen. Diese Entfernungsdüsen können statt der oder zusätzlich zu den Schwerkrafts- oder Fluidverfahren verwendet werden, die oben in den 7 und 9 beschrieben werden. In einer Ausführungsform können die Entfernungsdüsen so konfiguriert sein, dass sie alle Platten 10 erfassen, die nicht mit anderen Verfahren entfernt wurden, um die nicht entfernten Platten 10 vom Chip 14 abzunehmen. In anderen Ausführungsformen können die Entfernungsdüsen der einzige Entfernungsmechanismus sein und können zum individuellen Abnehmen jeder Platte 10 von dem jeweiligen Chip 14 konfiguriert sein.In a further embodiment, which in the 8a - 8c can be shown, a nozzle, such as the nozzle 16 be configured, the plate 10 from the chip 14 remove after the chip 14 at the device 18 was attached. Alternatively, another nozzle (not shown) may be used as the original nozzle 16 to remove the plate 10 from the chip 14 be used after heating. Regarding 10 , the plate removal machine can 300 one or more removal nozzles, similar to the application nozzle 16 , to remove the plate 10 from the chip 14 exhibit. These removal nozzles may be used in lieu of or in addition to the gravity or fluid techniques described above in U.S. Pat 7 and 9 to be discribed. In one embodiment, the removal nozzles may be configured to hold all plates 10 that have not been removed by other methods to the non-removed disks 10 from the chip 14 to decrease. In other embodiments, the removal nozzles may be the only removal mechanism and may be for individually removing each plate 10 from the respective chip 14 be configured.

Es versteht sich, dass der Prozess, die hierin beschrieben ist, nach Bedarf wiederholt werden kann, um zusätzliche Schichten auf der ersten Schicht von 3D-TSV-Chip 14 aufzubringen. Zum Beispiel kann ein einzelner Chip 14 als Bodenschicht aufgetragen werden, die direkt an der Vorrichtung 18 befestigt ist. Dann kann die Vorrichtung 18 durch die Montagemaschine 100 oder eine andere Montagemaschine (nicht dargestellt) platziert werden, die exakt denselben Prozess ablaufen lässt, um die zweite Chipschicht (nicht dargestellt) direkt auf dem ersten Chip 14 zu befestigen. Dieser zweite Chip kann am ersten Chip 14 mit demselben Massenrückflussprozess und unter Verwendung einer Platte zum Beibehalten der Form des Chips in derselben Weise, wie hierin beschrieben, befestigt werden. It will be understood that the process described herein may be repeated as needed to add additional layers to the first layer of 3D TSV chip 14 applied. For example, a single chip 14 applied as a soil layer directly on the device 18 is attached. Then the device can 18 through the assembly machine 100 or another mounting machine (not shown) that runs exactly the same process to place the second chip layer (not shown) directly on the first chip 14 to fix. This second chip can be on the first chip 14 with the same bulk reflow process and using a plate to maintain the shape of the chip in the same manner as described herein.

Daher kann der TSV-Chip 14 mit Platten 10 in beträchtlich höheren Geschwindigkeiten als nach dem Stand der Technik montiert werden, und der ganze vollständig bestückte Wafer/Substrat oder Vorrichtung 18, mit all den Chips 14 und Platten 10, kann in einem Massenrückflussprozess / Bondingprozess befestigt werden, ohne die Gefahr von Kräusel- oder Kartoffelchipeffekten an den einzelnen Chips 14. Dieser Prozess verhindert die Notwendigkeit, die Chips 14 individuell zu erwärmen und zu kühlen, unmittelbar zur Zeit des Platzierens oder mit einem speziellen individuellen Erwärmungs- und Kühlkopf. Dadurch kann eine beträchtliche Reduzierung der Kosten für den Montageprozess von 3D-TSV resultieren. Die Produktion einer Ein-Million-Dollar-Montagemaschine kann zum Beispiel um einen Faktor von 50 erhöht werden. Das oben beschrieben Verfahren und die Montagemaschine können auch die Herstellung derselben Menge und Geschwindigkeit in einem kleineren Reinraum ermöglichen.Therefore, the TSV chip 14 with plates 10 at significantly higher speeds than the prior art, and the entire fully populated wafer / substrate or device 18 , with all the chips 14 and plates 10 , can be attached in a bulk reflow process / bonding process without the risk of curling or potato chip effects on the individual chips 14 , This process prevents the need for the chips 14 to heat and cool individually, immediately at the time of placement or with a special individual heating and cooling head. This can result in a significant reduction in the cost of the 3D TSV assembly process. For example, the production of a one-million-dollar assembly machine can be increased by a factor of 50. The method and assembly machine described above may also allow production of the same amount and speed in a smaller clean room.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Materialschicht an der Bodenseite der Platte 10 vor dem Kontakt mit dem Chip 14 befestigt oder anderweitig aufgebracht werden. Dieses Material kann entweder nachgiebig oder haftend sein oder für verstärkte Reibung sorgen, damit die Platte 10 besser am Chip 14 haften kann. Materialien wie zum Beispiel Hochtemperatursiliziumgummi können für diesen Zweck verwendet werden. Diese Materialien können sogar etwas klebrig sein, um zeitweilig an der Oberseite des TSV-Chips 14 zu haften. Diese Materialien können wärmebeständig sein und können keine dauerhafte Haftung der Platte 10 an dem Chip 14 bewirken und können vielmehr einfach bei der Erzeugung von Reibung und dem Beibehalten der Platte 10 in der richtigen Position oberhalb des Chips 14 während der Bewegung der Vorrichtung 18 in der Montagemaschine 100 und Wärmekammer 200 unterstützen.In another embodiment, a layer of material may be on the bottom side of the plate 10 before contact with the chip 14 attached or otherwise applied. This material can either be yielding or sticky or provide increased friction to allow the plate 10 better on the chip 14 can stick. Materials such as high temperature silicon rubber can be used for this purpose. These materials can even be slightly sticky to temporarily stick to the top of the TSV chip 14 to stick. These materials can be heat resistant and can not provide permanent adhesion of the plate 10 on the chip 14 rather, they can and simply do in generating friction and maintaining the plate 10 in the right position above the chip 14 during the movement of the device 18 in the assembly machine 100 and heat chamber 200 support.

In einer weiteren Ausführungsform kann es hilfreich sein, den TSV-Chip 14 flach zu halten, um eine fein geschliffene und hoch polierte Fläche als Grenzfläche zur Platte 10 zu haben. Auf diese Weise kann die molekulare Anziehung die Kraft zum zeitweiligen Befestigen der Platte 10 am Chip 14 sein. Außerdem können die Platten 10 Aussparungen oder Vertiefungen haben, um Kontakt mit empfindlichen Bereichen oder nicht ebenen Bereichen auf der Oberseite des Chips 14 zu verhindern. Wenn zum Beispiel ein Chip 14 keine ebene Oberfläche zum Anordnen auf der Platte 10 umfasst, kann die Platte 10 speziell konstruiert werden mit einer Oberfläche, die der Oberfläche des Chips 14 entspricht. In another embodiment, it may be helpful to use the TSV chip 14 To hold flat, a finely ground and highly polished surface as an interface to the plate 10 to have. In this way, the molecular attraction can be the force for temporarily fixing the plate 10 on the chip 14 be. Besides, the plates can 10 Recesses or depressions have to make contact with sensitive areas or non-planar areas on top of the chip 14 to prevent. If, for example, a chip 14 no flat surface for placing on the plate 10 includes, the plate can 10 Specially constructed with a surface facing the surface of the chip 14 equivalent.

Das oben beschriebene System und das Verfahren zum Befestigen eines Chips an einer Vorrichtung kann auch zum Befestigen eines Chips an einem Substrat oder einem weiteren Chip verwendet werden.The above-described system and method of attaching a chip to a device may also be used to attach a chip to a substrate or other chip.

Elemente der Ausführungsformen sind mit dem Artikel "ein" vorgestellt worden. Der Artikel soll bedeuten, dass es ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Begriffe "umfassen" oder "haben" und ihre Ableitungen sollen derart inklusiv sein, dass es zusätzliche Elemente geben kann, die nicht die aufgelisteten Elemente sind. Die Konjunktion "oder" soll bei Verwendung mit einer Liste von mindestens zwei Begriffen jeden Begriff oder jede Kombination von Begriffen umfassen. Die Begriffe "erster" und "zweiter" werden zum Unterscheiden von Elementen verwendet und werden nicht zum Bezeichnen einer besonderen Reihenfolge verwendet.Elements of the embodiments have been presented with the article "a." The article should mean that there are one or more of the elements. The terms "comprise" or "have" and their derivatives are intended to be inclusive so that there may be additional elements that are not the listed elements. The conjunction "or", when used with a list of at least two terms, is intended to encompass each term or combination of terms. The terms "first" and "second" are used to distinguish elements and are not used to denote a particular order.

Obwohl die Erfindung im Detail in Verbindung mit lediglich einer beschränkten Zahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich ohne weiteres, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Zahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen enthält, die hier bisher nicht beschrieben wurden, die aber im Einklang mit dem Geist und dem Geltungsbereich der Erfindung stehen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, versteht es sich auch, dass Erscheinungsformen der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend darf die Erfindung nicht als durch die vorhergehende Beschreibung beschränkt angesehen werden, sondern dass sie nur durch den Geltungsbereich der angehängten Ansprüche beschränkt ist.Although the invention has been described in detail in connection with only a limited number of embodiments, it will be readily understood that the invention is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the invention may be modified to include any number of variations, changes, substitutions or equivalent arrangements not heretofore described, but consistent with the spirit and scope of the invention. Although various embodiments of the invention have been described, it should also be understood that aspects of the invention may only comprise some of the described embodiments. Accordingly, the invention should not be construed as being limited by the foregoing description, but it should be limited only by the scope of the appended claims.

Claims (20)

Verfahren, aufweisend: – Aufnehmen einer Platte mit einer Düse, wobei die Platte mindestens eine Öffnung aufweist, um Luft hindurch strömen zu lassen, – Aufnehmen eines Chips mit der Düse, derart, dass die Platte zwischen der Düse und dem Chip angeordnet ist, – Anordnen des Chips und der Platte auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip, derart, dass die Platte auf dem Chip angeordnet ist, und – Erwärmen der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips in einer Wärmekammer während die Platte auf dem Chip verbleibt, um den Chip dauerhaft an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip anzubringen.Method, comprising Picking up a plate with a nozzle, the plate having at least one opening for allowing air to flow through it, Picking up a chip with the nozzle, such that the plate is arranged between the nozzle and the chip, Arranging the chip and the plate on a device, a substrate or another chip, such that the plate is arranged on the chip, and Heating the device, the substrate or the further chip in a heating chamber while the plate remains on the chip in order to permanently attach the chip to the device, the substrate or the further chip. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Platte vom Chip entfernt wird.The method of claim 1, wherein the plate is removed from the chip. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels der Düse ein Vakuum zwischen der Platte und dem Chip erzeugt wird, indem Luft durch die mindestens eine Öffnung entfernt wird.The method of claim 1, wherein a vacuum is created between the plate and the chip by means of the nozzle by removing air through the at least one aperture. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Aufnehmen des Chips die Platte auf der Düse mit einem optischen System angeordnet wird.The method of claim 1, wherein prior to receiving the chip, the plate is placed on the nozzle with an optical system. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Chip mehrere Lötpunkte aufweist, die eingerichtet sind, während des Erwärmens der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips in der Wärmekammer den Chip an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu befestigen.The method of claim 1, wherein the chip has a plurality of soldering points configured to secure the chip to the device, the substrate or the further chip during heating of the device, the substrate or the further chip in the heat chamber. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Platte beim Anordnen eines zweiten Chips wiederverwendet wird. The method of claim 2, wherein the plate is reused in disposing a second chip. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Klebstoffschicht auf einer Fläche der Platte aufgebracht wird, die sich zwischen der Platte und dem Chip befindet, wobei die Klebstoffschicht eingerichtet ist, die Platte vorübergehend am Chip zu befestigen. The method of claim 1, wherein an adhesive layer is applied to a surface of the plate located between the plate and the chip, the adhesive layer being adapted to temporarily secure the plate to the chip. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Entfernen der Platte vom Chip mittels vertikalem Ausrichten der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips erreicht wird, derart, dass die Platte von dem Chip und der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip abfällt.The method of claim 2, wherein the removal of the board from the chip is achieved by vertically aligning the device, the substrate or the further chip such that the board drops from the chip and the device, the substrate or the further chip. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Entfernen der Platte vom Chip mittels Aufnehmen der Platte vom Chip mit einer zweiten Düse ausgeführt wird.The method of claim 2, wherein removing the plate from the chip is accomplished by receiving the plate from the chip with a second nozzle. Verfahren, aufweisend: a) Aufnehmen einer Kombination einer Platte und eines Chips mit einer Düse, derart, dass die Platte zwischen dem Chip und der Düse angeordnet wird, b) Anordnen der Kombination mit Platte und Chip auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip, c) Wiederholen der Schritte a) und b), um die Vorrichtung, das Substrat oder den weiteren Chip mit mehreren Kombinationen von Platte und Chip zu bestücken, d) Erwärmen der Vorrichtung und der mehreren Kombinationen von Platte und Chip gleichzeitig, um jeden Chip an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu befestigen, und e) Entfernen jeder Platte von jedem Chip.Method, comprising a) picking up a combination of a plate and a chip with a nozzle such that the plate is placed between the chip and the nozzle, b) arranging the combination with plate and chip on a device, a substrate or another chip, c) repeating steps a) and b) to populate the device, the substrate or the further chip with a plurality of plate and chip combinations, d) heating the device and the plurality of disk and chip combinations simultaneously to secure each chip to the device, substrate or other chip, and e) Remove each plate from each chip. Verfahren nach Anspruch 10, wobei mittels der Düse ein Vakuum zwischen jeder Kombination von Platte und Chip erzeugt wird, indem Luft durch die mindestens eine Öffnung in jeder Platte entfernt wird.The method of claim 10, wherein the nozzle creates a vacuum between each combination of plate and chip by removing air through the at least one aperture in each plate. Verfahren nach Anspruch 10, wobei vor dem Aufnehmen des Chips jede Platte auf der Düse mit einem optischen System angeordnet wird.The method of claim 10, wherein prior to picking up the chip, each plate is placed on the nozzle with an optical system. Verfahren nach Anspruch 10, wobei jede Platte wiederverwendet wird.The method of claim 10, wherein each plate is reused. Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Klebstoffschicht auf einer Fläche jeder Platte aufgebracht wird, die sich für jede der mehreren Kombinationen zwischen der Platte und dem Chip befindet, wobei die Klebstoffschicht eingerichtet ist, die Platte vorübergehend am Chip zu befestigen. The method of claim 10, wherein an adhesive layer is applied to a surface of each plate that is for each of the plurality of combinations between the plate and the chip, the adhesive layer being configured to temporarily secure the plate to the chip. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Entfernen jeder Platte von jedem Chip mittels vertikalem Ausrichten der Vorrichtung, des Substrats oder des weiteren Chips erreicht wird, derart, dass jede Platte von jedem Chip und der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip abfällt.The method of claim 10, wherein the removal of each plate from each chip is achieved by vertically aligning the device, the substrate, or the further chip such that each plate falls away from each chip and the device, the substrate, or the further chip. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Entfernen jeder Platte von jedem Chip ausgeführt wird mittels Aufnehmen jeder Platte von jedem Chip mittels der Düse oder einer zweiten Düse.The method of claim 10, wherein the removal of each plate from each chip is performed by picking each plate from each chip by means of the nozzle or a second nozzle. Verfahren nach Anspruch 10, wobei Schritt d) in einer Wärmekammer ausgeführt wird.The method of claim 10, wherein step d) is carried out in a heating chamber. Montagesystem, mit einer Montagemaschine, aufweisend: – eine Düse, die eingerichtet ist, eine Kombination einer Platte und eines Chips aufzunehmen, derart, dass die Platte zwischen der Düse und dem Chip angeordnet ist, wobei die Platte mindestens eine Öffnung aufweist damit Luft hindurchströmen kann und wobei die Platte an einer ersten Aufnahmeposition und der Chip an einem zweiten Aufnahmeposition aufgenommen werden, – eine Anordnungsposition zum Anordnen der Kombination von Platte und Chip auf einer Vorrichtung, einem Substrat oder einem weiteren Chip mittels der Düse, wobei die Düse eingerichtet ist, die Vorrichtung, das Substrat oder den weiteren Chip mit mehreren der Kombinationen von Platte und Chip zu bestücken, und – eine Wärmekammer, die eingerichtet ist, die gesamte Vorrichtung zu erwärmen, um den Chip an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip zu befestigen.Mounting system, with an assembly machine, comprising: A nozzle adapted to receive a combination of a plate and a chip such that the plate is disposed between the nozzle and the chip, the plate having at least one opening for allowing air to pass therethrough and the plate at a first receiving position and the chip is picked up at a second pickup position, - An arrangement position for arranging the combination of plate and chip on a device, a substrate or another chip by means of the nozzle, wherein the nozzle is adapted to equip the device, the substrate or the further chip with a plurality of the combinations of plate and chip , and A heat chamber configured to heat the entire device to secure the chip to the device, the substrate or the further chip. Montagesystem nach Anspruch 18, wobei eine Entfernungsposition zum Entfernen der Platte vom Chip vorgesehen ist, nachdem der Erwärmungsofen den Chip an der Vorrichtung, dem Substrat oder dem weiteren Chip befestigt hat.The mounting system of claim 18, wherein a removal position for removing the plate from the chip is provided after the heating furnace has attached the chip to the device, the substrate or the further chip. Montagesystem nach Anspruch 18, wobei ein Plattenrecyclingmechanismus vorgesehen ist, welcher eingerichtet ist, die entfernte Platte zu reinigen und die benutzte Platte an der ersten Aufnahmeposition bereitzustellen.A mounting system according to claim 18, wherein a disk recycling mechanism is provided which is arranged to clean the removed disk and to provide the used disk at the first picking position.
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