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Verfahren zur Halterung einer Werkstückanordnung, insbesondere von
Miniatur-Werkstücken Die Erfindung hetrifft ein Verfahren zur Balterung einer Werkstückanordnung,
insbesondere von Miniatur-Werkstücken, mittels einer Vorrichtung, von der die Werkstücke
einzeln abgenommen werden können.
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as Anwendungsgebiet vorliegender erfindung umfasst insbesondere Arbeitsgänge
wie das Aufnehmen
und Festhalten sowie die Aufrechterhaltung einer
vorgegebenen Lage oder Orientierung von Werkstücken geringer Abmessungen, die diese
z.B.
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bei der Herstellung von zerbrechlichen Ministur-Halbleitervorrichtungen,
integrierten Schaltungen, insbesondere solchen der Tre@ anchluss-Hauart, und dgl.
auftreten. Bei Halbleitervorrichtungen der letztgenannten Art 1st ein Halblefterkörper
mit stofflüssig angeformten, @ünen integralen Bestandteil der Halbleitervorrichtung
bilenden Anschlußleitern versehen, die meist nach Art eines Kragbalkens über den
Halbleiterkörper vorstehen und sowohl als elektrische Kontaktelemente bzw. Anschlußleiter
wie auch als machanische Tragelemente wirken. Derartige Tragenschlüsse werden meist
aus Gald, end zwar durch selektive Elektroplattierung an einer Oberfläche des Halbleiterkörpers
hergëstellt. Halb@leiterelemente dieser und ähnlicher Art haben äusserst garinge
Abmesssungen von z.B. 0,01 mm Diche, 0,025 mm Breite und 0,075 mm Länge. In quadratischer
Ausführung sind z.B. Abmessungen von 0,05 mm D@@@ und 0,15 mm Breite enzutreffen.
Bei der Serienktratellung wird eine Vielzahl solcher Halbleiteralemente,
im
folgenden auch kurz "Elemente" genannt, bzw.
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von Elementanordnungen durch Anfplattieren der Leiter zwischen einer
entsprechenden Anzahl von aktiven oder dotierten ionen in einer z.B. aus Silizium
bestehenden 3oheibe oder sllnvtm entsprechenden Blatt hergestellt. Die Halbleiterscheibe
wird mittels Wachs in der Weise auf einer Tragplatte oder dgl. befestigt, daß die
Tragleiter in das Wachs eingebettet sind. Die nicht mit Wachs bedeckten Oberflächenabschnitte
der Halbleiterscheibe werden mit einer lichtempfindlichen Substanz maskiert. Die
zwischen -den einzelnen lernenten z.B. Transistoren der Scheibe befindlichen Flächenabschnitte
werden belichtet und zur Trennung bzw.
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Bildung einer entsprechenden Vielzahl von einzelnen Elementen mit
ihren Traganschlüssen ausgeätzt.
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Bisher wurden die Fotomaske und des Wachs üblicherweise mit Hilfe
eines geeigneten Lösungsmittels entfernt, was mit einer Aufhebung der Orientierung
derElemente auf der Tragplatte verbunden ist.
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Zumindest tritt eine solche Desorientderung der Elemente beim unumgänglichen
Trampert der Tragplatte zwischen den an verschiadenen Stellen bzw.
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mit Hilfe verschiedener maschinen und Vorrichtungen auszuführenden
Arbeitsgängen innerhalb des Herstellungsprozesses auf. Für einige der wichtigsten
Arbeitsgänge, insbesondere für Prüf- und essarbeiten sowie für das Zusammensetzen
der Elemente in grösseren integrierten Schaltungseinheiten ist'je-doch eine bestimmte
Lage und Orientierung der Elemente erforderlich, z.B. bei der Eingabe und weiteren
Handhabung zum Zweck von automatisch ablaufenden Prüf- und Löt- oder Schweissarbeiten.
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in besonderer Nachteil der bisherigen Verfahrensweise besteht auch
darin, dass die erforderliche Neuorientierung der empfindlichen Elemente mit erhöhter
Beschädigungsgefahr und entsprechend hohem Ausschussanteil verbunden ist. Insbesondere
für Zwecke der wirtschaflichen Wassenfertigung wäre es daher erwünscht, die ursprüngliche
Lage und Orientierung während des Transports und der Weiterverarbeitung der Elemente
aufrechterhalten zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur
Halterung einer Werkstückanordnung, insbesondere
von Mikro-Werkstücken
wie Halbleiterelementen und dgl., welches die Aufrechterhaltung einer im Ausgangszustand
vorhandenen Lage und Orientierung auf einfache Weise ermöglicht.
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nie Aufgabe wird erfindungsgemass bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass die auf einem Tragorgang befindliche Werkstückanordnung
durch Anpressen gegen die Oberfläche des halters auf diesen überführt wird.
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In Weiterbildung der erfindung wird vorgeschlagen, dass die Werkstückanordnung
auf einem Tragorgan mittels einer unter teilweiser zZinbettung der Werkstückanordnung
zu verfestigenden Tragsubstanz gehalten wird, und dass der Halter in Beriihrllng
gegen die freie Oberfläche der Werkstückanordnung gepresst und die verfestigte Tragsubstanz
von dem Tragorgan unter Zuriicklassung der Werkstückanordnung entfernt wird.
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In bevorzugter Weise wird als Tragsubstanz Zellulosenitrat oder Zelluloseazetat
verwendet.
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ine weitere Möglichkeit besteht darin, dass als Tragsubstanz Wasser
verwendet wird.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist folgende
Merkmale auf: a) im Qusgangszustand befindet sich die Werkstückanordnung teilweise
eingebettet in einem Weichstoff auf einer mit diesem Weichstoff beschichteten Unterlage
b) auf die freie Oberfläche der Werkstückanordnung wird ein siebförmiges Tragorgan
gebracht; c) auf das siebförmige Tragorgan wird eine zu verfestigende Tragsubstanz
gebracht; d) die Tragsubstanz wird unter teilweiser Einbettung der Nerkstückanordnung
verfestigt; e) der Weichstoff wird entfernt und ein Halter auf die nun freie Oberfläche
der Werks-tückanordnung gebracht; f) die verfestigte Tragsubstanz wird entfernt.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Werkstückanordnung aus ätzfähigem Material besteht und im Ausgangs zus tand teilweise
mit einem ätzbeständigen Überzug versehen ist und dass der ätzbeständige Überzug
vor dem lufbringen
des siebförmigen Tragorgan auf die Werkstückanordnung
entfernt wird.
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In vorteilhafter Weise wird der ätzbeständige Überzug nach dem Entfernen
des Weichstoffes entfernt.
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Sinne weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist
folgende Merkmale auf: a) im Ausgangszustand befindet sich die Werkstückanordnung
teilweise eingebettet in einer aus einem Vrreichstoff bestehende Schicht auf einem
Tragorgan; b) auf die Werkstückanordnung wird eine folienförmige maske gebracht,
welche Öffnungen zur Freihaltung bestimmter Werkstücke und feste abschnitte zur
Abdeckung anderer Werkstücke der Werkstückanordnung aufweist; c) ein Saughaltemittel
wird in flüssiger Form auf die Maske gebracht und durchdringt deren G ffnungen d)
das (Saughaltemittel wird verfestigt, so dass die mit dem Saughaltemittel in Verbindung
stehenden Werkstücke durch Unterdruck festgehalten
werden, wodurch
der Weichstoff und das mit diesem verbundene Tragorgan sowie die abgedeckten Werkstücke
entfernt werden können; e) ein Halter wird in Berührung gegen die restlichen, von
dem Saughaltermittel festgehaltenen Werkstücke der Anordnung gepresst und die Waske
zusammen mit dem Saughaltemittel entfernt.
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Eine zusätzliche Ausf2hrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
weist folgende Merkmale auf: a) der verwendete Halter weist eine aus einem Saughaltemittel
bestehende Schicht und eine darüber angeordnete Weichstoffschicht fijr die anfängliche
Zusammenhaltung der einzelnen Werkstücke der Werkstückanordnung auf; b) die Werkstückanordnung
wird in die Weichstoffschicht des Halters eingedrückt; c) die Werkstückanordnung
wird in einzelne Xierkstücke aufgetrennt; d) ein siebförmiges Tragorgan vird auf
dir Workstückanordnung gebracht und die Weichstoffschiebt entfernt, so dass die
Werkstücke
durch das siebförmige Tragorgan in das Saughaltemittel
eingedrückt werden; e) anschliessend wird das siebförwige Tragorgan entfernt.
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reine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weist
folgende merkmale auf: a) im Ausgangszustand sind die Werkstücke innerhalb der Werkstückanordnung
durch einen zerbrechlichen Stoff miteinander verbunden; b) Verwendung eines flexiblen
Halters c) über die auf dem Halter angebrachte Werkstückanordnung wird ein flexibles
Deckblatt aufgebracht; d) die aus Halter, Werkstückanordnung und Deckblatt bestehende
Anordnung wird gebogen, so dass die einzelnen Werkstücke unter r.ufrechterhaltung
ihrer Lage auf dem Halt er voneinander getrennt werden.
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In vorteilhafter Weise werden der Kalter und das Tragorgan mit der
Werkstückanordnung unter Einstellung einer gleichmässigen Druckverteilung über die
Werkstückanordnung gegen eine konkave oder konvexe herfläche zusammengepresst und
verformt
diene zusatzliche Wöglichkeit besteht darin, dass an dem
Tragorgan eine elastische membran vorgesehen ist, die zur gegenseitigen Trennung
der Werkstück anordnung gereckt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind.
Hierin zeigt Fig. 1 als Beispiel eines Werkstücks zur Anwendung der Erfindung auf
ein Traganschluss-Halbleiterelement, und zwar einen Transistor, in stark vergrösserter,
perspektivischer Darstellung, Fig. 2 eine Werkstückanordnung, die aus mehreren in
bestimmter Weise
orientierten und innerhalb einer Wachs schicht
auf einer Tragplatte angebrachten Halbleitendementen besteht, und zwar in einem
bezüglich Fig. 1 schwächer vergrösserten Maßstab, Fig. 3 eine perspektivische Schnittdarstellung
gemäss Schnittebene 3-3 in Fig. 2, und zwar in bezüglich Fig. nach stärker vergrössertem
Maßstab, Fig. 4 einen Querschnitt der Werkstückanordnung mit Tragplatte gemäss Fig.
2, Fig. 5 ein als Zwischenhalterung ftlr die Werkstückanordnung vorgesehenes, siebförmiges
Tragorgan mit Tragplatte und Befestigungsvorrichtung im Querschnitt, Fig. 6 einen
vergrösserten Ausschnitt von Fig. 5 zur Veranschaulichung der Aufbringung eines
löslichen
Klebstoffs durch' das siebförmige Tragorgan zur Befestigung
der Werkstückanordnung am Tragorgan, Fig. 7 das Eintauchen des Tragorganes mit der
Werkstückanordnung in ein Lösungsmittelbar zur Wachsentfernung, Fig. 8 die mit Hilfe
des tragorganes ge-gen die Siliconharzschicht eines Halters angepresste Werketückanordnung
im Querschnitt und Fig. 9 die auf dem Halter befindliche Werkstückanordnung nach
Entfernen des Tragoganes.
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Weiterhin veranschaulichen die Fig. 10, 11 und 12 eine andere Ausf2hrungsform
des erfindungsgemässen Verfahrens unter Verwendung einer zu verfestigenden Flüssigkeit
bei der Überführung der Werkstückanordnung von einer Unterlage auf einen Halter,
und zwar
in drei verschiedenen Arbeitsschritten, sowie die Fig.
13, 14, 15 5 und 16 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens
mit zugehöriger Vorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, wobei die
WerkstUckanordnung von einer Unterlage über ein als Zwischenhalterung dienendes
Tragoran mit einer entfernbaren Folie auf einen Halter übert@gen wird.
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Fig. 17 zeigt als weiteres Ausf2hrungsbeispiel der -Erfindung die
winittelbare Übertragung einer Werkstückanordnung, die aus in W@achs eingebetteten
Traganschluß-Halbleiterelementen besteht, auf einen Halter, während die Fig. 18,
19, 20, 21 und 22 eine Ausf2hrungsform der Erfindung unter Verwendung eines Säughaltemittels
und an den einzelnen Werkstücken angreifenden Haftelementen in aufeinanderfolgenden
Arbeitsschritten
mit den zugehrigen Vorrichtungsteilen wiedergeben.
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Weiterhin zeigt Fig. 23 die mit Einsenkungen zur Begrenzung der Haftwirkung
versehene Oberfläche eines Halters mit aufgesetztem werkstück in stark vergrösserter,
perspektivischer Darstellung, während die Fig. 24, 25 und 26 ein Verfahrensbeispiel
zum Zertrennen eines zerbrschlichen Mehrfach-Werkstückkörpers mit Halterung der
getrennten Werkstücks auf einem druckempfindlichen Saughalter in verschiedenen Arbeitsschritten
mit zugehörigen Vorrichtungsteilen wiedergeben.
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Fig. 27 und 28 zeigen eine Halterausführung mit einer Einrichtung
zur Aufhebung der Haftwirkung, wobei der entsprechende Arbeitsvorgang veranschaulicht
ist.
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Fig. 29 zeigt den Gesamtquerschnitt einer
erfindungsgemässen
Vorrichtung mit siebförmigem Tragorgan und gewölbter Druckfläche für die Warkstückanordnung
als Altermative zu der Ausführung nach Fig. 5, während Fig. 30 einen Ausschnitt
von Fig. 29 in einem anderen Arbeitszustand wiedergibt.
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Endlich zein die Fig. 31, 32 und 33 eine Ausführungsform der Erfindung
mit Vorrichtungsteilem und Verfahrensschritten zur gegenseitigen Abstandsvergrösserung
der einzelnen Werkstücke einer aufgetrennten Werkstückanordnung unter Verwendung
eines dehnbaren, als Zwischenhalterung dienenden Tragorgans.
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Fig. 1 zeigt als einzelnes Werkstück ein Halbleiterelement (kurz "Element")
10 mit einem Halbleiterkörper 11 aktiver Zone 11' und Traganschlüssen 12. Darartige
Elemente werden üblicherweise in Form von
grösseren, z.B. aus 1200
einzelnen Elementen be.
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stehenden Werkstückanordnungen aus einer Halbleiter-Scheibe von etwa
2,5 cm Durchmesser hergestellt.
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Nach dem Zertrennen der Halbleiterscheibe werden die einzelnen Elemente
mit Hilfe eines weichen Klebstoffs, z.B. einer Wachsschicht 13 (s. Fig. 2 und 3)
in ihrer ursprünglichen Anordnung auf einer als Unterlage dienenden Tragscheibe
14 gehalten.
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Die Gesamtheit solcher in bestimmter Weise angeordneten Elemente bzw.
Werkstücke wird im Sinne vorliegender Erfindung als "Werkstückanordnung" bezwichnet.
Die Tragscheibe 14 besteht z.B.
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aus Saphi@@, Aluminiumoxyd oder Glas. Es wird ein mit Hil£%' von Wärme
und oder Lösungsmitteln entfernbarer Klebstoff verwendet, da die Elemente von der
Wachsschicht getrennt bzw. von anhaftendem Wachs befreit und für Zwecke des Transportes
und der Weiterverarbe#itung auf einen Walter übstragen werden sollen.
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Wie in Fig. 3 angedeutet, sind die Traganschlüsse 12 des Elementes
vollständig bzw. bündig in die Wachs schicht 13 eingebettet', während der Halbleiter.
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körper 11 außer mit der Oberfläche seiner
aktiven
Zone 11' vollständig oberhalb der Wachsschicht liegt. Diese Anordnung ergibt sich
aus dem Herstellungsvorgang, bei dem die einzelnen Halbleiterkörper unter Freilassung
der Zwischenräume der Halbleiterscheibe mit Fotomasken abgedeckt und die Zwischenräume
anschliessend ausgeätzt werden. Auf diese Weise wird die Zerlegung der Halbleiterscheibe
in einzelne Halbleiterkörper und die Formgebung der letzteren durchgeführt.
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In Fig. 3 ist auf dem Halbleiterkörper 1 ein entsprechenden Naskennabschnitt
16 angedeutet.
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Anschliessend kann die Maskenschicht z.B. mit Hilfe eines Druckflüssigkeitsstrahles
17 aus einer BEse 18 in der aus Fig 4 ersichtlichen Weise entfernet werden. Der
Druckflüssigkeitsstrahl dringt hierbei keilartig unter die Maskenschicht und schält
diese fortschreitend ab. Zurück bleibt, wie in Fig. 4 rechts angedeutet, das mit
seinen Traganschlüssen in die Wachsschicht 13 eingebettete Element 10. Bei don nun
folgenden Arbeitsschriten soll die Werkstückanordnung auf einen Halter übertragen
und die Wachsschicht entfernt werden.
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Hierzu wird in der aus Fig. 5 ersichtlichen WGi8 die Tragplatte @@
14 mit Wachsachicht und Werkstückanordnung
auf das scheibenförmige
Auflager 21 der Sckelplatte 22 einer Haitevorrichtung 23 gesetzt. Letztere umfasst
ferner einen Ring 24, innerhalb dessen mis Tragorgan für die Zwischenhalterung ein
maschenförmiges, auß Edelstahl oder einem anderen korrosionsfesten Material bestehendes
Sieb 26 aufgaspannt ist.
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Mittels Spannschrauben 27, die in Bohrungen 28 des Ringes 24 sitzen
und in entsprechende Gewinde bohrungen 29 der Sockelplatte 22 eingeschraubt sind,
wird das Sieb zunächst in Anlage an die Oberseite der Elemente 10 gebracht. Die
Maschen-Weite des Siebes wird so gewählt, daß auf die Fläche eines Elementes 10
jeweils mehrere Naschen öffnungen entfallen, andererseits aber eine mehr oder weniger
viskose Flüssigkeit durch das Sieb treten kann.
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Anschliessend wird gebss Fi. 6 sind Zu ver festigende Tragsubstanz
31, z.B. ein flüssiger, härtbarer Klebstoff wie Zellulosenitrat oder Zelluloseazetat
durch das Sieb 26 hindurch auf die Werkstückenordnung gespritzt oder in
sonstiger
Weise aufgebracht. Hierdurch werden die vorstehenden Halbleiterkörper 11 der Elemente
10 mit dem Sieb 26 in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise in die Tragsubstanz eingebettet
und durch diese in der ursprünglichen Anordnung fest mit dem Sieb 26 verbunden.
Die das Sieb einhüllende Tragsubstanz kann z.B. mit Hilfe einer Eürste 26 oder eines
Streichmessers gleichmässig verteilt und in die Zwischenräume der Elemente 10 eingetrichen
werden.
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Als nächstes soll die Wachsschicht 13 entfernt und die Templatte 14
aus der Verbindung mit der Werkatückanordnung gelöst werden. Hierfür kann das Wachs
zuerst durch Wärmeeinwirkung erweicht werden, so daß sich ein großer Teil er Wachsmasse
bei entfernter Sockelplatte 22 von der Werkstückanordnung abheben und abschälen
lässt.
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Die restliche Wachsmässe wird gemäss Fig. 7 durch Eintauchen des Ringes
24 mit der erhäteten Klebstoffschicht und der anhaftenden Werkstückanordnung in
ein Lösungsmittelbad 33 entfernt.
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Als geeignetes Lösungsmittel kommt z.B. siedendes Trichloräthylen
in Betracht, welches das Wachs von der freiliegenden Unterseite der Werksttlckanordnung
entfernt, die Tragsubstanz 31 bzw.
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das hierfür verwendete Zellulosenitrat nicht angreift und auch die
Festigkeit der Verbindung mit den Elementen 10 nicht beeinträcht,igt. Weitere anhaftende
Wachsreste können z.B. anschliessend durch Aufspr@hen von Trichloräthylen entfernt
werden.
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Die Werkstückanordnung soll nun auf einen scheibenförmigen Halter
36 der in Fig. 9 angedeuteten Art übertragen werden. Dieser Halter ist mit einer
Haftschicht 37 aus einem druckempfindlichen, z.B. druckverformbaren Saughalte mittel
vorsehen, wofür z.B. ein handelsübliches Silikonharz in Betracht kommt. Eingehende
Unterschungen haben gezeigt, daß Siliconharz die Fähigkeit aufweist, Körper mit
glatter, nichtporöser Oberfläche nach enteprechender Anpressung durch Saugwirkung
lösbar festzuhalten.
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Der beschichtete Halter 36 wird gemäss Fig. 8 mit obenliegender Haftschicht
37 auf das Auflager 21 der Sockelplatte gebracht und anschiessend der Ring 24 mit
Sieb 26 und anhaftender Werkstückanordnung aufgesetzt. Mittels der Spannschrauben
27 werden sodann die freiligenden unteren Oberflächenabschnitte der Traganschluß
12 der Elemente 10 in unmittelbarer Berührung gegen die Haftschicht 37 gepresst.
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Der beschriebene Arbeitsvorgang kann auch mit den in Fig. 29 dargeställten
Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung du erchgeführt werden. Der mit
Haftschicht verschens, scheibenförmige Halter 36 wird hirbei auf einen Sockal 103
gesetzt, der im Unterteil 104 einer Haltevorrichtung 105 senkrecht verschiebbar
und mittels einr Klemmschraube 110 festsetzber angeordnet ist.
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Hierüber wird der Ring 24 mit Sieb 26, Tragsubstanz 31 und anhaftenden
Elementen 10 aufgesetzt, wobei sich die Ringunterseite auf federnd gelagerte Puffer
106 mit zugehörigen Einstellvoni chtungen 107 abstützt. Letztere bestehen, wie in
Fig. 29 links
angedeutet, aus Je einer den zugehörigen Puffer 106
abstützenden Druckfeder mit mit Stellschraube 112 und Feststellmutter 109. Mit Hilfe
dieser Einrichtung wird gemäss Fig. 30 ein Abstand 108 des zunächst drucklos aufgestzten
Ringes 24 vom Unterteil 104 der Halterungsvorrichtung eingestellt. Anschliessend
wird der Sockel 103 angehoben, bis die Unterseite der Elemente 10 bzw. der Traganschlüsse
12 die Haftschicht 37 jedes Halters 36 berührt, und in dieser Stellung durch die
Klemmschraube 118 festgesetzt. Der Abstand 108 wird so bemessen, daß sich nach Absenken
des Ringes 24 auf das Unterteil 104 mit Hilfe der Spannschrauben 27 eine innerhalb
der elastischen Grenzen liegenden Spannung des Siebes 26 und eine entsprechende
Anpressung dr Werkstückanordnung gegen den Halter 36 ergibt.
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Wie in Fig. 29 und 30 angedeutet, ist die ob Stirnfläche 111 des Sockels
103 konkvex kegelförmig ausgesbildet. Diese Erhbung ist in Fig. 29 und 30 übertrieben
dargestellt, sie beträgt in
der Prazis etwa einige Hunde@tstel
Millimeter bezüglich der Aussenkente der Stirnfläche. Die Spitze der Erhebung ist
abgeflacht, um eine Gleichgewichtslage dea druckfrei aufgesetzten Halters 36 zu
ermöglichen.
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Beim Andrücken des Halters 36 gen die kegelstumpfförmige Stirnfläche
des Sockels 103 unter der Wirkung des gespannten Siebes 26 verformt sich der Halter
entsprechend schwach hugelförmig, wobei die Abmessungen so gewählt sind, daß keine
blebende Verformung oder Bruch des Halters eintritt. Durch die entsprechende Verformung
des über die Oberseite des Halters bzw. der Werkstückanordnung gespannten Siebes
ergibt sich eine gleichmässig verteilte Anpressung zwischen der Werkstückanordnung
und der Haftshicht 37. Erfahrungsgemäss lasseen sich auf diese Weise insbesondere
auch kleinere und kleinste WerkstUcke sicher an der Oberfläche der Haftschicht befestigen.
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Auschliessend wird die gesamte Halterungsvorrichtung in ein in Fig.
29 engedeutetes Lösungsmittelbad 38 getaucht, wofür z.B. Azeton
in
Betracht kommt. Hierdurch wird die im Beispielsfall aus Zellulosenitrat bestchende
Tragsubstanz 31 aufgelöst und die Verbindung zwischen der Werkstückanordnung und
dem Sieb 26 aufgehoben.
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Nach Herausheben der Vorrichtung aus dem Lösungsmittelbar und Lösen
der Spannschrauben 27 wird der Ring 24 mit dem Sieb 26 von der nun nach wie von
in der ursprünglichen Orientierung befindlichen, auf der Haftschicht 37 festgehaltenen
Werkstückanordnung abgehoben.
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Der scheibenförmige Halter 36 kann z.B. aus wärmebeständigem Olas
mit einem 0,013 bis 0,025 mm starken Überzug aus einem Siliconharz oder Silicongummi
be@tehen. Vor dem Aufbringen dieser Beschichtung wird der Halter mit einem geeignten
Benetzungs-bzw. Aktivierungsmittel zur Sicherstellung ausreichender Adhäsion zwischen
Haftschicht und Halter behandelt. Der Überzug kann z.B. durch Giessen auf die Oberfläche
einer Glasschetbe gebracht und sodann mit einer dünnen, flexiblen Abdeckung von
gewünschter Oberflächenrsuheit beaufschlagt werden,
worauf das
Aushärten der Beschichtung erfolgt.
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Auf diese Weise erhält die Oberflächeder Haftschicht genau die vorgegebene
Oberflächenrauheit.
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Es wurde festgestellt, daß die Haftwirkung der Haftschicht gegenüber
aufgebrachten Gagenständen unmittelbar von der Oberflächenrauheit der Haftschicht
abhängt. Bei glatteren Oberflächen ergeben sich grössere Haftkräfte, ebenso bei
dickeren und weicheren Haftschichten. Versuche haben gezeigt, daß poröse gegenstände,
z.B. solche aus Papier, an Haftschichten der vorliegenden Art nicht festgehalten
werden. Dies deutet darauf hin, daß beim Anpressen der Gegenstände zwischen der
Haftschichtoberfläche und der angepressten Oberfläche der Gegenstände eine Luftverdrängung
stattfindet, die eine entsprechende Saugwirkung zur Folge hat. Haftschichten dieser
Art können daher als "Saughaftmittel" bezeichnet werden.
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Die erzeugte Haftwirkung ist erfarungsgemäss ausreichend, um Werkstücke
nach Art von Halbleiterelementen oer dgl. gegen die bei üblichem Transport
auftretenden
Kräfte mit Sicherheit in ihrer ursprünglichen Lage und Orienterung zu halten.
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Besondens vorteilhaft ist die Verwendung von Glasscheiben als Halter
mit einer Beschichtung aus durchsichtigem Siliconharz, wobei sich die Möglichkeit
einer unmittelbaren visuellen Überwachung der WerkstÜcke bzw. Elemente 10 ergibt.
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Letztere können im Bedarfsall mit Hilfe üblicher Saug- oder Greifwerkzeuge
einzeln vom Halter abgenommen und der weiteren Verarbeitung oder Prüfung zugeführt
werden.
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Bei Verwendung von aus undurchsichtigem Silicongummi bestehenden Haftschichten
entfällt zwar die Möglichkeit der visuellen Überwachung, im übrigen haben derartige
Haftschichten jedoch eine entsprechende, durch Anspressung erzielbare Saugwirkung.
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Die Beschichtung sowohl mit Siliconharz wie auch mit Silicongummi
kann z.B. in der Weise erfolgen, daß eine geringe Menge von ungehärtetem Harz oder
Gummi auf die als Malter vorgesehene Scheibe gebracht und durch Rotation der Scheibe
mit
Drehzahlen von etwa 8000 Upm gleichmässig über die Scheibenfläche
verteilt wird. Anschliessend wird das Harz oder Gummi. bei stillstehender Scheibe
zur Aushärtung und Verbindung mit der Scheibenoberfläche gsbracht. Für die Zwecke
der Erfindung kommen insbe@ondere bei der Halterung von kleinen und kleinsten Werkstücken
durchweg Huftschichten von geringer Diche in Betracht.
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Im folgenden wird nun die Ausführungsform gemäss Fig. 10 bis 12 erläutert.
Soweit die Vorrichtungsteile mit der Ausführung nach den Fig. 4 bis 9 übereinstimmen,
sind gleiche Bezugszeichen eingeführt, weshalb sich diesbesüglich weiters Erläuterungen
erübrigen.
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In dem Arbeitszustand nach Fig. 10 befinden sich die Maskenabschnitte
16 noch auf den Elementen 10. Die Haltervorrichtung 35 wird mit der Werkstückanordnung
aufeinanderfolgend in ein
Ätzbad aus Trichloräthylen zum Entfernen
der Fotomaskenabschnitte sowie in ein Azotonbad zum Entfernen der Wachsschicht 13
getaucht.
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Die Werkstückanordnung bleibt danach durch das Sieb 26 arretiert auf
der Unterlage 14 zurück.
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Anschliessend wird eine zu verfestigende bzw.
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aushärtbare Flüssigkeit 41, z.B. eine gerhge Mange WaseerJ auf das
Sieb 26 und hierdurch auf die Werkstückanordnung gebracht. Das Wasser wird dann
mit Hilfe einer geeignten Kühleinrichtung unter den Gefrierpunkt gebracht und verfestigt.
Bei der in Fig. 11 angedout.ten Vorrichtung wird hierfUr z.B. eine flache, mit Trockeneis
43 gefüllte Kupferschale 42 verwendet. Die Haltevorrichtung 23 wird dann auseinandergenommen
und der Ring 24 mit der am Sieb 26 haftenden Werkwstückanordnung von der Unterlage
14 abgenommen. Die Entfernung der Unterlage kann ggf. mit Hilfe einfacher Greifwerkzeuge
unterstützt bzw. durchgeführt werden.
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Auschliessend wird die nun freiligende Untersaitsite
der
Werkstückanordnung gemäss Fig. 12 auf die Haftschicht 37 eines Halters 36 gesetzt.
Die Anpressung und Einstellung der Saugwirkung zwischen Haft schicht und Werkstückanordnung
erfolgt in gleicher Weise wie bei der Ausführung nach h den Fig. 4 bis 9. Anschliessend
wird die als Trat substanz dienenden Eisschicht 44, welche in der vorangehend erläuterten
Weise die Werkstückanordng mit dem Sieb as verbindet, mit Hilfe einer Heizvorrichtung
46 abgetaut. Durch die Anpressung der Elemente 10 bzw. der entsprechenden Traganschlüsse
gegen die Haftschicht 37 unter der Wirkung des gespannten Siebes 26 ergibt sich
nun die gewünschte Saugwirkung, welche die Elemente in ihrer ursprünglichen Lage
und Orientierung hält (s. Fig. 9).
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Die auf den Elementen befindlichen Maskenab@hmitte 16 können auch
hier mit Hilfe eines Druckflüssigkeits- bzw. Druckgasstrahles gemäss Fig. 4 entfernt
werden, wobei das Eintauchen der Haltevorrichtung 23 in ein Lösungsmittelbad
zur
Entfernung der Fotomaske entfällt.
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Eine Tauchbehandlung im siedenden Trichloräthylen ist zur Entfernung
der Wachsschicht und zur Reinigung der Elemente 1o ausreichend.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 13 bis 16 ist ausser der Übertragung
der laierkstüekenordnung von der Unterlage 14 auf den Halter 36 eine Jiussonderung
defekter Elemente 1o vor dem Aufbringen auf den Halter vorgesehen. Die Elemente
1o sind auch hier wieder mit ihren Traganschltissen in einer Wachsschicht 13 auf
der Unterlage 14 eingebettet.
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Durch visuelle Prüfung oder elektrische Messung werden die defekten
Elemente festgestellt. Zur Zwischenhalterung wird ein Tragorgan 51 in Form einer
geeigneten Weichstoffolie verwendet. Als Material kommt hierfür z.B. ein Polyester-hondensationsprodukt
von Äthylenglycol und Terephthalsäure in Betracht. Dag Tragorgan 51 wird durch Stanzen
mit einer lochanordnung 52 versehen, welche der Anordnung der als einwandfrei festgestellten
Elemente lo entspricht. An den Stellen der
defekten Elemente werden
keine her einem stanzt.
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Das Tragorgan 51 wird nun gemäss Fi. 15 in solcher Ausrichtung auf
die Werkstückanordnung gebracht, da die einzelnen Öffnungen der Lochanordnung 52
mit den einwandfreien Elementen 10 fluchten. Nun wird ein d@ruckempfindliches, d.h.
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durch Anpressung wirksam werdendes Saughaltemittel 53, welches die
Eigenechafteu eines abzichbaren Klebstoffs aufweist» Uber dem Tragorgan 51 aufgesprüht
und dringt durch die Öffnungen der Lochanordnung 25 zu den freiliegenden Oberflächenab-Schnitten
der Elemente 10 vor. AS diese Weise bildet sich ein. Haftschicht 53 ftlr die Zwischenhalterung
der Elemente. Nach Aushärten dieser Haftschicht wird die gesamte Anordnung in siedendes
Trichloräthylen getsucht, wobei sich die Wachsschicht 13 auflöst. Die infolge fehlender
Öffnung des Tragorganes 51 nicht mit dor Haftachicht 53 verbundenen, defekten Elemente
lösen sich hierbei aus der freiliegenden Unterseite der Werkstückanordnung und fallen
in das Lösungsmittelbad,
während die einwandfreien Elemente festgehalten
werden. Die Entfernung der defekten Elemente kann ggf. durch leichte mechanische
Bearbeitung der WerkstUckunterseite, z.B. durch Bürsten, unterstützt werden, wobei
die Halterung der einwandfreien Elemente flieht beeinträchtigt wird.
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Anschliessend wird die Haftschicht 53 mit dem Tragorgan 51 und der
anhaftenden, restlichen Werkstückanordnung gemäss Fig. 16 gegen die Haftschicht
37 eines Halters 36 der breits erläuterten Art angepresst, worauf die verbliebenen
Elemente 10 durch Saugwirkung fosghalten werden.
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Nac Abziehen der Haftschicht 53 und Abnehmen des Tragorganes 51 verbleibt
die restlich#e Werksttlckanordnung ifl ihrer ursprünglichen Lage und Orientierung
auf dem Halter 36 zurück.
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Bei der abgewand#elten Ausf2hrung nach Fig. 17 ist eine dünne Schicht
62 eines geeigneten Saughaltemittels wie Siliconharz und eine flüssige Wachsschicht
63 vorgesehen. Eine die Halbleiterelemente 10 enthaltende Siliziumscheibe 64 wird
mit
den nach aunten vorstehenden Traganschlüssen 12 in diese Wachsschicht eingedrückt.
Die Siliziumscheibe wird dann an der Oberseite in der bereits erläuterten Weise
mit einer Fotomaske 66 versehen, welche die einzelnen Elemente 10 abdeckt. Die zwischen
den Elementen befindlichen, freiliegenden Abschnitte der Siliziumschsibe werden
dann in Ublicher Weise ausgeätzt und der die Haftschicht 62 mit der so erzeugten
Werkstückanordnung tragende alter 61 gemäss Fig. 5 auf die Sockelplatte 21 einer
Haltevorrichtung 23 init Sieb 26 gesetzt. Die Wachsschicht wird sodann durch Eintauchen
in siedendes Trichloräthylen entfernt. Nach Abheben des Ringes 24 mit dem Sieb 26
bleibt die Werkstückanrdnung wieder in ungestörter Lege und Orientierung auf der
Haftschicht 62 des Halters 61 zurück.
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Bei der Ausführung nach den Fig. 18 bis 22 warden die einzelnen Elemente
10 mit Hlfe von pfropfenartigen, kegelstumpfförmigen Haftelementen
aus
Siliconharz oder Silicongummi festgehalten. Zunächst wird eine mit kugelstumpfförmigen
Öffnungen 71 gemäss Fig. 1d versehene lochplatte 70 an ihrer Oberseite durch >ufspriihen
mit einer Wachsschicht 72 versehen, die z.. aus Glycolphthalat besteht. Hierbei
flen sich auch die Öffnungen 71 mit Wachs. Anschliessend wird eine die Halbleiterelemente
enthaltende Siliziumscheibe 73 mit den nach unten vorstehenden Traganschlflssen
12 in die Wachsschicht eingepresst, wobei diese Traganschliisse in die Wachsschicht
eingebettet werden. Dieses Einpressen erfolgt in genau zentrierter Anordnung derart,
dass die Öffnungen 71 der lochplatte 70 mit der mitte der Halbleiterkörper der einzelnen
Elemente fluchten. Nun wird gemäss Fig. 19 durch Aufsprühen eines Lösungsmittels
74 gegen die Unterseite der Lochplatte 70 die Wachsschicht aus den Öffnungen 71
entfernt. Hierbei wird auch ein der Querschnittsfläche der Öffnungen 17 entsprechender
Teil der Wachsschicht 72 beseitigt, innerhalb dessen nun die Unterseite der Halbleiterkörper
der Elemente freiliegt.
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Anschliessend wird gemäss Fig. 20 ein Saughaftmittel, z.B. wiederum
Siliconbarz oder Silicongummi, in die Üffnungen 71 und in Berührung mit den freigelegten
Abschnitten der Halbleiterelemente gebracht. Hierzu wird die Lochplatte 70 in umgekehrter
Anordnung durch Aufsprühen mit einer Schicht 76 aus ungehärtetem Siliconharz oder
Silicongummi versehen. Hierhi fließt eine Teilmenge 760 in die Öffnungen 71, welch
letztere Jedoch hierd#urch infolge der hohen Viskosität des in Ausgangszustand befindlichen
Saughaftmittels und wegen des geringen Öffnungsquerschnitts nicht vollständig ausgefüllt
werden. Die gesamte Anordnung wird nun in eine Unterdruckkammar 77 gebracht. Durch
den einwirkenden Unterdruck wird die in den Öffnungen befindliche Luft unter Bildung
von Blasen 76' abgesaugt. Nach dem Zerplatzen dieser Blasen herrscht in den Öffnungen
der gleiche Unterdruck, wobei eine weitere, Jedoch noch nicht vollständige Füllung
der Öffnungen eintritt. Über den in der Praxis aehr kleinen Öffnungen schliesst
siöh die Schicht 76 wieder,
so daß in dEn Öffnungen entsprechende
Hohlräume verbleiben. Bei anschliessender Entnahme der Anordnung aus der Unterdruckkammer
bewirkt nun der äussere überdruck das Zusammenfallen der Höhlungen unter vollständiger
Ausfüllung der Öffnungen. Nach dem Aushärten des Saughaftmittels befinden sich somit
in den Öffnungen 71 zapfenartige Haftelemente 79, deren nach unten gerichtete Spitzen
78 gemäss Fig. 21 in unmittelbarer Berührung mit den Oberflächenabschnitten 75 der
halbleiterelemente stehen und diese durch Saugwirkung festhalten.
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Anschliessend wird die freie, in Fig. 21 untenliegend dargestellte
Oberfläche der Halbleiterscheibe 73 mit einer Fotomaske verschen und in üblicher
Weise unter Hildung der einzelnen Elemente le ausgeätzt. Nach Entfernan der Wachsschicht
72 in einem Lösungsmittelbad oder dgl.
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ergibt sich unmittelbar die fertige, durch die Heftelemente 79 mit
der Loohplatte 70 verbundene Werkstückanordnung in ursprüngicher Lage und
entspricht
also die lochplatte 70 mit den Haftelementen 79 dem mit einer Haftschicht versehenen
Halter der vorangehend erläuterten Ausführungsformen.
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Gegebenenfalls kann die im Endzustand gemäss Fig. 22 an der Unterseite
der Lochplatte 70 befindliche, ausgehärtete Schicht 80 des Saughaftmittels durch
Abschälen oder in sonst geeigneter Weise entfernt werden.
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Es wurde festgestellt, dass die Haftwirkung des Saughaftmittels durch
Einformen eines grossen Anzahl von kleinen" flachen Einsenkungen in der Haftoberfläche
vermindert werden kann. LD1 Fig. 23 ist eine Haftschicht 81 mit einer schachbrettartigen
Anordnung derartiger Einsenkungen 2 angedeutet, welch letztere durch zueinander
rechtwinklig verlaufende Rippen 83 und 84 getrennt sind Die Einsenkungen weisen
geneigte Seitenflächen auf und haben zRe eine Tiefe von o,o25 mm bei Seitenlängen
von o, 125 mm, Halbleiterelemente üblicher Abmessungen iiberdecken somit jeweils
eine ffiehrzahl
solcher Einsenkungen. Bei entßpreahenden Untersuchungen
ergab sich, daß Moh Anpressen der Elemente zunächst ein Anfangswert der Haltekraft
auftritt, welcher eine leichte Abtrennung einzelner Elemente von dor ftschicht 81
nicht zulässt. Nach einer Wartezeit von wenigen Minuten fällt die Haltekraft jedoch
ab, so daß die Elemente mit üblichen Saug- oder Greifwerkzeugen ohne Schwierigkeit
abgenommen werden können.
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Dieser Abfall der Haltekraft rührt mutmaßlich von einem teilweisen
Lufteintritt in die Einsenkungen 82 her.
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Für die in den Fig. 24 bis 26 veranschaulichte Ausf2hrungsform gilt
folgendes; Im Ausgangszustand sei eine Halbleiterscheibe 91 vorhanden, die in üblicher
Weise durch matrixförm Kerben 92 und 93 gemäss einer Vielzahl von Halbleiterelementen
94 angarissen ist (s. Fig. 24).
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Die angerissene Halbleiterscheibe wird nun gemäss Fig. 25 zwischen
einen flexiblen, aus einem Saughaftmittel bestehenden Halter 96 und ein
ebenfalls
flexibles, jedoch nicht haftfähiges Tragorgan 97, z.B. eine Kunststoffolie, eingesetzt.
Die gesamte Anordnung wird nun längs der Kerben 92 und 93 einer Biegebanspruchung
ausgesetzt, wobei die Halbleiterscheibs längs dieser Kerben bricht und in eine Vielzahl
einzelner Elemente 94 aufgetrennt wird, die unter Aufrechterhaltung ihrer Lage und
Crientierung unmittel-@ar am Halter 96 haften. Nach Entfernen des richthaftenden
Tragerganes 97 ergîbt sich unmittelhar die zur Weiterverarbeitung Sertige Werkstückanordnung
gemäss Fig. 26.
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Allgemein ergibt sich unter Verwendung der erfindungsgemässen Saughalter
die @öglichkeit, eine Werkstückanordnung unter Anfrechterhaltung ihrer Lage und
Orientlerung in einf@cher Weise von einem Falter geringerer Haftwirkung auf einen
zolchen stärkerer Haftwirkung zu übertrsgen, und zu@r durch einfaches Gegeneinenderpresapen
eines selchen Kalterpaares, Die @@ärhere Naftwirkung des anfnskmenden @alt@@@@kann
z.B. @urch ein
glattere Haftoberfläche oder eine grössere Dicke
der Haftschicht erzielt werden. Beim Trennen der beiden Halter übernimmt der letztere
die Werkstücke bzw. Haltleiterelemente unter genauer Aufrechterhaltung ihrer Lage
und Orientierung.
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Eine weitere einfache Möglichkeit zur Verminderung der Haftwirkung
besteht darin, die mit Werkstücken beschickte Haftschichtoberfläche mit einem Lösungsmittel
zu besn@pühen, welches das Saughaftmittel zum Quellen bringt. Im Falle von Silionnharz
oder Silicongummi kommt hierfür z.B. wiederum Trichloräthylen in Betracht. Die vorliegenden
Verhältnisse sind in Fig. 27 und 28 ve'ransohaulicht. Das im Ausgangszustand auf
der abenen Oberfläche einr Haftschicht 99 festgeltaltene Element 98, (Fig. 2?) wird
durch das Quellen der Haftschicht im Bereich der Kanten 101 des unterhalb des Elementes
98 befindlichen Oberflächen#abschnittes angehoben, während dieser Oberflächenabschnitt
selbst durch das Element 98 gegen die Einwirkung des Lösungsmittels abgedeckt ist.
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Auf diese Weise bildet sich unterhalb eines Jeden Elementes ein Hohlraum.
Nach dem Verdunsten des
Lösungsmittels nimmt die Haftschicht wieder
ihre ursprüngliche Form an, wobei die Haftwirkung b: Haltekraft Jedoch wesentlich
herabgeetzt ist und ein leichtes Abnehmen der einzelnen Elemente ermöglichst. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß die Haftwirkung an den wieder abtgesenkten Elemente
durch die nun geringere Anpressung, nämlich durch das geringe Eigengewicht der Elemente,
bestimmt ist. Durch erneutes Anpressen der Elemente lässt sich wieder die ursprüngliche,
starke Haftwirkung einstellen.
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Durch Anwendung des letztgenannten Prinzips lässt sich auf einfache
Weise eine Werkstückanordnung zwischen Haltern übereinstimmender Haftwirkung übertragen.
Hierzu wird der zur Abgabe der Werkstückanordnung vorgesehene alter in der erwähnten
Weise mit Lösungsmittel behandelt und in seiner Haftwirkung herabgesetzt, während
ein unbehandelter, sonst jedoch gleichar#tiger Halter unverminderter Haftwirkung
angepresst wird und beim Trennen die Werkstückanordnung übernimmt.
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Die Erfindung kann ferner auch zur Dehnung von Werkstückanordnungen
und anschliessenden Übertragung derselben mit Hilfe der gleichen Vorrichtung angewendet
werden. Eine derartige Trennung der einzelnen Werksttlcke einer Werkstückanordnung
ist z.B. häufig in der Halbleitertechnik erfordersich. Gemäss Fig. 31 bis 33 wird
hierzu ein dehnbares, nach dem Zertrennen einer Halbleiterscheibe in einzelne Elemente
10 gerecktes Tragorgan 102 verwendet (Übergang von dem Zustand gemäss Fig. 31 zu
denJenigen nach Fig. 32).
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Gegen die gedehnte Werkstückanordnung wird gemEss Fig. 33 ein Halter
36 mit Haftschicht 37 gepresst. Nach Entfernen des nichthaftenden Tragorgans 102
bleibt die gedehnte Werkstückanordnung auf dem Halter zurüc1r.