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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Tragen eines Substrates
während
eines Trennvorgangs, bei dem das Substrat ohne Adhäsions-Band
in einer Aufnahmevorrichtung geschnitten wird.
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Beschreibung des technischen
Hintergrunds
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Bei
der Herstellung integrierter Schaltkreis-Chips werden sehr viele
integrierte Schaltkreis-Chips häufig
auf einem einzigen Substrat, das heißt einem Wafer oder Schaltkreis-Platte
angeordnet, der schließlich
geschnitten wird, um die integrierten Schaltkreis-Chips zu trennen.
Obwohl ein Substrat zu praktisch jedem Zeitpunkt während eines
gesamten Herstellungsverfahrens gesägt oder geschnitten werden
kann, um einzelne Chips zu erhalten, wird das Substrat typischerweise
gesägt,
nachdem Kontaktgitter-Arrays und Rohchips auf dem Substrat gebildet
sind.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Substrates von der
Seite des Kontaktpunkt- oder Kontaktgitter-Arrays (BGA). Ein Substrat 102 umfasst
individuelle integrierte Schaltkreis-Chips 112, von denen
jeder ein Kontaktgitter-Array 110 von Kontakten umfasst,
wie für
Fachleute ersichtlich ist. Im allgemeinen kann die Anzahl der auf
dem Substrat 102 gebildeten integrierten Schaltkreis-Chips 112 je
nach der Größe des Substrates 102 und
der Größe des einzelnen
integrierten Schaltkreis-Chips 112 variieren.
Außerdem
kann die Anzahl der Kontaktpunkte bei jedem Kontaktgitter-Array 110 ebenso
variieren. Beispielsweise umfasst das Substrat 102, wie
abgebildet, einhundertvierzig integrierte Schaltkreis-Chips 112,
von denen jeder ein Kontaktgitter-Array mit sechzehn Kontaktpunkten
hat.
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Das
Substrat 102 umfasst im allgemeinen auch Passlöcher 106,
die für
verschiedene Herstellungsschritte benutzt werden einschließlich, aber nicht
beschränkt
auf, für
Arbeitsgänge,
die verwendet werden, um das Kontaktgitter-Array 110 auf
die Chips 112 aufzubringen, und für Arbeitsgänge, die für das Ummanteln des Substrates 102 eingesetzt
werden. „Aufnahme-Punkte" 116, die
ebenfalls auf dem Substrat 102 vorgesehen sind, sind so
angeordnet, dass Kameras die Gesamtausrichtung des Substrats 102 nötigenfalls
während
der Fabrikation überprüfen können.
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Eine
Darstellung der Nicht-BGA-Seite des Substrates 102 ist
in 2 gezeigt. Diese Nicht-BGA-Seite des Substrates 102 kann
als die „Rohchip-Seite" des Substrates 102 angesehen
werden, da die Nicht-BGA-Seite typischerweise integrierte Schaltkreischips 140 umfasst.
Wie für
Fachleute ersichtlich, wird, wenn das Substrat 102 geschnitten
wird, um einzelne integrierte Schaltkreis-Chips 112 zu
bilden, die eine Seite jedes integrierten Schaltkreis-Chips 112 ein
Kontaktgitter-Array 110 enthalten, während die andere Seite einen
integrierten Schaltkreis-Rohchip 140 hat.
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Um,
wie oben erwähnt,
die integrieren Schaltkreis-Chips aus dem Substrat abzutrennen, muss
das Substrat mit einer Trennsäge
oder einer ähnlichen
Vorrichtung geschnitten werden. Üblicherweise
erfordert das Trennverfahren, dass das Substrat von Hand mit der
Nicht-BGA-Seite nach unten auf eine adhäsive Fläche, zum Beispiel ein Haftband, aufgelegt
wird. Das Haftband ist so angeordnet, dass die einzelnen integrieren
Schaltkreis-Chips sowohl während
als auch nach dem Schneiden an ihrem Platz festgehalten werden.
Das Haftband wird speziell dazu verwendet, um Drehung und Verschiebung der
einzelnen integrieren Schaltkreis-Chips gegeneinander zu verhindern.
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Ein
Substrat wird von der BGA-Seite her getrennt, das heißt, ein
Substrat wird mit der Nicht-BGA-Seite nach unten geschnitten, da
es für ein
Haftband schwierig ist, die Kontaktpunkte in den Kontaktgitter-Arrays
entweder auf den Unterseiten oder auf den Seitenflächen der
Kontaktpunkte wirksam zu erfassen und festzuhalten. In anderen Worten,
während
ein Haftband fähig
ist, eine praktisch glatte Fläche
wie die Rohchips eines Substrates während des Schneidvorgangs sicher
festzuhalten, wirkt das Haftband nicht ebenso sicher, wenn es eine
unebene Fläche
wie die Gesamtfläche
des Kontaktgitter-Arrays während
des Trennvorgangs fixiert.
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Nachdem
ein Substrat mit der BGA-Seite nach oben auf das Haftband gelegt
worden ist, werden das Haftband und das Substrat für den Trennvorgang
von Hand auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung gesetzt. In anderen
Worten, das Haftband und das Sub strat werden auf einer Vakuum-Einspannvorrichtung
in Linie ausgerichtet, und zwar mit dem Haftband nach unten, so
dass das Vakuum aus der Vakuum-Einspannvorrichtung das Haftband
und die Platte wirkungsvoll „einspannt". Während das
Haftband und das Substrat auf der Vakuum-Einspannvorrichtung festgehalten
werden, wird eine Trennsäge
eingesetzt, um die integrierten Schaltkreis-Chips automatisch abzutrennen.
Wie für
Fachleute verständlich
ist, trennt die Trennsäge
das Substrat auf, um integrierte Schaltkreis-Chips zu bilden, und
zwar im wesentlichen, ohne das Haftband zu zerschneiden.
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Nachdem
die integrierten Schaltkreis Chips abgetrennt sind, müssen die
Chips vom Haftband entfernt werden. Im allgemeinen wird kein Vakuum eingesetzt,
um die Chips vom Haftband zu lösen,
da die Chips auf dem Haftband oft nicht genau in Linie ausgerichtet
sind. Üblicherweise
kann eine Person jeden einzelnen Chip mit der BGA-Seite nach oben vom
Haftband abnehmen und dann jeden Chip mit der BGA-Seite nach unten
in eine Ablage legen, die für
den Transport der Chips zu einem nachfolgenden Fabrikationsschritt
verwendet werden kann. Der Einsatz von manuellen Arbeitsgängen ist
jedoch oft zeitraubend und ungenau.
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Anstelle
eines manuellen Arbeitsgangs kann alternativ eine Aufnahme- und
Ablage-Maschine
eingesetzt werden, um die Chips vom Haftband zu entfernen und die
Chips in eine Ablage zu legen. Wie beim manuellen Wegnehmen der
Chips vom Haftband ist auch der Einsatz von Aufnahme- und Ablage-Maschinen
oft zeitaufwendig. So muß zum
Beispiel eine Aufnahme- und Ablage-Maschine jeden einzelnen Chip
in Linie ausrichten, bevor dieser Chip vom Haftband abgenommen wird.
Zudem sind Aufnahme- und Ablage-Maschinen zusätzliche Teile der Herstellungsanlage,
die im allgemeinen von den Schneidemaschinen getrennt sind. Deshalb
erfordert das Trennverfahren insgesamt wahrscheinlich einen zusätzlichen
manuellen Arbeitsgang, um das Haftband mit den aufgetrennten Chips
zur Aufnahme- und Ablage-Maschine zu bringen.
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Die
Verwendung eines Haftbandes bei Trennvorgängen ist oft nicht wünschenswert,
da das Haftband relativ teuer sein kann und nach Abschluss des Trennverfahrens
entsorgt werden muss. Überdies
können
Klebstoffe, die sich auf dem Haftband befinden, nach dem Trennverfahren
auf einem Chip verbleiben und dadurch einen Rückstand bilden, der schwer
zu entfernen sein kann. Wenn ein Rückstand von einem Chip nicht richtig
entfernt wird, können
die nachfolgenden Fabrikationsschritte sowie die Integrität des Chips
beeinträchtigt
werden. Der Einsatz eines Haftbandes macht ebenfalls manuelle Handhabung
erforderlich, zum Beispiel, das Ablegen eines Substrates auf das
Haftband. Wie Fachleute verstehen werden, sind manuelle Arbeitsgänge nicht
nur lästig
und zeitaufwendig, sondern erhöhen
oft auch die Wahrscheinlichkeit, dass ein Substrat falsch behandelt
oder verunreinigt wird. US-A-5803797 beschreibt eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Schneiden eines bandlosen Substrates.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Anordnung zum Tragen
eines Substrates während
eines Trennverfahrens bereit zu stellen, die es ermöglicht,
das Substrat sicher festzuhalten, um das Substrat effizient und
im wesentlichen automatisch aufzutrennen, um individuelle integrierte
Schaltkreis-Chips zu bilden, ohne während des Trennverfahrens ein
Haftband zu verwenden.
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Um
die zuvor erwähnten
Probleme zu lösen, hat
eine Anordnung zum Tragen eines Substrates während eines Trennverfahrens
entsprechend der vorliegenden Erfindung die folgende Struktur. Erstens
hat das zu tragende Substrat eine erste Substratseite und eine zweite
Substratseite, und die erste Substratseite ist glatter als die zweite
Substratseite. Die Anordnung umfasst eine Aufnahmeplatte mit einer
ersten Plattenseite und einer zweiten Plattenseite und eine Vakuum-Halteplatte,
auf der mindestens ein Vakuumsockel sitzt. Die Aufnahmeplatte umfasst
ein Gittermuster, das mindestens eine Aufnahmeöffnung definiert, und der Vakuumsockel
ist so geformt, dass er in die Aufnahmeöffnung hineingesteckt werden kann,
wenn die Aufnahmeplatte mit der Vakuum-Halteplatte zusammengesteckt
wird. Die Aufnahmeöffnung
hat eine Öffnungsfläche, die
kleiner ist als die Fläche
eines Rohchips, der aus diesem Substrat herausgeschnitten wird.
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Der
Vakuumsockel hat eine obere Fläche, die
aus einem elastischen Material gebildet ist und über die erste Seite der Aufnahmeplatte
hervorsteht, wenn der Vakuumsockel von dieser Seite der Aufnahmeplatte
her durch die Aufnahmeöffnung
gesteckt wird, um das Substrat von der ersten Seite der Aufnahmeplatte
abzuheben, wenn das Substrat auf der Aufnahmeplatte so positioniert
ist, dass die erste Substratseite der ersten Seite der Aufnahmeplatte gegenüberliegt,
und wenn die Aufnahmeplatte mit der Vakuum-Halteplatte zusammengesteckt
ist.
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Bei
Verwendung dieser Anordnung wird das Substrat aufgetrennt, wenn
das Substrat von der ersten Aufnahmeseite des Hauptkörpers der
Aufnahmeplatte abgehoben ist, während
die Aufnahmeplatte mit der Vakuum-Halteplatte zusammengesteckt ist.
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Nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst der Vakuumsockel einen Vakuumdurchlass,
der so geformt ist, dass der Rohchip sicher gegen die obere Fläche des Vakuumsockels
gehalten wird, wenn die Aufnahmeplatte mit der Vakuum-Halteplatte
zusammengesteckt ist und das Vakuum eingeschaltet wird.
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Vorzugsweise
umfasst der Vakuumsockel außerdem
einen vertieften Bereich, der in der oberen Fläche angeordnet ist, wobei der
vertiefte Bereich in Vakuumverbindung mit dem Vakuumdurchlass steht und
wobei der Durchmesser des vertieften Bereichs größer ist als der Durchmesser
des Vakuumdurchlasses.
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Bei
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat die Aufnahme-Öffnung mindestens eine Haltewand,
die auf der ersten Seite der Aufnahmeplatte in unmittelbarer Nähe der Öffnungsfläche angeordnet
ist.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst die Vakuum-Halteplatte einen
Kanal, der zwischen benachbarten Vakuumsockeln der Vakuum-Halteplatte liegt,
und der Kanal ist so angeordnet, dass er während des Trennverfahrens ein
Sägeblatt
aufnimmt.
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Außer der
oben beschriebenen Anordnung und nicht Teil der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Schneidevorrichtung für ein haftbandfreies Substrat
einen Haltemechanismus zum Fixieren des haftbandfreien Substrates
(102), das auf seiner rückwärtigen Fläche kein
Haftband hat, einen Vakuum-Haltemechnismus, der mittels eines Vakuums
das Substrat erfasst, das in der Tragevorrichtung gehalten wird, sowie
eine Schneidevorrichtung, um einen bestimmten Abschnitt des haftbandfreien
Substrates abzuschneiden, das in der Aufnahmevorrichtung gehalten und
mit dem Vakuum ver bunden wird, wobei die Vakuum-Halteplatte so konzipiert
ist, dass das haftbandfreie Substrat elastisch mittels Vakuum in
der Tragevorrichtung gehalten wird, wobei ein elastisches Teil dazwischen
angeordnet ist.
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Außer dem
oben Beschriebenen umfasst ein Verfahren zum Schneiden eines haftbandfreien
Substrates folgende Schritte: mittels Vakuum elastische Fixierung
des haftbandfreien Substrates, das auf seiner rückwärtigen Fläche kein Haftband hat, unter Zwischenlegen
eines elastischen Materials, sowie Abschneiden eines bestimmten
Abschnitts des haftbandfreien Substrates, das elastisch mittels
Vakuum fixiert ist.
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Diese
und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der folgenden detaillierten Beschreibung und bei der Durchsicht
der verschiedenen Figuren der Zeichnungen offensichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Substrates von der
Kontaktpunkt-Gitter-Seite her.
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2 ist
eine schematische Darstellung der Rohchip-Seite des herkömmlichen
Substrates der 1.
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3 ist
eine schematische Draufsicht auf eine Aufnahmeplatte zum Tragen
eines Substrates während
des Trennvorgangs.
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4 ist
eine schematische Perspektivansicht der Aufnahmeplatte der 3.
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5 ist
ein Diagramm des Verfahrensablaufs, das die mit der Bildung individueller
Chips aus einem Substrat verbundenen Schritte entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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6 ist
eine schematische Draufsicht auf eine andere Aufnahmeplatte.
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7 ist
eine schematische Draufsicht auf noch eine andere Aufnahmeplatte.
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8 ist
eine schematische Perspektivansicht einer Aufnahmeplatte entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
eine schematische Perspektivansicht einer Vakuum-Halteplatte, die
eine Vakuumblock-Platte und eine Grundplatte entsprechend der vorliegenden
Erfindung umfasst.
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10 ist
eine schematische Detaildarstellung der Haltewände, die im wesentlichen eine
Aufnahmeöffnung
umgeben, entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
ein Diagramm des Verfahrensablaufs, das die mit der Bildung individueller
Chips aus einem Substrat verbundenen Schritte entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die 12 und 13 stellen
eine Vakuumblock-Platte entsprechend der vorliegenden Erfindung
dar, die einen Vakuumsockel-Boden und einen Vakuumsockel-Teil umfasst.
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14 zeigt
entsprechend der vorliegenden Erfindung beispielhaft eine Klemmvorrichtung
zur Befestigung eines Vakuumsockel-Teils an einem Vakuumsockel-Boden.
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15 zeigt
entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Draufsicht auf einen
repräsentativen Vakuumsockel.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird nun im Einzelnen beschrieben mit Bezug
auf einige ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele, wie sie in
den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind. In der folgenden Beschreibung werden
zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches
Verständnis
des vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann wird
jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung ohne einige oder
alle diese spezifischen Details angewendet werden kann. Unter anderem
sind bekannte Strukturen und Verfahrensschritte nicht im Detail beschrieben,
um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verdecken.
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Eine
Aufnahmevorrichtung ist in Verbindung mit einem Vakuum so angeordnet,
dass ein Substrat während
eines Trennverfahrens ohne Verwendung von Haftband sicher festgehalten
ist. Ein Substrat wird mit der Kontaktgitter-Array-(BGA)-Seite nach unten
in eine Aufnahmeplatte gesetzt, die dann für den Schneidvorgang auf eine
Vakuum-Einspannvorrichtung montiert wird. Während des Schneidvorgangs fixieren
die Aufnahmeplatte und das Vakuum das Substrat und anschließend die
individuellen Chips, die durch das Schneiden des Substrates gebildet
werden, hervorragend gegen Translations- und Drehbewegungen. Wenn
nach dem Schneidvorgang die Aufnahmeplatte und die geschnittenen
Chips von der Vakuum-Einspannvorrichtung entfernt werden, sind die
geschnittenen Chips im wesentlichen bereit zum Abladen von der Aufnahmeplatte,
beispielsweise unter Verwendung einer Aufnahme- und Ablagemaschine.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist eine Aufnahmevorrichtung in Verbindung
mit einer Vakuum-Halteplatten-Vorrichtung so angeordnet, dass ein
Substrat während
des Schneidvorgangs ohne die Verwendung von Haftband sicher fixiert
ist. Das Substrat wird mit der Kontaktgitter-Array-(BGA)-Seite nach
oben in eine Aufnahmeplatte gelegt, die dann für den Schneidvorgang auf die
Vakuum-Halteplatte
montiert wird. Durch das Montieren der Aufnahmeplatte auf die Vakuum-Halteplatte dringen
die Vakuumsockel der Vakuum-Halteplatte durch die Aufnahmeöffnung hindurch,
um das Substrat über
die obere Fläche
der Aufnahme hinaus anzuheben. Die obere Fläche des Vakuumsockels bildet
auch eine Vakuumdichtung mit der glatten unteren Fläche des
zu schneidenden Rohchips, wodurch der Rohchip sicher an der oberen Fläche des
Vakuumsockels fixiert ist, wenn das Vakuum eingeschaltet ist. Weil
das Substrat leicht über
die obere Fläche
der Aufnahmevorrichtung hinaus angehoben ist, kann die Trennsäge bis unterhalb
der Dicke des Substrats eindringen, ohne dass die Gefahr besteht,
dass entweder die Aufnahmeplatte oder das Sägeblatt beschädigt werden.
Während
des Schneidvorgangs liegt die Säge
innerhalb von Kanälen,
die zwischen den Vakuumsockeln in der Vakuum-Halteplatte vorgesehen
sind. Die eingetieften Kanäle
können
so breit sein, dass eine gewisse Schwankungsbreite der Platzierung
der Säge
zulässig
ist. Die Verbreiterung der Kanäle
führt zur
Verringerung der oberen Fläche
jedes Vakuumsockels, aber das kann die Fähigkeit des Vakuums, den geschnittenen
Rohchip auf dem Vakuumsockel zu fixieren, nicht signifikant beeinträchtigen.
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Nachdem
das Substrat geschnitten ist, wird dann eine Abdeckung über die
Aufnahmeplatte gelegt, die die aus dem Substrat geschnittenen Rohchips
enthält.
Die Abdeckung hat vorteilhafterweise Kontaktstifte, die jeden einzelnen
Rohchip niederhalten. Diese Kombination aus der Abdeckung, der Aufnahmevorrichtung
und den geschnittenen Rohchips dazwischen bildet eine abgedeckte
Aufnahmevorrichtung, die dann von der Vakuumblockplatte abgehoben
wird. Durch das Abheben der abgedeckten Aufnahmevorrichtung von
der Vakuumblockplatte können
die einzelnen Rohchips wieder auf die Aufnahmefläche hinunterfallen. Genauer
gesagt hat jede Aufnahmeöffnung
Haltewände,
die in unmittelbarer Nähe
zu dieser Öffnung
angeordnet sind. Wenn jeweils ein geschnittener Rohchip hinunterfällt, um
auf der Oberfläche
der Aufnahmevorrichtung liegen zu bleiben, halten die Haltewände jeden
geschnittenen Rohchip sicher durch ihre Seiten fest und verhindern dadurch
die Translations- und Drehbewegung des geschnittenen Rohchips. Der
Rohchip, der im wesentlichen unbeweglich zwischen den Haltewänden festgehalten
sowie zwischen den Kontaktstiften der Abdeckung und der Aufnahmevorrichtung
eingeschlossen ist, kann nunmehr weiter bearbeitet werden (zum Beispiel
Waschen, Abspülen,
Trocknen), während
er praktisch unbeweglich fixiert ist. Da jeder geschnittene Rohchip
von den Haltewänden
auf der Oberfläche
der Aufnahmevorrichtung praktisch unbeweglich festgehalten wird,
werden die getrennten Chips praktisch in Linie ausgerichtet und
sind bereit, aus der Aufnahmevorrichtung entnommen zu werden, wenn
die Abdeckung entfernt ist, beispielsweise unter Einsatz einer Aufnahme-
und Ablage-Maschine. In dieser Weise ist der gesamte Schneidvorgang automatisiert
und die geschnittenen Rohchips sind während des Schneidvorgangs,
des Transports und der nachfolgenden Bearbeitung ohne die Verwendung
eines Haftbandes fixiert sowie in Linie ausgerichtet für die nachfolgende
Aufnahme und Ablage.
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Der
Einsatz einer Aufnahmevorrichtung, um das Substrat während des
Schneidvorgangs ohne Haftband zu fixieren, schließt Probleme
aus, die mit von dem Haftband auf dem Chip verbliebenen Klebstoffresten
verbunden sind, sowie Probleme, die mit der Entsorgung des Haftbandes
verbunden sind. Der Einsatz einer Aufnahmevorrichtung ermöglicht es auch,
das Schneidverfahren insgesamt stärker zu automatisieren, da
der Bedarf an manuellen Arbeitsgängen,
wie das Auflegen eines Substrates auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung
und das Abnehmen der Chips vom Band, ausgeschaltet werden kann.
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Mit
Bezug auf die 3 und 4 wird eine Aufnahmevorrichtung
beschrieben. 3 ist eine schematische Draufsicht
auf eine Aufnahmevorrichtung, während 4 eine
im wesentlichen perspektivische Darstellung der Aufnahmevorrichtung
ist. Es sollte berücksichtigt
werden, dass im Hinblick auf eine einfachere Darstellung die 3 und 4 nicht
maßstabsgerecht
gezeichnet sind. Eine Aufnahme 202 ist so konzipiert, oder
auf andere Weise konfiguriert, um die Translations- und Drehbewegung eines
Substrates zu verringern, das auf der Aufnahmeplatte 202 liegt.
Die Aufnahmeplatte 202 kann zwar aus einer Vielzahl verschiedener
Materialien hergestellt sein, sie ist aber hier aus rostfreiem Stahl aufgrund
der Tatsache, dass rostfreier Stahl sowohl leichtgewichtig als auch
fest ist. Zum Beispiel kann die Aufnahmeplatte 202 aus
rostfreiem Stahl 4000 hergestellt werden. Ausrichtstifte 210 auf
der Aufnahmeplatte 202 werden verwendet, um in Positionierungslöcher auf
einem Substrat einzugreifen, um das Substrat in Bezug auf die Aufnahmeplatte 202 zu
positionieren. Im allgemeinen kann praktisch jeder geeignete Mechanismus
für die
Ausrichtung eines Substrates bezüglich
der Aufnahmeplatte 202 verwendet werden.
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Wenn
ein Substrat in Bezug auf die Aufnahmeplatte 202 richtig
positioniert ist, liegt das Substrat auf einer Gitteranordnung 212.
Obwohl die Rohchip-Seite eines Substrates mit der „Arbeitsfläche nach
unten" auf die Aufnahmeplatte 202 gelegt
werden kann, wird die BGA-Seite des Substrates auf die Aufnahmeplatte 202 gelegt.
Die Gitteranordnung 212 definiert die Öffnung 214, die die
Kontaktgitter-Arrays eines Substrates aufnimmt. Das heißt, die
Kontaktgitter-Arrays des Substrates liegen mindestens teilweise
in der Öffnung 214.
Wie gezeigt, definiert die Gitteranordnung 212 zwar einhundertundvierzig Öffnungen 214,
doch kann die Zahl der Öffnungen 214 normalerweise
stark variiert werden.
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Jede Öffnung 214 „hält" ein Kontaktgitter-Array
effektiv derart, dass mindestens einer der Kontaktpunkte oder Kontakte
des Kontaktgitter-Arrays 110 die Wände der Gitter-Anordnung 212 leicht
berührt.
Die Seiten der Vier-„Eck"-Kontakte eines Kontaktgitter-Arrays
können
die Ecken der Gitter-Anordnung 212 in jeder Öffnung 214 berüh ren. Während die Öffnung 214 praktisch
rechtwinklig geformt sein kann, können in diesem Fall die Ecken
der Öffnung 214 leicht
gekrümmt
sein, um die Berührung
nur der Seiten der Ecken-Kontake mit der Gitter-Anordnung 212 zu
erleichtern. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass praktisch
alle Kontakte entlang der Seiten jedes Kontaktgitter-Arrays die
Wände der
Gitter-Anordnung 212 berühren können.
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Die
Aufnahmeplatte 202 kann auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung
montiert werden, die ein Teil einer Trennsägen-Einrichtung ist. Die Vakuum-Einspannvorrichtung
erzeugt typischerweise ein Vakuum, das das auf der Aufnahme 202 befindliche
Substrat durch die Öffnung 214 erfasst.
Allgemein kann jede geeignete Vorrichtung verwendet werden, um die
Aufnahmeplatte 202 auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung
zu montieren, einschließlich
von, aber nicht beschränkt
auf, Pilot-Positionierungslöchern 218,
die so angeordnet sind, dass sie über Stifte oder ähnliche
Teile auf der Vakuum-Einspannvorrichtung einrasten.
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Wenn
die Aufnahmeplatte 202 und folglich ein Substrat auf einer
Vakuum-Einspannvorrichtung montiert sind, wie nachstehend mit Bezug
auf 5 beschrieben wird, kann dann eine Trennsäge das Substrat
schneiden, um getrennte integrierte Schaltkreis-Chips aus dem Substrat
zu erzeugen. Die Aufnahme 202 sorgt für die Fixierung der einzelnen
integrierten Schaltkreis-Chips im wesentlichen an Ort und Stelle
durch die Positionierung der Kontakte des Kontaktgitter-Arrays jedes
einzelnen Chips. Das Vakuum aus der Vakuum-Einspannvorrichtung hält jeden
Chip gegen die Gitter-Anordnung 212,
während die
Berührung
zwischen den Seiten mindestens eines der Kontakte des Chips und
den Wänden
der Gitter-Anordnung verhindert, dass der Chip sich dreht und verschiebt.
Dadurch, dass ein Drehen oder Verschieben des Chips verhindert wird,
können
die nachfolgenden Aufnahme- und Ablage-Arbeitsgänge zum Entfernen der Chips
aus der Aufnahme 202 effizient ausgeführt werden. Außerdem,
wenn eine freie Bewegung der Chips während und nach dem Schneiden
verhindert wird, reduziert das auch die Wahrscheinlichkeit, dass
beim Trennvorgang die Chips ungenau aus dem Substrat geschnitten
werden.
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Wie
gezeigt, ist ein abgestufter oder vertiefter Bereich 216 für die Aufnahme
der abgeschnittenen Seiten des Substrates vorgesehen, nachdem das
Substrat geschnitten oder getrennt worden ist. In anderen Worten,
Abfallmaterial vom Substrat fällt
in den abgestuften Bereich 216 und wird infolgedessen wirksam
daran gehindert, im Hinblick auf die Aufnahme 202 zu wandern
und möglicherweise
den Schneidvorgang zu beeinträchtigen.
Eine Vakuumöffnung 222 kann
zusätzlich
zu dem abgestuften Bereich 216 eingesetzt werden, um das
Wandern von Abfallmaterial während
und nach dem Schneidvorgang weiter zu verhindern. Speziell kann
ein von einer Vakuum-Einspannvorrichtung erzeugtes Vakuum das Abfallmaterial
durch die Vakuumöffnung 222 erfassen,
wodurch das Abfallmaterial praktisch gezwungen ist, innerhalb des
abgestuften Bereichs 216 zu bleiben.
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Mit
Bezug auf die 5 wird ein Verfahren zur Verwendung
der Aufnahmeplatte der 3 und 4 bei der
Herstellung individueller Chips aus einem Substrat beschrieben. 5 ist
ein Verfahrensablauf-Diagramm, das die Schritte zeigt, die mit der Bildung
individueller Chips aus einem Substrat gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verbunden sind. Das Verfahren 302 beginnt
mit Schritt 304, bei dem ein zu schneidendes Substrat in
eine Aufnahmeplatte gelegt wird. Im allgemeinen schließt das Einlegen
eines Substrats in eine Aufnahme die Ausrichtung des Substrats in
Bezug auf die Aufnahme ein, damit das Substrat sachgemäß positioniert
wird. Wie oben beschrieben, umfasst die Ausrichtung des Substrates
bezogen auf die Aufnahme das schematische Positionieren des Substrates,
so dass die Paßstifte
auf der Aufnahme in die Positionierungslöcher auf dem Substrat eingreifen. Wenn
das Substrat sachgemäß ausgerichtet
ist, sind die Kontakte in jedem Kontaktgitter-Array, das auf der BGA-Seite
des Substrates angeordnet ist, effektiv in die Aufnahmeöffnungen
der Aufnahmeplatte positioniert.
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Nachdem
bei Schritt 304 das Substrat in die Aufnahmeplatte gelegt
worden ist, wird die Aufnahmeplatte bei Schritt 306 auf
eine Vakuum-Einspannvorrichtung gelegt. Genauer gesagt wird die
Aufnahmeplatte automatisch so auf die Vakuum-Einspannvorrichtung
gelegt, dass die BGA-Seite des Substrates mit dem von der Vakuum-Einspannvorrichtung gelieferten
Vakuum in Verbindung steht. Anders ausgedrückt ist die Aufnahme so positioniert,
dass die vom Vakuum erzeugte Saugwirkung die BGA-Seite des Substrates wirksam erfassen
kann. Wie für
den Fachmann verständlich
ist, kann die Vakuum-Einspannvorrichtung Teil einer Trennsäge-Gesamteinrichtung
sein, die vorgesehen ist, um das Substrat in individuelle Chips
aufzutrennen.
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Wenn
die Aufnahmeplatte auf die Vakuum-Einspannvorrichtung gelegt ist,
dann wird bei Schritt 308 ein Schneidvorgang an dem Substrat durchgeführt. Anders
ausgedrückt
wird die Trennsäge,
beispielsweise ein Diamantrad, der Trennsägeeinrichtung eingesetzt, um
das Substrat in einzelne Chips zu zerschneiden. Nach Abschluß des Schneidvorgangs
geht der Verfahrensablauf zum Schritt 310, bei dem eine
Abdeckung über
die Aufnahme gelegt wird. Die Abdeckung ist vorgesehen, damit sich
die einzelnen Chips nicht mehr bewegen können, sobald die Aufnahmeplatte
von der Vakuum-Einspannvorrichtung
abgenommen wird. Die Abdeckung ist mit Vorsprüngen ausgestattet, die leicht
gegen die Nicht-BGA-Seite der einzelnen Chips drücken, um Bereiche der BGA-Seite
der einzelnen Chips gegen die Aufnahmeplatte zu halten. Es sollte
jedoch berücksichtigt
werden, dass die Abdeckung allgemein nicht zum Festhalten von Abfallmaterial
vorgesehen ist, beispielsweise Extramaterial, das an den Seiten des
Substrates übrig
bleibt, nachdem die individuellen Chips geformt sind. Vielmehr kann
die Abdeckung so ausgeführt
sein, dass sie das Auswaschen des Abfallmaterials aus der Aufnahmeplatte
zuläßt, wie
nachstehend beschrieben wird.
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Die
abgedeckte Aufnahmevorrichtung wird bei Schritt 312 von
der Vakuum-Einspannvorrichtung abgenommen und zu einer „Wasch-
und Trocknungs"-Einheit
befördert.
Die abgedeckte Aufnahmevorrichtung wird von der Vakuum-Einspannvorrichtung
automatisch abgenommen und zu einer Wasch- und Trocknungs-Einheit
befördert.
Eine Wasch- und Trocknungs-Einheit kann Teil einer Trennsäge-Gesamteinrichtung
sein und ist im allgemeinen vorgesehen, um Restmaterial zu entfernen,
das während
des Schneidvorgangs von den individuellen Chips übrig bleibt. Die Wasch- und Trocknungs-Einheit
ist außerdem
vorgesehen, um die Chips nach ihrer Reinigung zu trocknen. Im allgemeinen
ist eine Wasch- und Trocknungs-Einheit vorgesehen, um Schmutz, Abfälle und
Staub zu entfernen, die sich während
des Schneidvorgangs angesammelt haben.
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Bei
Schritt 314 wird das geschnittene Substrat in der abgedeckten
Aufnahmevorrichtung gewaschen und getrocknet. Während des Arbeitsgangs wird
die BGA-Seite der Chips gründlich
entweder mit Flüssigkeit
eingesprüht,
zum Beispiel mit Wasser, und zwar durch die Aufnahmeöffnungen
der Aufnahmeplatte, oder in Flüssigkeit
eingetaucht. Außer
zum Waschen der Chips dient das Einsprühen mit Flüssigkeit wie auch das Eintauchen
der Aufnahme in Flüssigkeit
dem Entfernen des Abfallmaterials von der Aufnahme. In anderen Worten
kann das Abfallmaterial aus der Aufnahme während des Waschvorgangs „ausfließen", da der Abfall in
der abgedeckten Aufnahmevorrichtung nicht festgehalten ist. Die Wasch-
und Trocknungs-Einheit kann so ausgelegt sein, dass sie Abfallmaterial
und Restmaterial so auffängt,
dass das Abfall- und Restmaterial leicht aus der Wasch- und Trocknungs-Einheit
entfernt werden kann.
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Nachdem
die Chips gewaschen und getrocknet sind, wird die abgedeckte Aufnahmevorrichtung bei
Schritt 316 aus der Wasch- und Trocknungs-Einheit entladen.
Die abgedeckte Aufnahmevorrichtung wird automatisch auf einen Zwischenlager-Block
befördert.
Nach dem Entladen der abgedeckten Aufnahmevorrichtung wird anschließend bei
Schritt 318 die Abdeckung entfernt, wodurch das aufgetrennte Substrat
oder die individuellen Chips freigelegt werden. Schließlich werden
bei Schritt 320 die Chips aus der Aufnahme herausgenommen. Üblicherweise werden
die Chips in der Weise aus der Aufnahme genommen, dass sie zur weiteren
Bearbeitung auf Ablagen gelegt werden können. Während grundsätzlich jedes
geeignete Verfahren angewandt werden kann, um die Chips herauszunehmen,
umfassen diese Verfahren den Einsatz einer Aufnahme- und Ablage-Maschine,
um die Chips aus der Aufnahme zu entfernen. Die Aufnahme- und Ablage-Maschine
ist ein Teil der Trennsägen-Gesamteinrichtung.
Das heißt,
eine einzige Maschine kann eingesetzt werden, um sowohl das Substrat
in einzelne integrierte Schaltkreis-Chips zu trennen als auch um
die geschnittenen Chips aus der Aufnahme zu entfernen. Es sollte jedoch
berücksichtigt
werden, dass alternativ die Aufnahme- und Ablage-Maschine von der
Trennsägen-Einrichtung
abgesetzt sein kann. Wenn die Chips aus der Aufnahme herausgenommen
sind, ist das Verfahren zur Bildung individueller Chips abgeschlossen.
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Wie
in 3 gezeigt ist, kann eine Aufnahmeplatte eine rechteckige
Form haben, so dass sie so konzipiert ist, dass sie im wesentlichen
rechteckig geformtes Substrat aufnimmt. Im allgemeinen jedoch sollte
berücksichtigt
werden, dass die Konfiguration einer Aufnahme viele Variationen
aufweisen kann. Zum Beispiel können
die Gesamtgröße und die
Form einer Aufnahme je nach der Größe und der Form der Substrate
variieren, die die Aufnahmeplatte tragen soll. Außerdem können die
Größe und die
Form der Öffnungen
in einer Aufnahme, das heißt,
der Aufnahmeöffnungen,
durch die die Kontakte auf einem Substrat zumindest teilweise hervorstehen
können,
wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist, variieren je
nach der Anzahl und der Ausrich tung der Kontakte auf dem Substrat
oder, genauer, jedes Chips auf dem Substrat. Als solche können die
Gitter der Aufnahme, die vorgesehen sind, um eine minimale Berührung mit
den Kontakten zu gewährleisten,
wie sie für
das Halten des Substrates während
eines Schneidvorgangs notwendig ist, verschiedene Ausrichtungen haben.
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6 ist
eine schematische Draufsicht auf eine andere Aufnahmeplatte. Wie
die Aufnahmeplatte 202 der 2a und 2b umfasst die Aufnahmeplatte 402 Pilot-Positionierungslöcher 406,
die dazu dienen, die Aufnahmeplatte 402 gegen einen Vakuumsockel
zu halten. Die Aufnahmeplatte 402 umfasst auch Ausrichtungsstifte 410,
die, wie oben beschrieben, angeordnet sind, um ein Substrat bezogen
auf die Aufnahme 402 in Linie auszurichten. Ein Gitter 414 definiert
Aufnahmeöffnungen 418,
die im wesentlichen kreisförmig
sind. Kreisförmige
Aufnahmeöffnungen 418 können Kontaktgitter-Arrays
aufnehmen, die eine kreisrunde Grundfläche haben. Anders ausgedrückt kann
jede kreisförmige
Aufnahmeöffnung 418 zur
Aufnahme eines Kontaktgitter-Arrays dienen, bei dem die Kontakte
in einem praktisch kreisförmigen
Muster angeordnet sind. Wahlweise kann jede kreisförmige Aufnahmeöffnung 418 zur Aufnahme
eines Kontaktgitter-Arrays mit einer vieleckigen, beispielweise
rechteckigen, Grundfläche
dienen.
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7 ist
eine schematische Draufsicht auf eine andere Aufnahmeplatte. Diese
Aufnahme 432 umfasst ein Gitter 434, das Aufnahmeöffnungen 438 definiert.
Wie gezeigt, haben die Aufnahmeöffnungen 438 eine
polygonale Form. In diesem Fall haben sie eine sechseckige Form.
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Die
Aufnahmeöffnungen 438 sind
vorgesehen, um Kontaktgitter-Arrays aufzunehmen, die eine Standfläche haben,
die praktisch die gleiche Form haben wie die Aufnahmeöffnungen 438.
Es sollte jedoch berücksichtigt
werden, dass die Aufnahmeöffnungen 438 geeignet
sein können
für die
Aufnahme von Kontaktgitter-Arrays mit einer anderen Standfläche als
derjenigen der Aufnahmeöffnungen 438.
Zum Beispiel können
sechseckige Aufnahmeöffnungen 438 Kontaktgitter-Arrays
aufnehmen, die in einer im wesentlichen rechteckigen Ausrichtung
angeordnet sind. Wahlweise können
sechseckige Aufnahmeöffnungen 438 auch
Kontaktgitter-Arrays aufnehmen, die in einer im wesentlichen dreieckigen
Ausrichtung gebildet sind.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Die 8 und 9 zeigen
entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Kombination Vakuum-Halteplatte/Aufnahmevorrichtung,
die es ermöglicht,
den Schneidvorgang mit der BGA-Seite des Substrates nach oben auszuführen. Mit
Bezug auf 8 umfasst die Aufnahmeplatte 502 eine
Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 504,
die durch die Dicke der Aufnahme 502 hindurch gebildet
sind. Die Größe jeder
Aufnahmeöffnung 504 ist
so gewählt,
dass sie geringfügig
kleiner ist als die Größe des geschnittenen
Rohchips, damit der geschnittene Rohchip nicht hindurchfallen kann. Jede
Aufnahmeöffnung 504 ist
an ihrer Öffnung
umgeben von Haltewänden 506,
die auf der oberen Fläche 508 der
Aufnahmeplatte 502 angeordnet sind. Die Haltewände 506 sind
so konfiguriert, dass ein geschnittener Rohchip auf der oberen Fläche 508 der Aufnahmeplatte 502 liegen
kann, während
er die Aufnahmeöffnung 504 bedeckt,
aber seine Kanten innerhalb der Wände 506 gehalten werden,
um die Translations- und Drehbewegung des einzelnen geschnittenen
Rohchips zu begrenzen. Ein Beispiel für solche Haltewände 506 ist
in 10 deutlicher zu sehen. Mehrere Paßstifte 510 sind
gezeigt, die dazu dienen, das Substrat vor dem Schneidvorgang mit
der Aufnahmeplatte 502 in Linie auszurichten.
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Die
Aufnahmeplatte 502 ist so konzipiert, dass sie mit der
Vakuum-Halteplatte 520 zusammenpaßt. Bei dem Beispiel der 9 umfasst
die Vakuum-Halteplatte 520 eine Vakuumblock-Platte 520A und
eine Grundplatte 520B. Die Vakuumblock-Platte 520A hat
eine Vielzahl von hochstehenden Vakuumsockeln 522. Der
Elektron-Vakuum-sockel 522 ist
so geformt, dass er in die Aufnahmeöffnung 504 der Aufnahme 502 hineinpasst.
Jeder Vakuumsockel 522 umfasst auch eine obere Sockelfläche 526,
die eben ist, um mit der unteren Fläche des geschnittenen Rohchips
während
des Schneidvorgangs eine Vakuumdichtung zu bilden. Jeder Vakuumsockel 522 umfasst
ferner einen Vakuumdurchlass 528. Wenn die Vakuumblock-Platte 520A auf
die Grundplatte 520B montiert ist, steht der Vakuumdurchlass
mit einer eingetieften Kammer 530 in der Grundplatte 520B in Verbindung.
Wenn in der eingetieften Kammer 530 ein Vakuum herrscht,
wenn beispielsweise die Vakuumleitungen mit dem Durchlass 532 in
der Grundplatte 520B verbunden sind, sorgt jeder Vakuumdurchlass 528 des
Vakuumsockels 522 für
Vakuum, um die zu schneidenden Rohchips während des Schneidvorgangs festzuhalten.
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Wenn
die Aufnahmeplatte 502 mit einem aufliegenden zu schneidenden
Substrat auf eine Vakuum-Halteplatte montiert wird, indem die Aufnahmeplatte 502 oben
auf die Vakuumblock-Platte 520A gelegt wird, treten die
Vakuumsockel 522 durch die Aufnahmeöffnungen 504 der Aufnahme 502 hervor.
Die Höhe 540 jedes
Vakuumsockels 522 ist so bemessen, dass die obere Fläche 526 des
Sockels über
die obere Fläche 508 der
Aufnahme 502 hervorragt, wenn die Aufnahme 502 auf
die Vakuumblock-Platte 520A aufgesetzt wird. Dementsprechend
wird das Substrat von der oberen Fläche 508 der Aufnahmeplatte 502 durch
die obere Fläche 526 des
Sockels abgehoben. Deshalb ist die Höhe der Haltewände 506 typischerweise
niedriger als die Höhe,
um die die obere Fläche
des Vakuumsockels über
die obere Fläche
der Aufnahmeplatte herausragt, wenn die Aufnahme auf die Vakuumblock-Platte
aufgesetzt wird. Wenn beispielsweise die obere Fläche des
Vakuumsockels über
die obere Fläche
der Aufnahmeplatte um etwa 0,25 mm (10 mil) herausragt, um die Fläche von
der oberen Fläche
um etwa 0,25 mm (10 mil) abzuheben, kann die Höhe der Haltewand etwa 0,125 mm
(5 mil) betragen. Deshalb wird das Vakuum eingeschaltet, damit der
Vakuumdurchlass 528 das Substrat sicher an den Bodenflächen der
einzelnen Rohchips halten kann. Nachdem das Vakuum eingeschaltet
ist, kann das Substrat geschnitten werden. Da das Substrat von der
oberen Fläche 508 der
Aufnahmeplatte 502 körperlich
abgehoben ist, ist die Gefahr gering, dass die Säge oder die obere Fläche 508 der
Aufnahmeplatte während
des Schneidvorgangs beschädigt
wird. Außerdem
kann die Höhe 540 des Vakuumsockels 522 eingestellt
werden, um den Abstand wunschgemäß zu erhöhen oder
zu verringern, mit dem das Substrat von der oberen Fläche 508 der Aufnahmeplatte 502 abgehoben
wird. Auch die Höhe der
Haltewände 506 kann
wunschgemäß eingestellt werden.
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Benachbarte
Vakuumsockel 522 sind durch einen eingetieften Kanal 550 getrennt.
Dieser eingetieften Kanal kann viel breiter sein als die Breite
der Säge,
wodurch eine gewisse Flexibilität
und Toleranz bei der Führung
des Sägeblatts
während
des Schneidens ermöglicht
wird. Bei einem Beispiel kann die Breite des eingetieften Kanals 550 von
etwa 0,15 mm (6 mil) bis etwa 0,3 mm (12 mil) reichen, was es ermöglicht,
dass sich das Sägeblatt
ohne Risiko einer Beschädigung
um etwa 0,125 mm (5 mil) seitlich hin- und herbewegt.
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Obwohl
es in 8 nicht gezeigt ist, kann der abgestufte Bereich
und/oder der Vakuumdurchlass um die Array-Aufnahmeöffnung herum
angeordnet sein, um die Abfallteile zurückzuhalten, und um deren Entfernung
während
des nachfolgenden Wasch- oder
Spülvorgangs
zu erleichtern.
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Nach
dem Schneiden bleibt das Vakuum bestehen, und eine Abdeckung, die
in den Figuren nicht gezeigt ist, wird oben auf die Aufnahme 502 und
den geschnittenen Rohchip gelegt. Die Kombination aus Abdeckung,
geschnittenem Rohchip und Aufnahme 502 bildet eine abgedeckte
Aufnahmevorrichtung. Da das Vakuum bestehen bleibt, ist jeder einzelne
geschnittene Rohchip immer noch sicher auf der oberen Sockelfläche 526 des
Vakuumsockels 522 an diesem Punkt fixiert. Die Abdeckung
hat vorzugsweise eine Vielzahl von Kontaktstiften, um bezeichnete
Positionen auf jedem geschnittenen Rohchip zu berühren (beispielsweise
die vier Ecken des geschnittenen Rohchips), um den geschnittenen
Rohchip durch das Gewicht der Abdeckung unten zu halten. Danach wird
die abgedeckte Aufnahmevorrichtung von der Vakuum-Halteplatte 520 abgehoben.
Sobald die einzelnen geschnittenen Rohchips nicht länger von
der oberen Fläche 508 der
Aufnahmeplatte 502 abgehoben sind, fallen sie hinunter
oder werden durch das Gewicht der Abdeckung hinuntergedrückt, um
auf der oberen Fläche 508 aufzuliegen,
und sie werden durch die Haltewände 506 eingeklemmt.
Auf diese Weise fangen die Abdeckung und die obere Fläche 508 jeden
geschnittenen Rohchip auf, während
die Haltewände 506 die
Dreh- und Translations-Bewegung des einzelnen geschnittenen Rohchips
weitgehend begrenzen. Anschließend
kann die abgedeckte Aufnahmevorrichtung zu einer Wasch-/Spül- und Trocknungs-Anlage
transportiert werden. Da jeder einzelne geschnittene Rohchip durch
die obere Fläche 508 und
die Haltewände 506 eingeklemmt
ist, werden die einzelnen geschnittenen Rohchips für die nachfolgende
Bearbeitung in Linie ausgerichtet, sobald die Abdeckung von der
Aufnahme 502 abgehoben ist.
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11 zeigt,
entsprechend der vorliegenden Erfindung, ein Ablaufdiagramm des
automatisierten Rohchip-Schneidverfahrens, bei dem die Anordnung mit
Aufnahmeplatte und Vakuum-Halteplatte gemäß den 8 und 9 eingesetzt
wird. Bei Schritt 600 wird das Substrat mit der aufnehmenden
Halteplatte ausgerichtet, und zwar mit der BGA-Seite nach oben und
der Rohchip-Seite nach unten. Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Substrat
mit der Aufnahmeplatte in Linie ausgerichtet durch die auf der Aufnahmeplatte
befindlichen Positionierungsstifte (wie etwa der Positionierungsstift 510 auf
der Aufnahmeplatte 502 in den 8 und 9).
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Bei
Schritt 602 wird die Kombination aus Aufnahmeplatte und
zu schneidendem Substrat oben auf die Vakuumblock-Platte so aufgelegt,
dass die obere Fläche
des Vakuumsockels das Substrat von der oberen Fläche der Aufnahmeplatte abheben kann.
Bei Schritt 604 wird das Vakuum eingeschaltet, um das Substrat
sicher an den oberen Sockelflächen der
Vakuumblock-Platte zu fixieren. Bei Schritt 606 wird das
Substrat mit der BGA-Seite nach oben geschnitten. Ein Vorteil dieser
Anordnung besteht darin, dass der Rohchip mit einer Plastikseite
oder der Formseite nach unten geschnitten werden kann, was zum Ende
des Schneidvorgangs hin nachgiebiger ist.
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Bei
Schritt 608 wird die Abdeckung auf die geschnittenen Rohchips
und die Aufnahme aufgelegt, während
das Vakuum eingeschaltet ist. Wie früher erwähnt, hält das Gewicht der Abdeckung
die geschnittenen Rohchips an ihrem Platz fest und drückt die
geschnittenen Rohchips nach unten, wenn die abgedeckte Aufnahmevorrichtung
von der Vakuumblock-Platte abgehoben wird (Schritt 610).
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Wenn,
wie früher
erwähnt,
die abgedeckte Aufnahmevorrichtung von der Vakuumblock-Platte abgehoben
wird, fallen die einzelnen geschnittenen Rohchips hinunter oder
werden von der Abdeckung auf die obere Fläche der Aufnahmeplatte hinuntergedrückt, damit
jeder einzelne geschnittene Rohchip zwischen der Platte und der
oberen Fläche
der Aufnahmeplatte eingefangen werden kann, wobei die Seiten jedes
geschnittenen Rohchips von den Haltewänden festgehalten werden, die
um die Aufnahmeöffnung
herum angeordnet sind. Anschließend
können
die Rohchips weiter bearbeitet werden, während sie zwischen der Abdeckung
und der Aufnahmeplatte und von der Haltewänden festgehalten werden (beispielsweise
Waschen, Spülen,
Trocknen und dergleichen). Danach kann die Abdeckung abgehoben werden,
damit die Aufnahme- und
Ablage-Maschine Zugang zu den geschnittenen Rohchips hat, die nun
auf der oberen Fläche
der Aufnahmeplatte liegen und von den Haltewänden eingeklemmt sind, wodurch
sie für
den Aufnahme- und Ablage-Vorgang ausgerichtet sind.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung sind die Vakuumsockel 522 aus
einem elastischen Material geformt, das sich der unteren Fläche des
geschnittenen Rohchips leicht anpasst. Vorzugsweise ist das elastische
Material der Vakuumsockel 522 auch mindestens etwas kompressibel,
um die Dichtung zu verbessern, die gebildet wird zwischen der oberen
Sockelfläche 526 und
dem Substrat, wenn das Substrat auf die obere Sockelfläche 526 gelegt und
das Vakuum eingeschaltet wird. Wenn das elastische Material der
Vakuumsockel weicher ist, hat das auch den Vorteil, dass die Gefahr
einer Beschädigung
des Sägeblatts
geringer ist, wenn das Sägeblatt versehentlich
während
des Schneidvorgangs mit den Vakuumsockeln in Berührung kommt.
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Die 12 bis 15 zeigen
entsprechend der vorliegenden Erfindung, wo ein synthetisches oder
natürliches
Gummimaterial verwendet wird, das fähig ist, den Beanspruchungen
durch wiederholte Schneid- und Hebezyklen standzuhalten. Es ist
zum Beispiel vorteilhaft, dass das gewählte Material der Vakuumsockel
genügend
haltbar ist, um eine Kontaminierung beim Schneid- und Hebe-Vorgang
so gering wie möglich
zu halten. Alternativ oder zusätzlich ist
es vorteilhaft, dass das gewählte
Material der Vakuumsockel so beschaffen ist, dass es im Hinblick auf
eine wirtschaftlich befriedigende Anzahl von Zyklen den Spülvorgang
mit entionisiertem Wasser aushält,
der nach dem Schneiden durchgeführt
werden kann. Alternativ oder zusätzlich
ist es vorteilhaft, dass das Material der Vakuumsockel antistatische
Eigenschaften besitzt, um Schäden
an den hergestellten integrierten Schaltkreisen zu verhindern. Alternativ und
zusätzlich
ist es vorteilhaft, dass das Material der Vakuumsockel einen hohen
Reibungskoeffizienten bezogen auf die Unterfläche des Substrates hat, um eine
Translations- und/oder Drehbewegung des Substrates und/oder der
einzelnen Rohchips während und
nach dem Schneidvorgang zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich ist
es vorteilhaft, dass das Material der Vakuumsockel maschinell bearbeitbar
ist, um deren Herstellung zu vereinfachen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
ein synthetisches Material verwendet, das unter dem Handelsnamen „VITON" bekannt ist (erhältlich von
McDowell & Company
in Downey, CA, oder von Pacific State Felt & Manufacturing Co. Inc. in Hayward,
CA). Das elastische VITON-Material ist nicht nur formbar und/oder
zusammendrückbar,
sondern bietet auch wesentliche Vorteile im Hinblick auf maschinelle
Bearbeitung, hohe Reibung, antistatische Eigenschaft, relative Standfestigkeit
gegen Spülchemikalien
und allgemeine Haltbarkeit, wenn es für die Vakuumsockel verwendet
wird.
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Mit
Bezug auf die 12 und 13 umfasst
eine Vakuumblock-Platte 520A vorzugsweise einen Vakuumblock-Boden 702 und
ein Vakuumsockel-Teil 704. Das Vakuumsockel-Teil 704 umfasst ein
Brückenteil 706,
das mit den einzelnen Vakuumsockeln 522 verbunden ist,
um diesen ein mechanisches Auflager zu bieten. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind sowohl das Brückenteil 706 als
auch die einzelnen Sockel 522 des Vakuumsockel-Teils 704 aus
dem gleichen Block elastischen Materials geformt. Maschinelle Bearbeitung
ist aus Kostengründen
und im Hinblick auf einfache Herstellung ein bevorzugtes Verfahren
zur Herstellung eines solchen Vakuumsockel-Teils. Aber auch jedes andere geeignete
Herstellungsverfahren, wie Formguß, kann ebenso eingesetzt werden,
um das Vakuumsockel-Teil 704 herzustellen.
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Der
Vakuumblock-Boden 702 kann aus jedem geeigneten Material
bestehen, einschließlich Metall
wie etwa rostfreier Stahl. Der Vakuumblock-Boden 702 umfasst
eine Vielzahl von Vakuumdurchlässen 730,
die so geformt sind, dass sie mit den Vakuumdurchlässen kommunizieren,
die in den einzelnen Vakuumsockeln 522 des Vakuumsockel-Teils 704 vorgesehen
sind. Der Vakuumblock-Boden 702 kann mit dem Vakuumsockel-Teil 704 mittels
jedes geeigneten Verfahrens einschließlich der Verwendung von Klebstoffen
oder Klemmvorrichtungen verbunden werden. Mit Bezug auf 12 umfasst
das Vakuumsockel-Teil 704 eine Rille 710, damit
eine Klemmvorrichtung zu dem Zweck eingeführt werden kann, den Vakuumblock-Boden 702 mit dem
Vakuumsockel-Teil 704 zu verbinden. Bei dem Beispiel der 13 sind
Schraublöcher 732 in
dem Vakuumblock-Boden 702 vorgesehen, damit die Klemmvorrichtungen
daran befestigt werden können. 13 zeigt
auch zusätzliche
Schraublöcher 734, die
die Verbindung des Vakuumblock-Bodens 702 mit einer passenden
Grundplatte erleichtern, wie etwa der Grundplatte 520B oder
einfach jeder geeigneten Grundplatte. Löcher 736 für Positionierungsstifte
sind für
die Aufnahme von Positionierungsstiften vorgesehen, die verwendet
werden, um eine Aufnahme wie etwa die Aufnahmeplatte 502 mit
der Vakuumblock-Platte während
des Schneidvorgangs in Linie auszurichten.
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14 zeigt
beispielhaft eine Klemmvorrichtung 802, einschließlich eines
Unterteils 804 und eines Zungenteils 806. Wenn
das Zungenteil 806 der Klemmvorrichtung 802 in
die Rille 710 des Vakuumsockel-Teils 704 eingeführt ist,
kann das Unterteil 804 mit der oberen Fläche des
Vakuumblock-Bodens 702 verbunden werden, um zum Beispiel
das Vakuumsockel-Teil 704 auf dem Vakuumblock-Boden 702 zu befestigen.
Anzumerken ist, dass das Unterteil 804 der Klemmvorrichtung 802 mit
dem Vakuumblock-Boden 702 mittels
jedes geeigneten Verfahrens verbunden werden kann, einschließlich beispielsweise
der Verwendung von Klebstoff oder Befestigungsmitteln. Bei dem in 14 gezeigten
Beispiel sind Schraublöcher 810 für die Aufnahme
von Schrauben vorgesehen, die dann in die Schraublöcher 732 geschraubt
werden, um das Ensemble Klemmvorrichtung 802/Vakuumsockel-Teil 704 mit dem
Vakuumblock-Boden 702 zu verbinden. Das Anklemmen des Vakuumblock-Bodens 702 an
das Vakuumsockel-Teil 704 erlaubt
auf diese Weise auch einen einfachen Austausch des Vakuumsockel-Teils 704,
wenn es abgenutzt ist.
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15 zeigt
eine Draufsicht auf einen Vakuumsockel 522 entsprechend
der vorliegenden Erfindung. Jeder Vakuumsockel 522 umfasst
vorzugsweise einen eingetieften Bereich 902, der mit einem
Vakuumdurchlass 904 kommuniziert, der in dem Vakuumsockel 522 vorgesehen
ist. Die Querschnittsfläche des
eingetieften Bereichs 902 ist vorzugsweise so dimensioniert,
dass das Vakuum eine ausreichende Haltekraft entwickeln kann, um
während
des Schneidvorgangs einen einzelnen Rohchip auf dem Vakuumsockel 522 zu
fixieren, während
genügend obere
Fläche
des Vakuumsockels 522 verbleibt, um eine gute Abdichtung
und guten Reibungskontakt mit der Unterfläche des Rohchips aufrecht zu
erhalten.
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Bei
dem in den 12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das zuvor erwähnte
elastische Material verwendet, um einen wesentlichen Teil der Höhe des einzelnen
Vakuumsockels oberhalb des Brückenteils 706 zu
bilden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das elastische Material die Form einer elastischen Abdeckanordnung
annehmen, die auf die Vakuumsockel aufgelegt wird. Das heißt, mindestens
ein Abschnitt des einzelnen Vakuumsockels oberhalb des Brückenteils 706 kann
aus einem anderen als dem elastischen Material bestehen (zum Beispiel
Metall oder Hartplastik), entweder als Bestandteil des Brückenteils 706 oder
getrennt, aber in abdichtender Verbindung mit ihm. Die elastische
Abdeckanordnung, die aus dem elastischen Material besteht, kann
die Form einer dünnen
Platte aus elastischem Material haben, oder einzelne Sockelkappen
bilden, die mit Löchern
zur Aufnahme des Vakuumdurchlasses des Vakuumsockels versehen sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Größe der Löcher so
gewählt,
dass die gewünschte Querschnittsfläche (und
damit der gewünschte
Vakuumsockel) bereitgestellt wird, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die
obere Fläche
des Vakuumsockels maschinell zu bearbeiten, um den vorher erwähnten eingetieften
Bereich herzustellen. Die elastische Abdeckanordnung kann bei diesem
Ausführungsbeispiel
auf der oberen Fläche
der Vakuumsockel mittels eines geeigneten Verfahrens befestigt werden,
einschließlich
Reibungssitz, Zusammenklemmen und/oder die Verwendung von Klebstoffen.
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Obwohl
nur einige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollte es klar sein,
dass die vorliegende Erfindung in vielen weiteren spezifischen Formen
ausgeführt
werden kann. Beispielsweise ist es möglich, den Vakuumblock-Boden
wegzulassen und den Vakuumsockel-Teil 704 direkt auf der
Grundplatte der Vakuum-Halteplatte zu befestigen, wenn die Vakuum-Halteplatte
die geeignete Vakuumeinrichtung hat, um Vakuum zu den Vakuumdurchlässen im
Vakuumsockel-Teil
zu leiten. Eine solche Änderung
ist für
den Fachmann machbar. Mit Bezug auf die 3, 4, 6 und 7:
während
die Aufnahmeöffnungen als
vollständig
offen beschrieben wurden, das heißt, dass praktisch alle Kontakte
eines Kontaktgitter-Arrays offen liegen können, können Aufnahmeöffnungen
stattdessen auch nur teilweise offen sein. Eine teilweise offene
Aufnahmeöffnung
kann so aussehen, dass nur einige der Kontakte eines Kontaktgitter-Arrays
tatsächlich
direkt einem Vakuum ausgesetzt sind, während andere von der direkten
Einwirkung des Vakuums abgeschirmt sind. Die Verwendung von teilweise
offenen Aufnahmeöffnungen
kann ausreichend sein, um ein Substrat während des Schneidvorgangs sicher
durch ein Vakuum festzuhalten. Wasch- und Trocknungsvorgänge jedoch, die für das Entfernen
von Abfallmaterial von den geschnittenen integrierten Schaltkreis-Chips
eingesetzt werden, können
insofern komplizierter werden, als das Entfernen von Abfallmaterial
um die Kontakte herum schwierig sein kann, wenn nicht alle Kontakte
offen liegen.
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Die
Aufnahmeöffnungen
einer Aufnahmeplatte sind allgemein als gleichförmig beschrieben worden. Das
heißt,
alle Aufnahmeöffnungen
einer einzigen Aufnahmeplatte wurden beschrieben, als wiesen sie
im wesentlichen die gleiche Form auf. Jedoch müssen bei einem Ausführungsbeispiel
nicht alle Aufnahmeöffnungen
einer einzigen Aufnahmeplatte die gleiche Form haben. Zum Beispiel
können einige
Aufnahmeöffnungen
polygonal sein, während andere
Aufnahmeöffnungen
kreisförmig
sein können.
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Mit
Bezug auf die 3, 4, 6 und 7 kann
eine Aufnahmeplatte mit Aufnahmeöffnungen,
die eine Vielzahl unterschiedlicher Formen haben, besonders geeignet
sein für
den Einsatz bei einem Substrat, das integrierte Schaltkreis-Chips umfasst,
die eine Vielzahl von Kontaktgitter-Arrays mit unterschiedlicher
Grundfläche
haben.
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Es
sollte berücksichtigt
werden, dass Aufnahmeöffnungen
generell jede Form haben können, die
für die
Aufnahme der Kontaktgitter-Arrays passend ist, obwohl die Aufnahmeöffnungen
als polygonal, beispielsweise rechteckig, und kreisförmig beschrieben
wurden. In dem Fall beispielsweise, wo ein Kontaktgitter-Array eine
unregelmäßige Form
hat kann die entsprechende Aufnahmeöffnung ebenfalls im wesentlichen
die gleiche unregelmäßige Form
haben. Solche unregelmäßigen Form
können
unregelmäßige polygonale
Formen und angepaßte
gebogene Formen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Wie
oben beschrieben, sind die Aufnahmeplatten zum Tragen von Substraten
vorgesehen, die im wesentlichen rechteckig sind. Es sollte jedoch
berücksichtigt
werden, dass Aufnahmen allgemein neu konfiguriert werden können, um
Substrate fast jeder Größe und Form
aufzunehmen. Eine Aufnahme kann eine insgesamt kreisförmige Form
haben, wenn die unter Verwendung von Aufnahmen zu tragenden Substrate
kreisförmig
sind. Alternativ kann eine Aufnahme eine allgemein polygonale Form
haben, wenn die zu tragenden Substrate tatsächlich polygonal sind.
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Während die
Aufnahmeplatten Kanäle
oder Stufen haben können,
die dazu dienen, dass das während
der Schneidvorgänge
erzeugte Abfallmaterial nicht frei „herumfliegen" kann, müssen die
Aufnahmeplatten nicht unbedingt Kanäle aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel
können
die Aufnahmen Klemm-Mechanismen einschließen, die Abfallmaterial festhalten.
Alternativ ist es bei einem anderen Ausführungsbeispiel nicht nötig, die
Bewegungen des Abfallmaterials nach dem Schneidvorgang zu verhindern,
wenn sichergestellt ist, dass ungebundenes Abfallmaterial den Gesamtherstellungsablauf
nicht beeinträchtigen
kann.
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Ferner
können
Substrate, die in einer Aufnahme gehalten werden, jede beliebige
Anzahl integrierter Schaltkreis-Chips umfassen. Die Anzahl der Chips
hängt sowohl
von der Größe der Chips
als auch der Größe des ganzen
Substrates ab. Bei einem Ausfüh rungsbeispiel
kann ein Substrat, das annähernd
203 mm auf 63 mm (8 inches auf 2.5 inches) mißt, 189 Chips umfassen, jedes
mit einem Sieben-zu-Sieben Kontaktgitter-Array, in einer Siebenundzwanzig-zu-Sieben
Gesamtanordnung. Es sollte jedoch bedacht werden, dass die Größe der Substrate
und der Chips auf dem Substrat stark schwanken kann.
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Die
Aufnahmeplatte ist beschrieben worden als aus Aluminium oder, allgemeiner,
aus Metall geformt. Üblicherweise
jedoch kann eine Aufnahmeplatte aus jedem geeigneten Material bestehen.
Beispielsweise kann eine Aufnahme aus Kunststoff geformt sein. Eine
Kunststoff-Aufnahme ist wahrscheinlich leichter als eine Metall-Aufnahme
der gleichen Größe und Form
und kann folglich vorzuziehen sein, wenn das Gewicht der Aufnahmeplatte
ein wichtiger Punkt ist.
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Die
Schritte, die mit dem Auftrennen eines von einer Aufnahme getragenen
Substrates verbunden sind, können
im allgemeinen stark variiert werden. So können Schritte geändert, hinzugefügt oder weggelassen
werden. Zum Beispiel kann ein Substrat in eine Aufnahme gelegt werden,
die dann in ein Magazin mit beladenen Aufnahmen gebracht wird, die
einzeln auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung gesetzt werden. In anderen
Worten, beladene Aufnahmen können
in eine Warteschlange gebracht werden, bevor jede Aufnahme auf eine
Vakuum-Einspannvorrichtung gesetzt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
kann ebenso eine abgedeckte Aufnahmevorrichtung aufgedeckt werden,
bevor die abgedeckte Aufnahmevorrichtung aus einer Wasch- und Trocknungs-Einheit herausgenommen
wird.
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Während der
Einsatz einer Aufnahmeplatte mit Bezug auf ein praktisch automatisches
Schneidverfahren beschrieben wurde, sollte berücksichtigt werden, dass die
Aufnahmeplatte auch in halbautomatischen Schneidverfahren eingesetzt
werden kann. Beispielsweise kann die Aufnahmeplatte in einem Schneidverfahren
eingesetzt werden, das ein manuelles Aufsetzen der Aufnahmeplatte
auf eine Vakuum-Einspannvorrichtung erfordert. Die Aufnahmeplatte
kann somit auch in einem Schneidverfahren eingesetzt werden, bei
dem die manuelle Beförderung
der Aufnahmevorrichtung von einer Vakuum-Einspannvorrichtung hin
zu einer Wasch- und Trocknungs-Einheit notwendig ist.
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Wie
mit Bezug auf die 3, 4, 6 und 7 oben
beschrieben wurde, ist ein Substrat derart in einer Aufnahme angeordnet,
dass die BGA-Seite des Substrates in die Aufnahme hinein zeigt.
In anderen Worten wird tatsächlich
die „nicht-glatte" Seite des Substrates
in die Aufnahme gelegt und kommt während des Schneidvorgangs praktisch
in direkten Kontakt mit einem Vakuum. Bei den Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist dagegen ein Substrat derart in eine Aufnahme gelegt, dass
die „glatte", das heißt, die
Nicht-BGA-Seite oder die Rohchip-Seite in die Aufnahme hinein zeigt.
In diesen Fällen
kann das Substrat von der nicht-glatten Seite her geschnitten werden.
Die vorliegenden Beispiele sind als beispielhaft und nicht beschränkend anzusehen,
und die Erfindung darf nicht auf die hier genannten Details beschränkt werden,
sondern kann innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche modifiziert
werden.