ES2837254T3 - Método de transferencia de dispositivos semiconductores - Google Patents

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English (en)
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Andrew Huska
Cody Peterson
Clinton Adams
Sean Kupcow
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Rohinni LLC
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    • H01L2224/16238—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
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Abstract

Un aparato (200) que comprende: un primer marco (224) configurado para sujetar una cinta de oblea (218) que tiene un primer lado y un segundo lado, donde se dispone una pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) en el primer lado de la cinta de oblea (218); un segundo marco (216) configurado para contener un sustrato de producto (210) que tiene un trazo del circuito en él, de manera que el trazo del circuito (212) se dispone frente a la pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) en la cinta de oblea (218) cuando se sujeta por el primer marco (224); una aguja (226) dispuesta de modo de ser adyacente al segundo lado de la cinta de oblea (218) cuando se sujeta por el primer marco (224), una longitud de la aguja (226) que se extiende en una dirección hacia la cinta de oblea (218); un accionador de aguja (228) conectado a la aguja (226) para mover la aguja (226) a una posición de transferencia de dado en la que la aguja (226) presiona en el segundo lado de la cinta de oblea, cuando se sujeta por el primer marco (224) para poner en contacto un dado de dispositivo semiconductor de la pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) con el trazo del circuito (212) sobre el sustrato de producto (210), sostenido por el segundo marco (216), caracterizado porque: el segundo marco (216) incluye un primer miembro de sujeción (216a) y un segundo miembro de sujeción (216b) configurados para sujetar entre ellos un sustrato de producto que tiene un trazo de circuito (212); y un láser (236) que se proporciona apuntando hacia una parte del sustrato de producto (210) cuando lo sostiene el segundo marco (216), que corresponde a la posición de transferencia en la que el dado de dispositivo semiconductor se pone en contacto con el trazo del circuito (212) para aplicar energía al trazo del circuito (212) para fijar el dado de dispositivo semiconductor al trazo del circuito (212); en donde el láser (236) se coloca dentro del aparato (200) de modo que la energía del láser (236) puede ser aplicada directamente sobre el sustrato de producto (210) durante una operación de transferencia.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de transferencia de dispositivos semiconductores
Antecedentes
Los dispositivos semiconductores son componentes eléctricos que utilizan material semiconductor, tales como silicio, germanio, arseniuro de galio, y similares. Los dispositivos semiconductores se fabrican típicamente como un único dispositivo separado o como circuitos integrados (IC, por sus siglas en inglés). Ejemplos de dispositivos únicos separados incluyen elementos accionables eléctricamente, tales como diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés), diodos, transistores, resistores, condensadores, fusibles y similares.
La fabricación de dispositivos semiconductores incluye típicamente un proceso de manufactura intricado con una multitud de etapas. El producto final de la fabricación es un dispositivo semiconductor “empaquetado”. El modificador “empaquetado” se refiere a la carcasa y a los elementos protectores incorporados en el producto final, así como a la interfaz que permite que el dispositivo en el empaquetado sea incorporado en un circuito final.
El proceso de fabricación convencional para los dispositivos semiconductores comienza con el manejo de una oblea semiconductora. La oblea se corta en múltiples dispositivos semiconductores “no empaquetados”. El modificador “no empaquetado” se refiere a un dispositivo semiconductor recubierto pero sin elementos protectores. En la presente, los dispositivos semiconductores no empaquetados pueden llamarse dados dispositivos semiconductores, o simplemente “dados” para simplificar. Una sola oblea semiconductora puede cortarse para crear dados de varios tamaños, y así formarlos hacia arriba con más de 100,000, o incluso 1,000,000 dados de la oblea semiconductora (en función del tamaño de inicio del semiconductor), y cada dado tiene una calidad determinada. Los dados no empaquetados quedan entonces “empaquetados” mediante un proceso de fabricación convencional que se describe brevemente a continuación. Las acciones entre el manejo de la oblea y el empaquetado pueden mencionarse como “preparación del dado”.
En algunos casos, la preparación del dado puede incluir seleccionar los dados mediante un “proceso de selección y colocación”, en donde los dados divididos se seleccionan individualmente y se clasifican en celdas. La clasificación puede estar basada en la capacidad de voltaje directo del dado, la potencia promedio del dado, y/o la longitud de onda del dado.
Típicamente, el empaquetado incluye montar un dado en un paquete de plástico o cerámica (por ejemplo, molde o carcasa). El empaquetado también incluye conectar los dados a pasadores/cables para interactuar/interconectar con el circuito final. El empaquetado del dispositivo semiconductor se completa típicamente mediante el sellado del dado para protegerlo del ambiente (por ejemplo, polvo, temperatura y/o humedad).
Un fabricador de producto luego coloca el dispositivo semiconductor empaquetado en un circuito de producto. Gracias al empaquetado, los dispositivos están listos para ser “conectados” al circuito de ensamblaje del producto manufacturado. Adicionalmente, mientras que el empaquetado de los dispositivos los protege de los elementos que los podrían deteriorar o destruir, los dispositivos empaquetados son inherentemente más largos (por ejemplo, en algunos casos, tienen alrededor de 10 veces más de espesor y 10 veces más de área, lo que resulta en 100 veces más de volumen) que el dado que se encuentra dentro del paquete. Por lo tanto, el ensamblado de circuito resultante no puede ser más delgado que el empaquetado de los dispositivos semiconductores.
Un aparato que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1 se describe en US2009/0283220A1.
Compendio de la invención
La invención proporciona un aparato de conformidad con la reivindicación 1. Las modalidades preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de las figuras
La descripción detallada se establece con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, las cifras más hacia la izquierda de un número de referencia identifican la figura en la que aparece por primera vez el número de referencia. El uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras indica artículos similares o idénticos. Además, se puede considerar que las figuras proporcionan una representación aproximada de los tamaños relativos de los componentes individuales dentro de las figuras individuales. Sin embargo, las figuras no están a escala, y los tamaños relativos de los componentes individuales, tanto dentro de las figuras individuales como de las diferentes figuras, pueden variar de lo que se representa. En particular, algunas figuras pueden representar componentes de un tamaño o forma determinado, mientras que otras representan los mismos componentes a una mayor escala o con una forma diferente en aras de la claridad.
La Figura 1 ilustra una vista isométrica de una modalidad de un aparato de transferencia.
La Figura 2A representa una vista esquemática de una modalidad de un aparato de transferencia en una posición de pretransferencia.
La Figura 2B representa una vista esquemática de una modalidad de un aparato de transferencia en una posición de transferencia.
La Figura 3 representa una modalidad de un perfil de forma del extremo de una aguja de un mecanismo de transferencia.
La Figura 4 representa una modalidad de un perfil de motor con accionar de aguja.
La Figura 5 representa una vista en planta de un sustrato de producto que tiene un trazo del circuito en él.
La Figura 6 representa una vista esquemática de una modalidad de los elementos de un sistema de transferencia de dado.
La Figura 7 representa una vista esquemática de una modalidad de una trayectoria de circuito entre el hardware de la máquina y los controladores de un sistema de transferencia de dados.
La Figura 8 representa un método de un proceso de transferencia de dados.
La Figura 9 representa un método de una operación de transferencia de dados.
La Figura 10 representa un aparato de transferencia directa y proceso que implementa un sistema de transporte. La Figura 11A representa una vista esquemática de otra modalidad de un aparato de transferencia en una posición de pretransferencia.
La Figura 11B representa una vista superior esquemática de la operación de postranferencia del mecanismo de transporte del sustrato del producto de la modalidad en la figura 11a .
La Figura 12 representa una vista esquemática de otra modalidad de un aparato de transferencia en una posición de pretransferencia.
La Figura 13 representa una vista esquemática de otra modalidad de un aparato de transferencia en una posición de pretransferencia.
Descripción detallada
La presente descripción se refiere a una máquina que directamente transfiere y fija dados de dispositivos semiconductores a un circuito y al proceso para lograrlo, así como también al circuito que tiene dados sujetos a este (como el producto final). En algunos casos, la máquina funciona para transferir dados no empaquetados directamente desde un sustrato tal como una “cinta de oblea” a un sustrato de producto, tal como un sustrato de circuito. La transferencia directa de dados no empaquetados puede reducir significativamente el espesor de un producto final en comparación con un producto similar producido por medios convencionales, así como la cantidad de tiempo y/o el costo de fabricar el sustrato de producto.
A los efectos de la presente descripción, el término “sustrato” se refiere a cualquier sustancia en la cual ocurre un proceso o acción. Además, el término “producto” se refiere al resultado deseado de un proceso o acción, independientemente del estado de realización. Por lo tanto, un sustrato de producto se refiere a cualquier sustancia en la cual se produce un proceso o acción con el fin de alcanzar el resultado deseado.
En una modalidad, la máquina puede asegurar un sustrato de producto para recibir dados “no empaquetados”, tales como LED, que se transfieren desde la cinta de oblea, por ejemplo. En un esfuerzo por reducir las dimensiones de los productos que utilizan los dados, los dados son muy pequeños y delgados, por ejemplo, un dado puede tener un espesor de alrededor de 50 micrones. Dado el tamaño relativamente pequeño de los dados, la máquina incluye componentes que funcionan para alinear exactamente la cinta de oblea que transporta los dados con el sustrato de producto para asegurar la colocación exacta y/o evitar desperdicio de material del producto. Los componentes que alinean el sustrato de producto con los dados en la cinta de oblea incluyen un conjunto de marcos en los que la cinta de oblea y el sustrato de producto están asegurados respectivamente. Estos pueden ser y transportados individualmente a una posición de alineación de modo que un dado específico en la cinta de oblea sea transferido a un lugar específico en el sustrato de producto.
El marco que transporta el sustrato de producto puede viajar en varias direcciones, incluidas direcciones horizontales y/o verticales, o incluso direcciones que podrían permitir la transferencia a una superficie curva. El marco que transporta la cinta de oblea también puede viajar en varias direcciones. Puede utilizarse un sistema de engranajes, pistas, motores y/u otros elementos para asegurar y transportar los marcos que conducen el sustrato de producto y la cinta de oblea respectivamente para alinear el sustrato de producto con la cinta de oblea y así colocar el dado en la posición correcta del sustrato de producto. Cada sistema de marco también puede moverse hacia una posición de extracción con el fin de facilitar la extracción de la cinta de oblea y el sustrato de producto una vez finalizado el proceso de transferencia.
La máquina incluye un mecanismo de transferencia para transportar los dados directamente desde la cinta de oblea al sustrato de producto sin “empaquetar” los dados. El mecanismo de transferencia se dispone verticalmente sobre la cinta de oblea para que presione los dados mediante la cinta de oblea hacia el sustrato de producto. Este proceso de presionar hacia abajo los dados puede causar que los dados se despeguen en la cinta de oblea, comenzando por los lados de los dados hasta que los dados se separan de la cinta de oblea para fijarse al sustrato de producto. Es decir, al reducir la fuerza de adhesión entre el dado y la cinta de oblea, y aumentar la fuerza de adhesión entre el dado y el sustrato de producto, el dado podrá ser transferido.
En algunas modalidades, el mecanismo de transferencia incluye una aguja que puede accionarse de forma cíclica contra la cinta de oblea para empujar la cinta de oblea, y simultáneamente impulsarse contra un dado asegurado a la cinta de oblea, desde el lado superior de la cinta de oblea. Por tanto, la aguja actúa como un perno de resorte. La aguja puede tener un tamaño de modo de no ser más ancha que el ancho del dado que está siendo transferido. Si bien en otras instancias, la anchura de la aguja puede ser más ancha, o cualquier otra dimensión. Cuando el extremo de la aguja se pone en contacto con la cinta de oblea, la cinta de oblea puede experimentar una desviación local en el área entre el dado y la cinta de oblea. En tanto la desviación se localiza altamente y se efectúa rápidamente, la parte de la cinta de oblea que no recibe presión de la aguja puede comenzar a desviarse desde la superficie del dado. Esta separación parcial puede entonces causar que el dado pierda suficiente contacto con la cinta de oblea, para que pueda ser liberado de la cinta de oblea. Además, en algunas instancias, el desplazamiento de la cinta de oblea puede ser mínimo para así mantener una totalidad del área de superficie del dado en contacto con la cinta de oblea, aun causando que la superficie opuesta del dado se extienda más allá del plano de extensión de la superficie correspondiente a los dados adyacentes para evitar la transferencia involuntaria de los dados adyacentes.
La máquina incluye un mecanismo de fijación para fijar los dados separados “no empaquetados” al sustrato de producto. El sustrato de producto tiene un trazo del circuito al que los dados son transferidos y fijados. El mecanismo de fijación es un láser, para derretir/ablandar el material del trazo del circuito en el sustrato de producto. Asimismo, en algunas instancias, el láser puede ser usado para activar/endurecer el material del trazo del circuito. Por lo tanto, el mecanismo de fijación puede ser accionado antes, y/o después de que el dado está en contacto con el material del trazo del circuito. En consecuencia, una vez accionado el mecanismo de transferencia para liberar un dado en el sustrato de producto, el dispositivo que emite energía también puede accionarse con el fin de preparar el material del trazo que recibe el dado. La activación del dispositivo que emite energía puede además mejorar la liberación y captura del dado de la cinta de oblea para comenzar la formación de un producto semiconductor en el sustrato de producto.
Primera modalidad ilustrativa de un Aparato de Transferencia Directa
La Figura 1 representa una modalidad de un aparato 100 que puede ser utilizada para transferir directamente componentes semiconductores no empaquetados (o “dados”) desde una cinta de oblea a un sustrato de producto, o del mismo modo, para transferir otros componentes eléctricos desde un sustrato portador, es decir, un sustrato que transporte uno o más componentes eléctricos, a un sustrato de producto. La cinta de oblea también puede hacer referencia, en la presente, al sustrato de dado de dispositivo semiconductor, o simplemente un sustrato de dado. El aparato 100 puede incluir un mecanismo de transporte de sustrato de producto 102 y un mecanismo de transporte de cinta de oblea 104. Cada uno del mecanismo de transporte del sustrato de producto 102 y mecanismo de transporte de la cinta de oblea 104 puede incluir un sistema de marco u otros medios para asegurar que los respectivos sustratos se transporten a posiciones de alineación deseadas el uno con respecto al otro. El aparato 100 puede incluir además un mecanismo de transferencia 106, el cual, como se muestra, puede disponerse verticalmente sobre el mecanismo de transporte de la cinta de oblea 104. En algunas instancias, el mecanismo de transferencia 106 puede ubicarse de modo que esté muy cerca del sustrato de oblea. Adicionalmente, el aparato 100 puede incluir un mecanismo de fijación 108. El mecanismo de fijación 108 puede estar dispuesto verticalmente debajo del mecanismo de transporte de sustrato de producto 102 alineado con el mecanismo de transferencia 106 en una posición de transferencia, donde un dado puede colocarse en el sustrato de producto. Tal como se describe a continuación, las figuras 2A y 2B ilustran detalles de ejemplo del aparato 100.
De igual modo que las figuras 2A y 2B representan diferentes etapas de la operación de transferencia, mientras que se refieren a los mismos elementos y características del aparato 200, la siguiente descripción de características específicas puede referirse a cualquiera de las dos figuras indistintamente, o a ambas, 2A y 2B, salvo cuando se indique otra cosa explícitamente. En particular, las figuras 2Ay 2B representan una modalidad de un aparato 200, que incluye un mecanismo de transporte sustrato de producto 202, un mecanismo de transporte de cinta de oblea 204, un mecanismo de transferencia 206, y un mecanismo de fijación 208. El mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede disponerse de manera adyacente al mecanismo de transporte de cinta de oblea 204. Por ejemplo, tal como se ejemplifica, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede extenderse en dirección sustancialmente horizontal y puede disponerse verticalmente debajo del mecanismo de transporte de cinta de oblea 204 a fin de aprovechar cualquier efecto de la gravedad en el proceso de transferencia. Alternativamente, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede orientarse de modo que se extienda transversalmente a un plano horizontal.
Durante una operación de transferencia, los mecanismos de transporte 202, 204 pueden posicionarse de modo que quede un espacio entre una superficie de un sustrato de producto transportado por el mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 y una superficie de una cinta de oblea transportada por el mecanismo de transporte de cinta de oblea 204 de alrededor de 1 mm, en función de varios otros aspectos del aparato 200, incluida la cantidad de desviación que ocurre a causa de los componentes durante la operación de transferencia, tal como se describe a continuación. En algunas instancias, las respectivas superficies opuestas de la cinta de oblea y el sustrato de producto pueden ser las estructuras más prominentes en comparación con las estructuras de soporte de los mecanismos de transporte 202, 204. Esto es, a los efectos de evitar la colisión entre componentes de la máquina y productos de esta, que podría ser causada por partes movibles (por ejemplo, los mecanismos de transporte 202, 204), la distancia entre las respectivas superficies de la cinta de oblea y el sustrato de producto puede ser menor que la distancia entre cada una de las superficies y cualquier otro componente estructural.
Tal como se ilustra, y en algunas instancias, el mecanismo de transferencia 206 puede disponerse verticalmente sobre el mecanismo de transporte de la cinta de oblea 204, y el mecanismo de fijación 208 puede disponerse verticalmente debajo del mecanismo de transporte del sustrato de producto 202. Se puede observar que en algunas modalidades, uno o ambos del mecanismo de transferencia 206 y el mecanismo de fijación 208 pueden orientarse en diferentes posiciones que las posiciones ejemplificadas en las figuras 2A y 2B. Por ejemplo, el mecanismo de transferencia 206 puede disponerse de manera que se extiende a un ángulo agudo con respecto al plano horizontal. En otra modalidad, el mecanismo de fijación 208 puede orientarse para emitir energía durante el proceso de transferencia desde la misma dirección de activación que el mecanismo de transferencia 206, o alternativamente, desde cualquier orientación y posición desde la cual el mecanismo de fijación 208 es capaz de participar en el proceso de transferencia.
El mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede utilizarse para asegurar un sustrato de producto 210. En la presente, el término “sustrato de producto” puede incluir, de modo no taxativo: una cinta de oblea (por ejemplo, para preseleccionar los dados y crear láminas de dados seleccionados para un uso futuro); un sustrato de papel o polímero formado como una lámina u otra forma no plana, en donde el polímero -traslúcido o de otra manera- puede ser seleccionado de cualesquiera polímeros adecuados, incluidos, de modo no taxativo, de sílice, acrílico, poliéster, policarbonato, etc.; un tablero de circuito (tal como un tablero de circuito impreso (PCB)); un circuito de cuerda o hilo, que puede incluir un par de cables conductores o “hilos” que se extienden en paralelo; y un material de tela de algodón, nilón, rayón, cuero, etc. La elección de materiales del sustrato de producto puede incluir materiales duraderos, materiales flexibles, materiales rígidos, y otros materiales con los que se obtiene un proceso de transferencia exitoso y los cuales mantienen adecuación para el uso final del sustrato de producto. El sustrato de producto 210 puede estar formado únicamente o al menos parcialmente de material conductor, de modo que el sustrato de producto 210 actúa como un circuito conductor para formar un producto. Los posibles tipos de sustrato de producto pueden incluir artículos, tales como botellas de vidrio, ventanas de vehículos, o láminas de vidrio.
En una modalidad, tal como se ilustra en las Figuras 2Ay 2B, el sustrato de producto 210 incluye un trazo del circuito 212 dispuesto en él. El trazo del circuito 212, tal como se ilustra, puede incluir un par de líneas de trazado separadas por un espacio de trazado, o hueco de modo que se pueda acomodar una distancia entre las terminales de contacto eléctrico (no se muestran) en los dados que están siendo transferidos. Por lo tanto, el espacio de trazado, o hueco entre las líneas de trazado adyacentes del trazo del circuito 212 pueden ser de un tamaño acorde al tamaño del dado que está siendo transferido para asegurar una conectividad adecuada y siguiente activación del dado. Por ejemplo, el trazo del circuito 212 puede tener un espacio de trazado, o hueco que se encuentra en el rango de alrededor de 75 a 200 micrones, alrededor de 100 a 175 micrones, o alrededor de 125 a 150 micrones.
El trazo del circuito 212 puede estar formado a partir de una tinta conductora dispuesta por impresión digital, impresión a chorro de tinta, impresión láser, impresión manual, u otros medios de impresión. Además, el trazo del circuito 212 puede curarse previamente y semisecarse o secarse para proporcionar estabilidad adicional, e incluso así ser activado con fines de conductividad del dado. También se puede usar una tinta conductora húmeda para formar el trazo del circuito 212, o una combinación de tinta seca y húmeda puede usarse para el trazo del circuito 212. Alternativa, o adicionalmente, el trazo del circuito 212 puede preformarse como una traza de alambre, o fotograbarse, o a partir de material fundido formarse en un patrón de circuito y posteriormente adherirse, incrustarse o asegurarse de otro modo al sustrato de producto 210.
El material del trazo del circuito 212 puede incluir, entre otros, plata, cobre, oro, carbono, polímeros conductores, etc. En algunas instancias, el trazo del circuito 212 puede incluir una partícula de cobre recubierta de plata. El grosor del trazo del circuito 212 puede variar según el tipo de material utilizado, la función prevista y la resistencia o flexibilidad apropiadas para lograr esa función, la capacidad de energía, el tamaño del LED, etc. Por ejemplo, un grosor del trazo del circuito puede variar de aproximadamente 5 micrones a 20 micrones, de aproximadamente 7 micrones a 15 micrones, o de aproximadamente 10 micrones a 12 micrones.
En consecuencia, en un ejemplo no taxativo, el sustrato de producto 210 puede ser una lámina de poliéster translúcida y flexible que tiene una pantalla de patrón de circuito deseada impresa sobre ella usando un material de tinta conductora a base de plata para formar el trazo del circuito 212.
El mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede incluir un marco transportador 214 de sustrato de producto para asegurar un marco de soporte del sustrato de producto 216. La estructura del marco de soporte del sustrato de producto 216 puede variar significativamente dependiendo del tipo y propiedades (por ejemplo, forma, tamaño, elasticidad, etc.) del sustrato de producto que se utiliza. En la medida en que el sustrato de producto 210 puede ser un material flexible, el sustrato de producto 210 puede mantenerse bajo tensión en el marco de soporte del sustrato de producto 216, para crear una superficie más rígida sobre la cual se realiza una operación de transferencia, que se describe a continuación. En el ejemplo anterior, la rigidez creada por la tensión en el sustrato de producto 210 puede aumentar la precisión de colocación al transferir componentes.
En algunos casos, el uso de un material duradero o más rígido para el sustrato de producto 210, naturalmente proporciona una superficie firme para la precisión de colocación de los componentes. Por el contrario, cuando se deja que el sustrato de producto 210 se hunda, se pueden formar arrugas y/u otras discontinuidades en el sustrato de producto 210 e interferir con el patrón preestablecido del trazo del circuito 212, en la medida en que la operación de transferencia puede no tener éxito.
Mientras que los medios para retener el sustrato 210 del producto pueden variar mucho, la Figura 2A ilustra una modalidad de marco de soporte de sustrato de producto 216 que incluye una primera parte 216a que tiene una forma cóncava y una segunda parte 216b que tiene una forma de contador convexo que corresponde en forma a la forma cóncava. En el ejemplo representado, se crea tensión para el sustrato de producto 210 al insertar un perímetro exterior del sustrato de producto 210 entre la primera parte 216a y la segunda parte 216b para así sujetar firmemente el sustrato de producto 210.
El marco de soporte del sustrato de producto 214 puede transportarse en al menos tres direcciones, dos direcciones en el plano horizontal y también en el plano vertical. El transporte puede realizarse a través de un sistema de motores, rieles y engranajes (ninguno de los cuales se muestra). Como tal, el marco tensor del sustrato de producto 216 puede ser transportado y mantenido en una posición específica según lo dirigido y/o programado y controlado por un usuario del aparato 200.
El mecanismo de transporte de cinta de oblea 204 puede implementarse para asegurar una cinta de oblea 218 que tiene dados 220 (es decir, dados de dispositivos semiconductores) sobre estas. La cinta de oblea 218 puede transportarse en múltiples direcciones a las posiciones de transferencia específicas para la operación de transferencia a través de un marco transportador de cinta de oblea 222. Similar al marco transportador de sustrato de producto 214, el marco transportador de cinta de oblea 222 puede incluir un sistema de motores, rieles y engranajes (ninguno de los cuales se muestra).
Los dados semiconductores no empaquetados 220 para transferencia pueden ser extremadamente pequeños. De hecho, la altura de los dados 220 puede variar de 12.5 a 200 micrones, o de 25 a 100 micrones, o de 50 a 80 micrones.
Debido al micro tamaño de los dados, cuando la cinta de oblea 218 ha sido transportada a la posición de transferencia apropiada, un espacio entre la cinta de oblea 218 y el sustrato de producto 210 puede variar de aproximadamente 0.25 mm a 1.50 mm, o aproximadamente 0.50 mm a 1.25 mm, o aproximadamente 0.75 mm a 1.00 mm, por ejemplo. Un espacio mínimo puede depender de factores que incluyen: un grosor del dado que se transfiere, una rigidez de la cinta de oblea involucrada, una cantidad de desviación de la cinta de oblea necesaria para proporcionar una captura y liberación adecuadas del dado, una proximidad de los dados adyacentes, etc. A medida que la distancia entre la cinta de la oblea 218 y el sustrato de producto 210 disminuye, la velocidad de la operación de transferencia también puede disminuir debido al tiempo de ciclo reducido (descrito más adelante en la presente) de la operación de transferencia. Tal disminución en la duración de una operación de transferencia puede por lo tanto, aumentar la tasa de transferencias de dados. Por ejemplo, la velocidad de transferencia del dado puede variar de aproximadamente 6­ 20 dados colocados por segundo.
Además, el marco transportador de la cinta de oblea 222 puede asegurar un marco de soporte de cinta de oblea 224, que puede estirar y sostener la cinta de oblea 218 bajo tensión. Tal como se ilustra en la Figura 2A, la cinta de oblea 218 puede asegurarse en el marco del soporte de la cinta de oblea 224 mediante la sujeción de un perímetro de la cinta de oblea 218 entre componentes adyacentes del marco de soporte de cinta de oblea 224. Tal sujeción ayuda a mantener las características de tensión y estiramiento de la cinta de oblea 218, aumentando así la tasa de éxito de la operación de transferencia. En vista de las propiedades variables de los diferentes tipos/ marcas/calidades de cintas de obleas disponibles, se puede seleccionar una cinta de oblea específica para su uso en función de la capacidad de permanecer consistentemente en la tensión deseada durante un proceso de transferencia. En algunas instancias, el perfil de rendimiento con accionar de aguja (descrito más adelante en la presente) puede cambiar dependiendo de la tensión de la cinta de oblea 218.
El material utilizado para la cinta de oblea 218 puede incluir un material que tenga propiedades elásticas, como por ejemplo, una fibra o silicio. Además, en la medida en que la temperatura del ambiente y la propia cinta de oblea 218 pueden contribuir al posible daño de la cinta de oblea 218 durante el proceso de transferencia, puede ser ventajoso usar un material que tenga propiedades resistentes a la fluctuación de temperatura. Además, en algunos casos, la cinta de oblea 218 se puede estirar ligeramente para crear una separación o espacio entre los dados individuales 220 para asistir en la operación de transferencia. Una superficie de la cinta de oblea 218 puede incluir una sustancia pegajosa a través de la cual los dados 220 pueden adherirse de manera desmontable a la cinta de oblea 218.
Los dados 220 en la cinta de oblea 218 pueden incluir dados que fueron cortados individualmente de una oblea semiconductora sólida y luego se colocaron sobre la cinta de oblea 218 para asegurar los dados. En tal situación, los dados pueden haber sido previamente clasificados y organizados explícitamente en la cinta de oblea 218, con el fin, por ejemplo, de ayudar en la operación de transferencia. En particular, los dados 220 pueden estar dispuestos secuencialmente en cuanto al orden esperado de transferencia al sustrato de producto 210. Tal disposición previa de los dados 220 en la cinta de oblea 218 puede reducir la cantidad de desplazamiento que de otro modo se produciría entre el mecanismo de transporte del sustrato de producto 202 y el mecanismo de transporte de la cinta de oblea 204.
Además, o alternativamente, los dados en la cinta de oblea 218 pueden haberse clasificado previamente para incluir solo dados que tienen propiedades de rendimiento sustancialmente equivalentes. En este caso, la eficiencia de la cadena de suministro puede aumentarse y, por lo tanto, el tiempo de desplazamiento del mecanismo de transporte de la cinta de oblea 204 puede reducirse al mínimo.
En algunos casos, los materiales utilizados para los dados pueden incluir, de modo no taxativo, carburo de silicio, nitruro de galio, un óxido de silicio recubierto, etc.
Además, también se puede usar zafiro o silicio como dado. Además, como se indicó anteriormente, un “dado” puede ser representativo aquí de un elemento eléctricamente accionable en general.
En algunas modalidades, la cinta de oblea 218 puede incluir dados que no están clasificados previamente, sino que se forman simplemente cortando un semiconductor directamente en la cinta de oblea, y luego deja los dados en la cinta de oblea sin “recoger y colocar” para clasificar los dados en función de la calidad de rendimiento respectiva de los dados. En tal situación, los dados en la cinta de oblea pueden mapearse para describir las ubicaciones relativas exactas de los dados con diferente calidad. Por lo tanto, en algunos casos, puede ser innecesario usar cinta de oblea con dados previamente clasificados. En tal caso, la cantidad de tiempo y recorrido para que el mecanismo de transporte de cinta de oblea 204 se mueva entre determinados dados para cada operación de transferencia secuencial puede aumentar. Esto puede deberse en parte a la calidad variable de los dados dispersos dentro del área del semiconductor, lo que significa que un dado de una calidad específica para la próxima operación de transferencia puede no ser inmediatamente adyacente al dado transferido previamente. Por lo tanto, el mecanismo de transporte de cinta de oblea 204 puede mover la cinta de oblea 218 un poco más para alinear un dado apropiado de una calidad específica para transferencia de lo que sería necesario para una cinta de oblea 218 que contiene dados de una calidad sustancialmente equivalente.
Con respecto a los dados 220 en la cinta de oblea 218, en algunos casos, se puede proporcionar un mapa de datos de los dados 220 con la cinta de oblea 218. El mapa de datos puede incluir un archivo digital que proporciona información que describe la calidad específica y la ubicación de cada dado en la cinta de oblea 218. El archivo de mapa de datos puede ingresarse en un sistema de procesamiento en comunicación con el aparato 200, en donde el aparato 200 puede ser controlado/programado para buscar el dado correcto 220 en la cinta de oblea 218 para transferirla al sustrato de producto 210.
Se realiza una operación de transferencia, en parte, a través del mecanismo de transferencia 206, que es un dispositivo de separación de dados para ayudar en la separación de dados de la cinta de oblea 218. La activación del mecanismo de transferencia 206 puede hacer que uno o más dados 220 se liberen de la cinta de oblea 218 y sean capturados por el sustrato de producto 210. El mecanismo de transferencia opera presionando una aguja 226 en una superficie superior de la cinta de oblea 218 contra un dado 220. La aguja 226 está conectada a un accionador de aguja 228.
El accionador de aguja 228 puede incluir un motor conectado a la aguja 226 para impulsar la aguja 226 hacia la cinta de oblea 218 en momentos predeterminados/programados.
En vista de la función de la aguja 226, la aguja 226 puede incluir un material que sea suficientemente duradero para soportar impactos menores, rápidos y repetitivos al tiempo que minimiza el posible daño a los dados 220 tras el impacto. Por ejemplo, la aguja 226 puede incluir un metal, una cerámica, un plástico, etc. Además, una punta de la aguja 226 puede tener un perfil de forma particular, que puede afectar la capacidad de la aguja para funcionar repetidamente sin romper con frecuencia la punta o dañar la cinta de oblea 218 o los dados 220. La forma del perfil de la punta de la aguja se describe con mayor detalle a continuación con respecto a la Figura 3. En una operación de transferencia, la aguja 226 puede alinearse con un dado 220, como se muestra en la Figura 2A, y el accionador de aguja puede mover la aguja 226 para empujar contra un lado adyacente de la cinta de oblea 218 en una posición en la que el dado 220 está alineado en el lado opuesto de la cinta de oblea 218, como se muestra en la Figura 2B. La presión de la aguja 226 puede hacer que la cinta de oblea 218 se desvíe para extender el dado 220 a una posición más cercana al sustrato de producto 226 que los dados adyacentes 220, que no se están transfiriendo. Como se indicó anteriormente, la cantidad de desviación puede variar en función de varios factores, como el grosor del dado y el trazo del circuito. Por ejemplo, cuando un dado 220 tiene un grosor de aproximadamente 50 micrones y el trazo del circuito 212 tiene un grosor de aproximadamente 10 micrones, una cantidad de desviación de la cinta de oblea 218 puede ser de aproximadamente 75 micrones. Por lo tanto, el dado 220 puede presionarse a través de la aguja 226 hacia el sustrato de producto 210 en la medida en que las terminales de contacto eléctrico (no se muestran) del dado puedan unirse con el trazo del circuito 212, momento en el que procede la operación de transferencia hasta completarse y el dado 220 se libera de la cinta de oblea 218.
En la medida en que el proceso de transferencia puede incluir un conjunto de etapas repetidas rápidamente que incluyen un accionamiento cíclico de la aguja 226 presionando sobre un dado 220, se describe un método del proceso en detalle a continuación con respecto a la Figura 8. Además, el perfil de motor con accionar de aguja 226 (en el contexto del proceso de transferencia) se describe con más detalle a continuación con respecto a la Figura 4.
Con referencia nuevamente a las Figuras 2A y 2B, en algunos casos, el mecanismo de transferencia 206 puede incluir además un soporte de retracción de aguja 230 (también conocido como pimentero). En una modalidad, el soporte 230 puede incluir una estructura que tiene un espacio hueco en donde la aguja 226 puede acomodarse pasando al espacio a través de una abertura 232 en un primer extremo del soporte 230. El soporte 230 puede incluir además al menos una abertura 234 en un segundo extremo opuesto del soporte 230. Además, el soporte puede incluir múltiples perforaciones cerca de la abertura 234. La o las aberturas 234 pueden tener un tamaño con respecto al diámetro de la aguja 226 para acomodar el pasaje de la aguja 226 a través de esta y así presionar la cinta de oblea 218 durante el proceso de transferencia.
Además, en algunos casos, el soporte 230 puede estar dispuesto junto a la superficie superior de la cinta de oblea 218. Como tal, cuando la aguja 226 se retrae para no presionar la cinta de oblea 218 durante una operación de transferencia, una superficie de base del soporte 230 (que tiene al menos una abertura 234) puede entrar en contacto con la superficie superior de la cinta de oblea 218, evitando así la desviación hacia arriba de la cinta de oblea 218. Esta desviación hacia arriba puede producirse en el caso de que la aguja 226 perfore al menos parcialmente la cinta de oblea 218, y mientras se retrae, la cinta de oblea se pega a la punta de la aguja 226. Por tanto, el soporte 230 puede reducir el tiempo que lleva moverse al siguiente dado 220. Una forma de perímetro de pared del soporte 230 puede ser cilíndrica o de cualquier otra forma que pueda acomodarse en el aparato 200. Por consiguiente, el soporte 230 puede estar dispuesto entre la aguja 226 y una superficie superior de la cinta de oblea 218.
Con respecto al efecto de la temperatura sobre la integridad de la cinta de oblea 218, se observa que se puede ajustar una temperatura del soporte 230 para regular la temperatura de la aguja 226 y la cinta de oblea 218, al menos cerca del punto de la operación de transferencia. Por consiguiente, la temperatura del soporte 230 puede calentarse o enfriarse, y puede seleccionarse un material del soporte 230 para maximizar la conductividad térmica. Por ejemplo, el soporte 230 puede estar formado de aluminio, u otro metal de conductividad térmica relativamente alta o material comparable, por lo que la temperatura puede regularse para mantener resultados constantes de las operaciones de transferencia. En algunos casos, puede circular aire dentro del soporte 230 para ayudar a regular la temperatura de una parte local de la cinta de oblea 218. Adicional, o alternativamente, un cable de fibra óptica 230a puede insertarse en el soporte de retracción de aguja 230, y puede además disponerse contra la aguja 226 para ayudar a regular la temperatura de la cinta de oblea 218 y/o la aguja 226.
Como se indicó anteriormente, el mecanismo de fijación 208 ayuda a fijar el dado 220 al trazo del circuito 212 en una superficie del sustrato de producto 210. La Figura 2B representa el aparato 200 en una etapa de transferencia, donde el dado 220 es presionado contra el trazo del circuito 212. El mecanismo de fijación 208 incluye un láser 236.
Como se muestra en la Figura 2B, se implementa un láser como el dispositivo emisor de energía 236. Durante una operación de transferencia, el láser 236 puede activarse para emitir una longitud de onda e intensidad específicas de energía luminosa dirigida al dado 220 que está siendo transferido. La longitud de onda de la luz del láser 236 puede seleccionarse específicamente en función de la absorción de esa longitud de onda de luz con respecto al material del trazo del circuito 212 sin afectar significativamente al material del sustrato de producto 210. Por ejemplo, un láser que tiene una longitud de onda operativa de 808 nm y que funciona a 5W puede ser fácilmente absorbido por la plata, pero no por poliéster. Como tal, el rayo láser puede atravesar el sustrato de poliéster y afectar la plata del trazo del circuito. Alternativamente, la longitud de onda del láser puede coincidir con la absorción del trazo del circuito y el material del sustrato. El área de enfoque del láser 236 (indicada por las líneas discontinuas que emanan verticalmente del láser 236 en la Figura 2B hacia el sustrato de producto 210) se puede dimensionar de acuerdo con el tamaño del LED, como por ejemplo, un área de 300 micrones de ancho.
Tras la activación de una duración de pulso controlada predeterminada del láser 236, el trazo del circuito 212 puede comenzar a curar (y/o fundirse o ablandarse) hasta el punto de que se puede formar una unión de fusión entre el material del trazo del circuito 212 y las terminales de contacto eléctrico (no se muestran) en el dado 220. Esta unión ayuda además a separar el dado 220 sin empaquetar de la cinta de oblea 218, así como a fijar simultáneamente el dado 220 al sustrato de producto 210. Además, el láser 236 puede causar alguna transferencia de calor en la cinta de oblea 218, reduciendo así la adhesión del dado 220 a la cinta de oblea 218 y, por tanto, asistir en la operación de transferencia.
En otros casos, los dados se pueden liberar y fijar a los sustratos de producto de muchas maneras, por ejemplo con el uso de un láser que tenga una longitud de onda predeterminada o una luz enfocada (por ejemplo, IR, UV, banda ancha/multiespectral) para calentar/activar trazos de circuito para curar de ese modo un epoxi o materiales de unión por cambio de fase, o para desactivar/liberar un dado de la cinta de oblea, o para iniciar alguna combinación de reacciones. Adicional, o alternativamente, se puede usar un láser o luz de longitud de onda específica para atravesar una capa del sistema e interactuar con otra capa. Además, se puede implementar un vacío para retirar un dado de la cinta de oblea, y se puede implementar presión de aire para empujar el dado sobre un sustrato de producto, incluido un posible cabezal giratorio entre el sustrato de oblea de dado y el sustrato de producto. En otro caso más, la vibración ultrasónica puede combinarse con presión para hacer que el dado se adhiera a los trazos de circuito.
De manera similar al soporte de retracción de aguja 230, el mecanismo de fijación también puede incluir un soporte del sustrato de producto 238, que puede disponerse entre el láser 236 y la superficie inferior del sustrato de producto 210. El soporte 238 puede incluir una abertura 240 en un extremo de base de este y una abertura 242 en un extremo superior de este. Por ejemplo, el soporte 238 puede formarse como un anillo o un cilindro hueco. El soporte puede incluir además una estructura para asegurar una lente (no se muestra) para ayudar a dirigir el láser. El láser 236 emite la luz a través de las aberturas 240, 242 para alcanzar el sustrato de producto 210. Además, el extremo superior de las paredes laterales del soporte 238 puede disponerse en contacto directo, o muy adyacente, a la superficie inferior del sustrato de producto 210. Posicionado como tal, el soporte 238 puede ayudar a evitar que se produzcan daños en el sustrato de producto 210 durante el movimiento de la aguja 226 en el momento de una operación de transferencia. En algunos casos, durante la operación de transferencia, la parte de la superficie inferior del sustrato de producto que está alineada con el soporte 238 puede entrar en contacto con el soporte 238, lo que proporciona resistencia contra el movimiento entrante del dado 220 que es presionado por la aguja 226. Además, el soporte 238 puede moverse en una dirección del eje vertical para poder ajustar una altura a este a fin de subir y bajar el soporte 238 según sea necesario, incluida una altura del sustrato de producto 210.
Además de las características anteriores, el aparato 200 puede incluir además un primer sensor 244, desde el cual el aparato 200 recibe información relativa a los dados 220 en la cinta de oblea 218. Para determinar qué dado se va a utilizar en la operación de transferencia, la cinta de oblea 218 puede tener un código de barras (no se muestra) u otro identificador, que se lee o se detecta de otro modo. El identificador puede proporcionar datos de mapa de dado al aparato 200 a través del primer sensor 244.
Tal como se ilustra en las Figuras 2Ay 2B, el primer sensor 244 puede colocarse cerca del mecanismo de transferencia 206 (o la aguja 226 específicamente), separado del mecanismo de transferencia 206 por una distancia d, que puede oscilar entre aproximadamente 2.54 y 12.7 cm (1-5 pulgadas), para mejorar la precisión de la detección de ubicación. En una modalidad alternativa, el primer sensor 244 puede disponerse junto a la punta de la aguja 226 para detectar la posición exacta de los dados 220 en tiempo real.
Durante el proceso de transferencia, la cinta de oblea 218 se puede perforar o estirar más con el tiempo, lo que puede alterar las ubicaciones previamente mapeadas, y por lo tanto esperadas, de los dados 220 en la cinta de oblea 218. Como tal, pequeños cambios en el estiramiento de la cinta de oblea 218 podrían sumarse a errores significativos en la alineación de los dados 220 que están siendo transferidos. Por tanto, se puede implementar la detección en tiempo real para ayudar a localizar el dado con precisión.
En algunos casos, el primer sensor 244 puede ser capaz de identificar la ubicación exacta y el tipo de dado 220 que se está detectando. Esta información se puede utilizar para proporcionar instrucciones al marco transportador de la cinta de oblea 222 que indique la ubicación exacta a la que debe transportarse la cinta de oblea 218 para realizar la operación de transferencia. El sensor 244 puede ser uno de los muchos tipos de sensores, o una combinación de tipos de sensores para realizar mejor múltiples funciones. El sensor 244 puede incluir, pero no se limita a: un telémetro láser o un sensor óptico, como un ejemplo no limitativo de una cámara óptica de alta definición que tiene capacidades de microfotografía. Además, en algunos casos, también se puede incluir un segundo sensor 246 en el aparato 200. El segundo sensor 246 puede estar dispuesto con respecto al sustrato de producto 210 para detectar la posición exacta del trazo del circuito 212 sobre el sustrato de producto 210. Esta información puede usarse entonces para determinar cualquier ajuste posicional necesario para alinear el sustrato de producto 210 entre el mecanismo de transferencia 206 y el mecanismo de fijación 208 de modo que la siguiente operación de transferencia ocurra en la ubicación correcta en el trazo del circuito 212. Esta información puede transmitirse además al aparato 200 para coordinar el transporte del sustrato de producto 210 a una posición correcta, mientras simultáneamente transmite instrucciones al marco de cinta transportadora de oblea 222. También se contempla una variedad de sensores para el sensor 246, incluidos sensores ópticos, como un ejemplo no limitativo de una cámara óptica de alta definición que tiene capacidades de microfotografía.
Las Figuras 2A y 2B ilustran además que el primer sensor 244, el segundo sensor 246 y el láser 236 pueden estar conectados a tierra. En algunos casos, el primer sensor 244, el segundo sensor 246 y el láser 236 pueden estar todos conectados a la misma tierra (G), o alternativamente, a una tierra diferente (G).
Dependiendo del tipo de sensor utilizado para el primer y segundo sensores 244, 246, el primer o el segundo sensores pueden además probar la funcionalidad de los dados transferidos. Alternativamente, se puede incorporar un sensor de prueba adicional (no se muestra) en la estructura del aparato 200 para probar los dados individuales antes de retirar el sustrato de producto 210 del aparato 200.
Además, en algunos ejemplos, se pueden implementar múltiples agujas y/o láseres accionables independientemente en una máquina para transferir y fijar múltiples dados en un momento determinado. Las múltiples agujas y/o láseres pueden moverse independientemente dentro de un espacio tridimensional. Se pueden realizar múltiples transferencias de dado de forma sincrónica (varias agujas bajando al mismo tiempo), o de forma simultánea, pero no necesariamente sincrónica (por ejemplo, una aguja bajando mientras la otra va hacia arriba, disposición que puede equilibrar mejor los componentes y minimizar la vibración). El control de las múltiples agujas y/o láseres puede coordinarse para evitar colisiones entre la pluralidad de componentes. Además, en otros ejemplos, la pluralidad de agujas y/o láseres pueden disponerse en posiciones fijas entre sí.
Ejemplo de perfil de punta de aguja
Como se mencionó anteriormente, se describe una forma de perfil de la punta de una aguja 300 con respecto a la Figura 3, que muestra un ejemplo esquemático de la forma de perfil de la punta 300. En una modalidad, la punta 300 puede definirse como el extremo de la aguja, incluidas las paredes laterales 302 que se unen a la parte cónica 304, la esquina 306 y el extremo de la base 308, que pueden extenderse transversalmente al lado opuesto de la aguja. El tamaño y la forma específicos de la punta 300 pueden variar según factores del proceso de transferencia como, por ejemplo, el tamaño del dado 220 que se transfiere y la velocidad y la fuerza de impacto de una operación de transferencia. Por ejemplo, el ángulo 0 que se muestra en la Figura 3, medido entre una dirección longitudinal del eje central de la aguja y la parte cónica 304 puede oscilar entre aproximadamente 10° y 15°; el radio r de la esquina 306 puede oscilar entre aproximadamente l5 y 50+ micrones; la anchura w del extremo de la base 308 puede variar de aproximadamente 0 a 100+ micrones (pm), donde w puede ser menor o igual que la anchura del dado 220 que está siendo transferido; la altura h de la parte cónica 304 puede oscilar entre aproximadamente 1 y 2 mm, donde h puede ser mayor que la distancia recorrida por la aguja durante un movimiento de una operación de transferencia; y el diámetro d de la aguja 226 puede ser de aproximadamente 1 mm.
Se observan otros perfiles de punta de aguja y pueden tener diferentes ventajas dependiendo de varios factores asociados con la operación de transferencia. Por ejemplo, la punta de la aguja 300 puede ser más roma para reflejar el ancho del dado o más puntiaguda para presionar en un área más pequeña de la cinta de oblea.
Ejemplo de perfil de rendimiento con accionar de aguja
En la Figura 4 se muestra un ejemplo de un perfil de rendimiento con accionar de aguja.
Es decir, la Figura 4 representa un ejemplo del patrón de movimiento realizado durante una operación de transferencia mostrando la altura de la punta de la aguja con respecto al plano de la cinta de oblea 218 a medida que varía con el tiempo. Como tal, la posición "0" en la Figura 4 puede ser la superficie superior de la cinta de oblea 218. Además, dado que el tiempo de inactividad de la aguja y el tiempo de preparación de la aguja pueden variar según el proceso programado o la duración variable del tiempo entre la transferencia de un primer dado y el tiempo que se tarda en llegar a un segundo dado para la transferencia, las líneas discontinuas que se muestran en las fases inactiva y de preparación del patrón de movimiento indican que el tiempo es aproximado, pero puede ser más largo o más corto en duración. Además, debe entenderse que las líneas continuas que se muestran para el uso del láser son ejemplos de tiempos para una modalidad ilustrada en la presente, sin embargo, la duración real del tiempo de encendido y apagado del láser puede variar en función de los materiales utilizados en la formación del circuito (tal como la elección del material del trazo del circuito), el tipo de sustrato de producto, el efecto deseado (trazo del circuito de pre-fusión, unión parcial, unión completa, etc.), la distancia del láser desde el punto de unión (es decir, la superficie superior del sustrato de producto), el tamaño del dado que está siendo transferido y la potencia/intensidad/longitud de onda del láser, etc. En consecuencia, la siguiente descripción del perfil que se muestra en la Figura 4 puede ser una modalidad de ejemplo de un perfil de aguja.
En algunos casos, antes de una operación de transferencia, la punta de una aguja completamente retraída puede estar parada aproximadamente 2000 pm por encima de la superficie de la cinta de oblea. Después de un período de tiempo variable, la punta de la aguja puede descender rápidamente para reposar en el estado listo aproximadamente 750 pm por encima de la superficie de la cinta de oblea. Después de otro período de tiempo indeterminado en el estado listo, la punta de la aguja puede descender nuevamente para entrar en contacto con el dado y presionar la cinta de oblea con el dado hasta una altura de aproximadamente -1000 pm, tras lo cual el dado puede transferirse al sustrato de producto.
La línea vertical punteada al inicio del láser en la sección indica que el láser puede llegar hasta algún punto entre el comienzo del descenso desde la fase de estado listo y la parte inferior de la punzada de la punta de la aguja. Por ejemplo, el láser puede encenderse aproximadamente al 50 % del trayecto de descenso. En algunos casos, al encender el láser temprano, por ejemplo, antes de que la aguja comience a descender, el trazo del circuito puede comenzar a atenuarse antes de entrar en contacto con el dado para formar una unión más fuerte, o además, la oblea de dado puede verse afectada o prepararse durante este tiempo. La fase en la que se enciende el láser puede durar aproximadamente 20 ms (“milisegundos”). En la parte inferior del movimiento de la aguja, cuando el láser está encendido, esa fase puede ser una fase de unión entre el dado y el sustrato de producto. Esta fase de unión puede permitir que el trazo del circuito se adhiera a los contactos del dado, que se endurece rápidamente después de que se apaga el láser. Como tal, el dado se puede unir al sustrato de producto.
La fase de unión puede durar aproximadamente 30 ms. A partir de ese momento, el láser puede apagarse y la aguja puede ascender rápidamente a la fase de estado listo. Por otro lado, el láser puede apagarse antes de que la aguja comience a ascender, o el láser puede apagarse en algún momento durante el ascenso de la punta de la aguja hacia la fase de estado listo. Después del ascenso de la punta de la aguja a la fase de estado listo, la altura de la punta de la aguja puede superarse y rebotar por debajo de la altura de la fase de estado listo con algo de flotabilidad. Si bien parte de la flotabilidad se puede atribuir a la velocidad a la que la punta de la aguja asciende a la fase de estado listo, la velocidad y la flotabilidad pueden ser intencionales para ayudar a retraer la punta de la aguja de una superficie de la cinta de oblea en el caso en el que la aguja haya perforado la cinta de oblea y pueda estar atascada en ella.
Como se ilustra en la Figura 4, el período en el que se apaga el láser puede ser más largo que el período en el que se enciende el láser, donde una velocidad de descenso más lenta puede ayudar a prevenir daños en el dado, y como se mencionó anteriormente, la velocidad de ascenso rápida puede ayudar a extraer la punta de la aguja de la cinta de oblea de manera más efectiva. Sin embargo, como se estableció anteriormente, el período de tiempo que se muestra en la Figura 4 es aproximado, particularmente con respecto a los períodos de inactividad y de estado listo. Por tanto, los valores numéricos asignados a lo largo del borde inferior de la Figura 4 son para referencia y no deben tomarse literalmente, excepto cuando se indique algo diferente.
Ejemplo de sustrato de producto
La Figura 5 ilustra un ejemplo de un sustrato de producto procesado 500. Un sustrato de producto 502 puede incluir una primera parte de un trazo del circuito 504A, que puede funcionar como una terminal de potencia negativa o positiva cuando se le aplica potencia. Una segunda parte del trazo del circuito 504B puede extenderse adyacente a la primera parte del trazo del circuito 504A, y puede actuar como una terminal de potencia positiva o negativa correspondiente cuando se le aplica potencia.
Como se describió anteriormente de manera similar con respecto a la cinta de oblea, con el fin de determinar dónde transportar el sustrato de producto 502 para realizar la operación de transferencia, el sustrato de producto 502 puede tener un código de barras (no se muestra) u otro identificador, que se lee o se detecta de otra manera. El identificador puede proporcionar datos de trazo del circuito al aparato. El sustrato de producto 502 puede además incluir puntos de referencia 506. Los puntos de referencia 506 pueden ser indicadores visuales que se detectan por el sensor de sustrato de producto (por ejemplo, el segundo sensor 246 en la Figura 2) para localizar la primera y segunda partes del trazo del circuito 504A, 504B. Una vez que se detectan los puntos de referencia 506, se puede determinar una forma y posición relativa de la primera y segunda partes de trazo del circuito 504A, 504B con respecto a los puntos de referencia 506 basándose en información preprogramada. Mediante el uso de la información detectada en relación con la información preprogramada, el mecanismo de transporte de sustrato de producto puede transportar el sustrato de producto 502 a la posición de alineación adecuada para la operación de transferencia.
Además, los dados 508 se representan en la Figura 5 como montados entre la primera y la segunda partes del trazo del circuito 504A, 504B. De esta manera, las terminales de contacto eléctrico (no se muestran) de los dados 508 se pueden unir al sustrato de producto 502 durante una operación de transferencia. Por consiguiente, se puede aplicar potencia para que circule entre la primera y la segunda partes del trazo del circuito 504A, 504B y, por lo tanto, alimentar los dados 508. Por ejemplo, los dados pueden ser LED sin empaquetar que se transfirieron directamente desde una cinta de oblea al trazo del circuito en el sustrato de producto 502. Después de esto, el sustrato de producto 502 puede procesarse para completar el sustrato de producto 502 y utilizarse en un circuito u otro producto final. Además, otros componentes de un circuito pueden agregarse por el mismo medio de transferencia o por otros medios para crear un circuito completo, y pueden incluir una lógica de control para controlar los LED como uno o más grupos de alguna forma estática, programable o adaptable.
Ejemplo de sistema de transferencia directa simplificado
Un ejemplo simplificado de una modalidad de un sistema de transferencia directa 600 se ilustra en la Figura 6. El sistema de transferencia 600 puede incluir una computadora personal (PC) 602 (o servidor, dispositivo de entrada de datos, interfaz de usuario, etc.), un almacenamiento de datos 604, un mecanismo de cinta de oblea 606, un mecanismo de sustrato de producto 608, un mecanismo de transferencia 610, y un mecanismo de fijación 612. En la medida en que se ha proporcionado anteriormente una descripción más detallada del mecanismo de cinta de oblea 606, el mecanismo de sustrato de producto 608, el mecanismo de transferencia 610 y el mecanismo de fijación 612, no se repiten detalles específicos sobre estos mecanismos en este documento. Sin embargo, a continuación se realiza una breve descripción de cómo el mecanismo de cinta de oblea 606, el mecanismo de sustrato de producto 608, el mecanismo de transferencia 610 y el mecanismo de fijación 612 se relacionan con las interacciones entre la PC 602 y el almacenamiento de datos 604.
En algunos casos, la PC 602 se comunica con el almacenamiento de datos 604 para recibir información y datos útiles en el proceso de transferencia que consiste en transferir directamente dados desde una cinta de oblea en el mecanismo de cinta de oblea 606 usando el mecanismo de transferencia 610 en un sustrato de producto en el mecanismo de sustrato de producto 608 donde los dados pueden fijarse sobre el sustrato de producto mediante la activación de un láser u otro dispositivo emisor de energía ubicado en el mecanismo de fijación 612. La PC 602 también puede servir como un receptor, compilador, organizador y controlador de los datos que se transmiten desde y hacia cada uno de los mecanismos de cinta de oblea 606, el mecanismo de sustrato de producto 608, el mecanismo de transferencia 610 y el mecanismo de fijación 612. La PC 602 puede recibir además información dirigida de un usuario desde el sistema de transferencia 600.
Se debe tener en cuenta que, si bien la Figura 6 representa flechas de capacidad de movimiento direccional adyacentes al mecanismo de cinta de oblea 606 y el mecanismo de sustrato de producto 608, esas flechas simplemente indican direcciones generales de movilidad, sin embargo, se contempla que tanto el mecanismo de cinta de oblea 606 como el mecanismo de sustrato de producto 608 también puedan moverse en otras direcciones, esto incluye la rotación en plano, cabeceo, alabeo y guiñada, por ejemplo.
Los detalles adicionales de la interacción de los componentes del sistema de transferencia 600 se describen con respecto a la Figura 7 que se encuentra más adelante.
Ejemplo detallado de sistema de transferencia directa
Un esquema de las vías de comunicación entre los elementos respectivos de un sistema de transferencia 700 puede describirse como se hace a continuación.
El sistema de transferencia directa puede incluir una computadora personal (PC) 702 (o servidor, dispositivo de entrada de datos, interfaz de usuario, etc.), que puede recibir mensajes y proporcionar mensajes a un almacenamiento de datos 704. La PC 702 puede comunicarse además con un primer administrador de celdas (ilustrado como “Administrador de celdas 1”) y un segundo administrador de celdas 708 (ilustrado como “Administrador de celdas 2”). Por lo tanto, la PC 702 puede controlar y sincronizar las instrucciones entre el primer administrador de celdas 706 y el segundo administrador de celdas 708.
La PC 702 puede incluir procesadores y componentes de memoria con los cuales se pueden ejecutar las instrucciones para realizar diversas funciones con respecto al primer y segundo administrador de celdas 706, 708, así como al almacenamiento de datos 704. En algunos casos, la PC 702 puede incluir un administrador de proyecto 710 y un definidor de perfil de aguja 712.
El administrador de proyecto 710 puede recibir información del primer y segundo administrador de celda 706, 708 y el almacenamiento de datos 704 para organizar el proceso de transferencia directa y mantener un funcionamiento sin problemas con respecto a la orientación y alineación de sustrato de producto en referencia a la cinta de oblea y los dados sobre esta.
El definidor de perfil de aguja 712 puede contener datos con respecto al perfil de motor de aguja, que pueden usarse para indicar al mecanismo de transferencia con respecto al rendimiento de movimiento de aguja deseado de acuerdo con los dados específicos en la cinta de oblea cargados y el patrón del trazo del circuito en el sustrato de producto. Los detalles adicionales del definidor de perfil de aguja 712 se analizan más adelante en el presente documento.
Haciendo referencia nuevamente al almacenamiento de datos 704, el almacenamiento de datos 704 puede incluir memorias que contienen datos tales como un mapa de dados 714, que puede ser específico de la cinta de oblea cargada en el mecanismo de cinta de oblea. Como se explicó anteriormente, un mapa de dados puede describir las ubicaciones relativas de cada dado en la cinta de oblea y la calidad de esta con el fin de proporcionar una descripción preorganizada de la ubicación de dados específicos. Además, el almacenamiento de datos 704 también puede incluir memorias que contienen archivos CAD del circuito 716. Los archivos CAD del circuito 716 pueden contener datos sobre un patrón de trazo del circuito específico en el sustrato de producto cargado.
El administrador de proyecto 710 puede recibir el mapa de dados 714 y los archivos CAD del circuito 716 del almacenamiento de datos 704, y puede transmitir la información respectiva al primer y segundo administradores de celda 706, 708, respectivamente.
En una modalidad, el primer administrador de celdas 706 puede usar el mapa de dados 714 del almacenamiento de datos 704 a través de un administrador de dados 718. Más específicamente, el administrador de dados 718 puede comparar el mapa de dados 714 con la información recibida por un administrador de sensores 720, y en base a esto, puede proporcionar instrucciones a un administrador de movimiento 722 con respecto a la ubicación de un dado particular. El administrador de sensores 720 puede recibir datos sobre la ubicación real de los dados en la cinta de oblea desde un detector de dados 724. El administrador de sensores 720 también puede indicar al detector de dados 724 que busque un dado particular en una ubicación particular de acuerdo con el mapa de dados 714. El detector de dados 724 puede incluir un sensor tal como el segundo sensor 244 en las Figuras 2A y 2B. Según los datos recibidos de la ubicación real (ya sea una confirmación o una actualización sobre un cambio de posición) de los dados en la cinta de oblea, el administrador de movimiento 722 puede indicar aun primer robot 726 (ilustrado como “Robot 1”) que transporte la cinta de oblea a una posición de alineación con la aguja del mecanismo de transferencia.
Al llegar a la ubicación indicada, el primer robot 726 puede comunicar la finalización de su movimiento a un administrador de panel de control de aguja 728. Además, el administrador de panel de control de aguja 728 puede comunicarse directamente con la PC 702 para coordinar la ejecución de la operación de transferencia. En el momento de la ejecución de la operación de transferencia, la PC 702 puede indicar al administrador de panel de control de aguja 728 que active el accionador de aguja/la aguja 730, haciendo que la aguja realice un movimiento de acuerdo con el perfil de aguja cargado en el definidor de perfil de aguja 712. El administrador del panel de control de aguja 728 también puede activar el control láser/láser 732, haciendo que el láser emita un haz hacia el sustrato de producto cuando la aguja presiona un dado a través de la cinta de oblea para ejecutar la operación de transferencia. Como se indicó anteriormente, la activación del control láser/láser 732 puede ocurrir antes, simultáneamente, durante o después de la activación, o incluso de la activación completa, del movimiento de la aguja.
Por consiguiente, el primer administrador de celda 706 puede pasar a través de múltiples estados que incluyen: determinar adónde indicarle al primer robot 726 que se dirija; indicarle al primer robot 726 que se dirija a la ubicación determinada; encender la aguja; activar el dispositivo de fijación; y reiniciar.
Antes de la ejecución de la operación de transferencia, el administrador de proyecto 710 puede transmitir los datos de los archivos CAD del circuito 716 al segundo administrador de celda 708. El segundo administrador de celda 708 puede incluir un administrador de sensores 734 y un administrador de movimiento 736. Mediante el uso de los archivos CAD del circuito 716, el administrador de sensores 734 puede indicar al sensor de alineación del sustrato 738 que encuentre los puntos de referencia en el sustrato de producto y, así detecte y oriente el sustrato de producto de acuerdo con la ubicación del trazo del circuito en este. El administrador de sensores 734 puede recibir confirmación o información de ubicación actualizada del patrón de trazo del circuito en el sustrato de producto. El administrador de sensores 734 puede coordinarse con el administrador de movimiento 736 para proporcionar instrucciones a un segundo robot 740 (ilustrado como “Robot 2”) para transportar el sustrato de producto a una posición de alineación (es decir, una posición de fijación de transferencia) para la ejecución de la operación de transferencia. Por lo tanto, los archivos CAD del circuito 716 pueden ayudar al administrador de proyecto 710 a alinear el sustrato de producto con respecto a la cinta de oblea de modo que los dados pueden transferirse con precisión al trazo del circuito sobre esta.
Por consiguiente, el segundo administrador de celda 708 puede pasar a través de múltiples estados que incluyen: determinar adónde indicarle al segundo robot 740 que se dirija; indicarle al segundo robot 740 que se dirija a la ubicación determinada; y reiniciar.
Se entiende que son posibles las vías de comunicación adicionales y alternativas entre todos o menos que todos los diversos componentes del sistema de transferencia directa 700 descritos anteriormente.
Ejemplo de método de transferencia directa
En la Figura 8 se ilustra un método 800 para ejecutar un proceso de transferencia directa, en el que uno o más dados se transfieren directamente desde una cinta de oblea a un sustrato de producto. Las etapas del método 800 descrito en el presente documento pueden no estar en ningún orden particular y, como tal, pueden ejecutarse en cualquier orden satisfactorio para lograr un estado de producto deseado. El método 800 puede incluir una etapa de cargar los datos del proceso de transferencia a una PC y/o un almacenamiento de datos 802. Los datos del proceso de transferencia pueden incluir datos tales como datos de mapa de dados, datos de archivos CAD del circuito y datos de perfil de aguja.
Una etapa de cargar una cinta de oblea a un mecanismo de transporte de cinta de oblea 804 también puede incluirse en el método 800. La carga de la cinta de oblea al mecanismo de transporte de cinta de oblea puede incluir controlar el mecanismo de transporte de cinta de oblea para que se mueva a una posición de carga, que también se conoce como una posición de extracción. La cinta de oblea se puede asegurar en el mecanismo de transporte de cinta de oblea en la posición de carga. La cinta de oblea se puede cargar de manera que los dados del semiconductor estén orientados hacia abajo en dirección al mecanismo de transporte de sustrato de producto.
El método 800 puede incluir además una etapa de preparación de sustrato de producto para cargarlo al mecanismo de transporte de sustrato de producto 806. La preparación de sustrato de producto puede incluir una etapa de impresión serigráfica de un trazo del circuito en el sustrato de producto de acuerdo con el patrón de los archivos CAD que se cargan en la PC o el almacenamiento de datos. Además, los puntos de referencia pueden imprimirse sobre el sustrato de circuito para ayudar en el proceso de transferencia. El mecanismo de transporte de sustrato de producto puede controlarse para moverse a una posición de carga, que también se conoce como posición de extracción, mientras que el sustrato de producto puede cargarse en el mecanismo de transporte de sustrato de producto. El sustrato de producto puede cargarse de modo que el trazo del circuito se oriente hacia los dados en la oblea. En algunos casos, por ejemplo, el sustrato de producto puede suministrarse y colocarse en la posición de carga mediante un transportador (no se muestra) u otro mecanismo automatizado, como en el estilo de una línea de ensamblaje. Alternativamente, el sustrato de producto puede ser cargado manualmente por un operador.
Una vez que el sustrato de producto está correctamente cargado en el mecanismo transportador de sustrato de producto en la cinta de oblea se carga correctamente en el mecanismo transportador de cinta de oblea, se puede ejecutar un programa para controlar la transferencia directa de los dados desde la cinta de oblea al trazo del circuito de sustrato de producto a través de la PC para comenzar la operación de transferencia directa 808. Los detalles de la operación de transferencia directa se describen a continuación.
Ejemplo de método de operación de transferencia directa
Un método 900 de operación de transferencia directa para lograr que los dados se transfieran directamente desde la cinta de oblea (u otros dados de sujeción de sustrato, también llamados “sustrato de dado” para una descripción simplificada de la Figura 9) al sustrato de producto se ilustra en la Figura 9 . Las etapas del método 900 descrito en el presente documento pueden no estar en ningún orden particular y, como tal, pueden ejecutarse en cualquier orden satisfactorio para lograr un estado de producto deseado.
Para determinar qué dados colocar sobre el sustrato de producto y dónde colocar los dados sobre el sustrato de producto, la PC puede recibir información con respecto a la identificación de sustrato de producto y la identificación del sustrato del dado que contiene los dados que se van a transferir 902. Esta entrada puede ser ingresada manualmente por un usuario, o la PC puede enviar una solicitud a los administradores de celda que tengan el control, respectivamente, del sensor de alineación de sustrato de producto y del detector de dados. La solicitud puede indicar al sensor que escanee el sustrato cargado en busca de un marcador de identificación, como un código de barras o un código QR; y/o la solicitud puede indicar al detector que escanee el sustrato del dado cargado en busca de un marcador de identificación, como un código de barras o un código QR.
Mediante el uso de la entrada de identificación de sustrato de producto, la PC puede consultar el almacenamiento de datos u otra memoria para hacer coincidir los marcadores de identificación respectivos de sustrato de producto y el sustrato de dados y recuperar los archivos 904 de datos asociados. En particular, la PC puede recuperar un archivo CAD del circuito asociado con el sustrato de producto que describe el patrón de trazo del circuito en el sustrato de producto. El archivo CAD del circuito puede contener además datos tales como el número, las posiciones relativas y el requisito de calidad respectivo de los dados que se van a transferir al trazo del circuito. Asimismo, la PC puede recuperar un archivo de datos de mapa de dado asociado con el sustrato de dado que proporciona un mapa de las ubicaciones relativas de los dados específicos en el sustrato de dado.
En el proceso de ejecutar una transferencia de un dado al sustrato de producto, la PC puede determinar la orientación inicial de sustrato de producto y el sustrato de dado en relación con el mecanismo de transferencia y el mecanismo de fijación 906. En la etapa 906, la PC puede indicar al sensor de alineación del sustrato que localice puntos de referencia en el sustrato de producto. Tal como se trató anteriormente, los puntos de referencia pueden usarse como marcadores de referencia para determinar la ubicación relativa y la orientación del trazo del circuito sobre el sustrato de producto. Además, la PC puede indicar al detector de dados que ubique uno o más puntos de referencia en el sustrato de dados para determinar el despliegue de los dados.
Una vez que se determina la orientación inicial de sustrato de producto y el sustrato de dado, la PC puede instalar el sustrato de producto respectivo y los mecanismos de transporte del sustrato de dado para orientar el sustrato de producto y el sustrato de dado, respectivamente, en una posición de alineación con el mecanismo de transferencia y el mecanismo de fijación 908.
La etapa de alineación 908 puede incluir determinar la ubicación de la parte de trazo del circuito a la que se va a transferir un dado 910, y donde está ubicada la parte con respecto a la posición de fijación de transferencia 912. Se puede considerar que la posición de fijación de transferencia es el punto de alineación entre el mecanismo de transferencia y el mecanismo de fijación. Basándose en los datos determinados en las etapas 910 y 912, la PC puede indicarle al mecanismo de transporte de sustrato de producto que transporte el sustrato de producto para alinear la parte de trazo del circuito a la que se va a transferir un dado con la posición de fijación de transferencia 914.
La etapa de alineación 908 puede incluir además determinar qué dado en el sustrato de dado se transferirá 916 y dónde se ubica el dado con relación a la posición de fijación de transferencia 918. Basándose en los datos determinados en las etapas 916 y 918, la PC puede activar el mecanismo de transporte de cinta de oblea para transportar el sustrato de dado para alinear el dado que se va a transferir con la posición de fijación de transferencia 920.
Una vez que el dado que se va a transferir del sustrato de dado y la parte de trazo del circuito al que se va a transferir un dado se alinean con el mecanismo de transferencia y el mecanismo de fijación, se pueden activar la aguja y el dispositivo de fijación (por ejemplo, láser) 922 para efectuar la transferencia de dado desde el sustrato de dado al sustrato de producto.
Después de que se transfiere un dado, la PC puede determinar si se deben transferir dados adicionales 924. En el caso de que se deba transferir otro dado, la PC puede volver a la etapa 908 y realinear el producto y los sustratos de dado según corresponda para una operación de transferencia posterior. En el caso de que no se transfiera otro dado, el proceso de transferencia 926 finaliza.
Ejemplo de sistema de línea de ensamblaje/transportador de transferencia directa
En un ejemplo descrito con respecto a la Figura 10, varios de los componentes del aparato de transferencia directa descrito anteriormente se puede implementar en un sistema de línea de ensamblaje/transportador 1000 (en adelante “sistema transportador”). En particular, las Figuras 2A y 2B representan el sustrato 210 del producto sostenido por el marco transportador de sustrato de producto 214 y tensado por el marco tensor de sustrato de producto 216. Como alternativa a asegurar un marco transportador de sustrato de producto 214 en un área confinada mediante un sistema de motores, rieles y engranajes como se indica con respecto al aparato 200, la Figura 10 ilustra el marco del transportador de sustrato de producto 214 siendo transportado a través del sistema transportador 1000 en el que el sustrato de producto pasa por un proceso de estilo de línea de ensamblaje. Como medio real de transporte entre las operaciones que se realizan en el sustrato de producto que se transporta, el sistema transportador 1000 puede incluir una serie de pistas, rodillos y correas 1002 y/u otros dispositivos de manipulación para transportar secuencialmente múltiples marcos transportadores de sustrato de producto 214, cada uno con un sustrato de producto.
En algunos casos, las estaciones de operación del sistema transportador 1000 pueden incluir una o más estaciones de impresión 1004. A medida que los sustratos de producto en blanco se transportan a la o las estaciones de impresión 1004, se puede imprimir un trazo del circuito sobre estos. En el caso de que haya múltiples estaciones de impresión 1004, las múltiples estaciones de impresión 1004 pueden disponerse en serie y pueden configurarse para realizar una o más operaciones de impresión cada una para formar un trazo del circuito completo.
Además, en el sistema transportador 1000, el marco transportador de sustrato de producto 214 puede transportarse a una o más estaciones de transferencia de dado 1006. En el caso de que haya múltiples estaciones de transferencia de dado 1006, las múltiples estaciones de transferencia de dado 1006 pueden disponerse en serie y pueden configurarse para realizar una o más transferencias de dado cada una. En la o las estaciones de transferencia, los sustratos del producto pueden tener uno o más dados transferidos y fijados a este mediante una operación de transferencia mediante el uso de una o más de las modalidades del aparato de transferencia directa descritas en este documento. Por ejemplo, cada estación de transferencia 1006 puede incluir un mecanismo de transporte de cinta de oblea, un mecanismo de transferencia y un mecanismo de fijación. En algunos casos, se puede haber preparado previamente un trazo del circuito sobre el sustrato de producto y, como tal, el sustrato de producto se puede transportar directamente a una o más estaciones de transferencia 1006.
En las estaciones de transferencia 1006, el mecanismo de transporte de cinta de oblea, el mecanismo de transferencia, y el mecanismo de fijación pueden estar alineados con respecto al marco transportador de sustrato de producto transportado 214 al entrar en la estación. En esta situación, los componentes de la estación de transferencia 1006 puede realizar repetidamente la misma operación de transferencia en la misma posición relativa en cada sustrato de producto cuando los múltiples sustratos de producto se transportan a través del sistema transportador 1000.
Además, el sistema de transporte 1000 puede incluir además una o más estaciones de acabado 1008 al que se puede transportar el sustrato de producto para realizar el procesamiento final. El tipo, la cantidad y la duración del procesamiento final pueden depender de las características del producto y de las propiedades de los materiales utilizados para elaborar el producto. Por ejemplo, el sustrato de producto puede recibir un tiempo de curado adicional, un recubrimiento protector, componentes adicionales, etc., en la o las estaciones de acabado 1008.
Segundo ejemplo de modalidad de un aparato de transferencia directa
En otra modalidad de un aparato de transferencia directa, como se ve en las Figuras 11A y 11B, se puede formar una “cuerda ligera”. Aunque muchas de las características del aparato 1100 pueden seguir siendo sustancialmente similares a las del aparato 200 de las Figuras 2A y 2B, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 1102, como se muestra en las Figuras 11A y 11B, pueden configurarse para transportar un sustrato de producto 1104 que es diferente al sustrato de producto 212. Específicamente, en las Figuras 2A y 2B, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 incluye el marco transportador 214 y el marco tensor 216, que aseguran el sustrato de producto 212 en forma de lámina que se encuentra tensionado. En la modalidad de las Figuras 11A y 11B, sin embargo, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 1102 puede incluir un sistema de carrete de sustrato de producto.
El sistema de carrete de sustrato de producto puede incluir uno o dos carretes de trazo del circuito 1106 que están enrollados con un “circuito de cuerdas”, que puede incluir un par de cuerdas o cables conductores enrollados adyacentes como el sustrato de producto 1104. En un caso con un solo carrete, el carrete 1106 puede estar ubicado en un primer lado de la posición de transferencia, y el par de cuerdas conductoras (1104) se pueden enrollar alrededor del único carrete 1106. Alternativamente, puede haber dos carretes de trazo del circuito 1106 ubicados en el primer lado de la posición de transferencia, donde cada carrete 1106 contiene una sola hebra del circuito de cuerdas y las hebras se juntan para pasar a través de la posición de transferencia. Independientemente de si se implementan un carrete 1106 o dos carretes 1106, el proceso de transferencia de dado para formar el circuito de cuerda puede ser sustancialmente similar en cada caso. En particular, las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104 se pueden enhebrar desde el o los carretes 1106 a través de la posición de transferencia y se pueden suministrar aun dispositivo de acabado 1108. En algunos casos, el dispositivo de acabado 1108 puede ser: un dispositivo de revestimiento para recibir un revestimiento protector, por ejemplo, de un plástico translúcido o transparente; o un aparato de curado, que puede terminar de curar el circuito de cuerda como parte del procesamiento final del producto. Además, o alternativamente, el circuito de cuerda puede suministrarse a otro carrete, que puede enrollar el circuito de cuerda en este antes del procesamiento final del circuito de cuerda. A medida que las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104 se tiran a través de la posición de transferencia, el mecanismo de transferencia 206 puede accionarse para realizar un movimiento de aguja (como se describió anteriormente) para transferir los dados 220 a las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104 de modo que las terminales de contacto eléctrico de los dados 220 se coloquen, respectivamente, en las cuerdas adyacentes, y el mecanismo de fijación 208 pueda accionarse para fijar los dados 220 en su posición.
Además, el aparato 1100 puede incluir rodillos tensores 1110 sobre los cuales las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104 se pueden apoyar y tensar adicionalmente.
Por tanto, los rodillos tensores 1110 pueden ayudar a mantener la tensión en el circuito de cuerda formado para mejorar la precisión de transferencia del dado.
En la Figura 11B, los dados 220 se representan como habiendo sido transferidos a las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104, uniendo así (en cierta medida) las cuerdas conductoras de sustrato de producto 1104 y formando un circuito de cuerda.
Tercer ejemplo de modalidad de un aparato de transferencia directa
En otra modalidad de un aparato de transferencia directa, como se ve en la Figura 12, el aparato 1200 puede incluir un mecanismo de transporte de cinta de oblea 1202. En particular, en lugar del marco transportador de cinta de oblea 222 y el marco tensor 224 mostrados en las Figuras 2A y 2B, el mecanismo de transporte de cinta de oblea 1202 puede incluir un sistema de uno o más carretes 1204 para transportar los dados 220 a través de la posición de transferencia del aparato 1200 para transferir los dados a un solo sustrato. En particular, cada carrete 1204 puede incluir un sustrato 1206 formado como una tira alargada, continua y estrecha que tiene dados 220 unidos consecutivamente a lo largo de la tira.
En el caso de que se utilice un solo carrete 1204, una operación de transferencia puede incluir transportar el sustrato de producto 210 a través del mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 sustancialmente como se describió anteriormente, utilizando motores, pistas y engranajes. Sin embargo, el mecanismo de transporte de cinta de oblea 1202 puede incluir un mecanismo sustancialmente estático, en el que, mientras que los dados 220 pueden suministrarse continuamente a través de la posición de transferencia desenrollando el sustrato 1206 del carrete 1204, el carrete 1204 en sí mismo permanece en una posición fija. En algunos casos, la tensión del sustrato 1206 puede mantenerse con fines de estabilidad mediante los rodillos tensores 1208 y/o un carrete tensor 1210, que puede estar dispuesto en un lado del aparato 1200 opuesto al carrete 1204. El carrete tensor 1210 puede enrollar el sustrato 1206 después de que se hayan transferido los dados. Alternativamente, la tensión se puede mantener mediante cualquier otro medio adecuado para asegurar el sustrato 1206 con el fin de ayudar a tirar de él cuando se encuentra en la posición de transferencia después de cada operación de transferencia para que se desplace a través de los dados 220.
En una modalidad en la que se utilizan múltiples carretes 1204, cada carrete 1204 puede disponerse lateralmente adyacente a otros carretes 1204. Cada carrete 1204 puede acoplarse con un mecanismo de transferencia 206 específico y un mecanismo de fijación 208 específico. En este caso, cada conjunto respectivo de mecanismos de transferencia y mecanismos de fijación puede disponerse con respecto al sustrato de producto 210 de manera que se puedan colocar múltiples dados en múltiples ubicaciones en el mismo sustrato de producto 210 simultáneamente. Por ejemplo, en algunos casos, las respectivas posiciones de transferencia (es decir, la alineación entre un mecanismo de transferencia y un mecanismo de fijación correspondiente) puede ser en línea, desviada o escalonada para adecuarse a varios patrones de trazo del circuito.
Independientemente de si se implementa un carrete 1204 o múltiples carretes 1204, la operación de transferencia de dado puede ser relativamente similar a la operación de transferencia descrita anteriormente con respecto al primer ejemplo de modalidad del aparato de transferencia directa 200. Por ejemplo, el sustrato de producto 210 puede transportarse a una posición de transferencia (posición de fijación del dado) de la misma manera que se describió anteriormente a través del mecanismo de transporte 202 de sustrato de producto, el mecanismo o mecanismos de transferencia 206 pueden realizar un movimiento de aguja para transferir el dado 220 desde el dado del sustrato 1206 al sustrato de producto 210, y el mecanismo de fijación 208 puede accionarse para ayudar a fijar el dado 220 al sustrato de producto 210.
Obsérvese que en una modalidad con múltiples carretes 1204, un patrón de trazo del circuito puede ser tal que no todos los mecanismos de transferencia necesiten activarse simultáneamente. Por consiguiente, se pueden accionar de forma intermitente múltiples mecanismos de transferencia a medida que el sustrato de producto se transporta a varias posiciones para su transferencia.
Cuarto ejemplo de modalidad de un aparato de transferencia directa
La Figura 13 representa una modalidad de un aparato de transferencia directa 1300. Como se ve en las Figuras 2Ay 2B, el mecanismo de transporte de sustrato de producto 202 puede estar dispuesto junto al mecanismo de transporte de la cinta de oblea 204. Sin embargo, hay un espacio entre los mecanismos de transporte 202, 204 en el que puede disponerse un mecanismo de transferencia 1302 para efectuar la transferencia de los dados 220 desde la cinta de oblea 218 hasta el sustrato de producto 210.
El mecanismo de transferencia 1302 puede incluir un collar 1304 que toma los dados 220, de a uno o más por vez, de la cinta de oblea 218 y gira alrededor de un eje A que se extiende a través del brazo 1306. Por ejemplo, la Figura 13 representa la cinta de oblea 218 orientada hacia el sustrato de producto 210 de manera que el collar 1304 puede pivotar 180 grados alrededor del punto de pivote 1308 (ver flechas de pivote direccionales) entre la superficie portadora del dado de la cinta de oblea 218 y la superficie de transferencia de sustrato de producto 210. Es decir, la dirección de extensión del collar 1304 pivota en un plano que es ortogonal a la superficie o plano de transferencia tanto de la cinta de oblea 218 como de sustrato de producto 210. Alternativamente, en algunas modalidades, la estructura del brazo del collar puede disponerse para pivotar entre dos superficies paralelas, y el brazo del collar puede pivotar a lo largo de un plano paralelo. Por lo tanto, cuando se orienta hacia a la cinta de oblea 218, el collar 1304 puede tomar el dado 220 y luego pivotar inmediatamente hacia la superficie de sustrato de producto 210 para estar en línea con el mecanismo de fijación 208. El collar 1304 luego libera el dado 220 para transferir el dado 220 para que se fije al trazo del circuito 212 en el sustrato de producto 210.
En algunos casos, el mecanismo de transferencia 1302 puede incluir dos o más collares (no se muestran) que se extienden desde el brazo en diferentes direcciones. En tal modalidad, los collares se pueden indexar rotativamente 360 grados a través de las ubicaciones de tope del collar y seleccionar y transferir un dado cada vez que un collar pasa la cinta de oblea 218.
Además, uno o más collares 1304 pueden tomar y liberar los dados 220 de la cinta de oblea usando presión de vacío positiva y negativa a través del collar 1304.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (200) que comprende:
un primer marco (224) configurado para sujetar una cinta de oblea (218) que tiene un primer lado y un segundo lado, donde se dispone una pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) en el primer lado de la cinta de oblea (218);
un segundo marco (216) configurado para contener un sustrato de producto (210) que tiene un trazo del circuito en él, de manera que el trazo del circuito (212) se dispone frente a la pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) en la cinta de oblea (218) cuando se sujeta por el primer marco (224);
una aguja (226) dispuesta de modo de ser adyacente al segundo lado de la cinta de oblea (218) cuando se sujeta por el primer marco (224), una longitud de la aguja (226) que se extiende en una dirección hacia la cinta de oblea (218);
un accionador de aguja (228) conectado a la aguja (226) para mover la aguja (226) a una posición de transferencia de dado en la que la aguja (226) presiona en el segundo lado de la cinta de oblea, cuando se sujeta por el primer marco (224) para poner en contacto un dado de dispositivo semiconductor de la pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) con el trazo del circuito (212) sobre el sustrato de producto (210), sostenido por el segundo marco (216),
caracterizado porque:
el segundo marco (216) incluye un primer miembro de sujeción (216a) y un segundo miembro de sujeción (216b) configurados para sujetar entre ellos un sustrato de producto que tiene un trazo de circuito (212); y un láser (236) que se proporciona apuntando hacia una parte del sustrato de producto (210) cuando lo sostiene el segundo marco (216), que corresponde a la posición de transferencia en la que el dado de dispositivo semiconductor se pone en contacto con el trazo del circuito (212) para aplicar energía al trazo del circuito (212) para fijar el dado de dispositivo semiconductor al trazo del circuito (212);
en donde el láser (236) se coloca dentro del aparato (200) de modo que la energía del láser (236) puede ser aplicada directamente sobre el sustrato de producto (210) durante una operación de transferencia.
2. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un controlador acoplado de manera comunicativa al primer marco (224) y al segundo marco (216), donde el controlador incluye una memoria que tiene instrucciones que, cuando se ejecutan, provocan:
que el primer marco (224) se oriente de manera que el dado de dispositivo semiconductor en la cinta de oblea (218) esté alineado con la posición de transferencia; y
el segundo marco (216) esté orientado de manera que la parte del sustrato de producto (210) esté alineada con la posición de transferencia.
3. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
un primer sensor óptico (244) colocado cerca del accionador de aguja (228), separado del accionador de aguja (228) por una distancia de entre 2.54 y 12.7 cm, para detectar la posición de un dado específico con respecto a la posición de transferencia; y
un segundo sensor óptico (246) posicionado adyacente al primer marco (224) para detectar una posición del trazo del circuito (212) con respecto a la posición de transferencia.
4. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el segundo marco (216) sostiene un sustrato de producto (210) con un trazo del circuito sobre este (212) y el láser (236) está diseñado para emitir energía en forma de luz, que tiene una longitud de onda preseleccionada, donde dicha longitud de onda de la luz se selecciona de modo que la luz sea absorbida por el trazo del circuito (212) sin ser absorbida por el sustrato de producto (210).
5. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una estructura de soporte de cinta de oblea (230) que incluye una parte de base perforada (234) dispuesta adyacente a una superficie del segundo lado de la cinta de oblea (218), la estructura de soporte de cinta de oblea (230) está dispuesta y alineada con respecto a la aguja (226) y el accionador de aguja (228) de manera que la aguja se mueve libremente a través de una perforación en la parte de base para alcanzar la cinta de oblea (218).
6. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el primer marco (224) sostiene una cinta de oblea (218) que tiene un primer lado, un segundo lado y una pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) dispuestos en el primer lado de la cinta de oblea (218), y en donde un ancho de un extremo de la aguja (226) que contacta con un dispositivo de dado durante una operación de transferencia tiene un tamaño igual al ancho de la pluralidad de dados de dispositivos semiconductores (220) que se van a transferir.
7. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el láser (236) se posiciona debajo del segundo marco
8. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un soporte de sustrato de producto (238) que está dispuesto entre el láser (236) y la superficie inferior del sustrato de producto (210).
9. El aparato (200) según la reivindicación 8, en donde el soporte del sustrato de producto (238) comprende una abertura en un extremo de base de este (240) y una abertura en un extremo superior de este (242).
10. El aparato (200) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el soporte del sustrato de producto (238) comprende además una estructura adaptada para asegurar una lente.
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