JP6246280B2 - 基板に未格納チップを実装するための配置機械および方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して電子部品製造の技術分野に関する。本発明は、特に、電子部品製造の範囲内における未格納チップを取り扱うための配置機械および方法に関し、電子部品は、それぞれハウジング内にパッケージ化された少なくとも１つのチップと、適切な電気接続接点とを有し、電気接続接点によってパッケージ化されたチップは、電気接触することができる。

格納された電子部品を製造する場合、未格納（半導体）チップ、または「ベアダイ」として知られるものが基板上に配置される。"embedded Wafer Level Package"（ｅＷＬＰ）プロセスとして知られる技術範囲において、１パッケージごとに１または複数のチップがこの目的のために、基板上に配置された接着剤フィルムの上に活性側を下にした状態で配置される。多数の下に置いたチップは、プラスチック製の化合物を用いてポッティングされ、これがハウジングを構成する。そして、全体をポッティングされた製品は、高圧で焼成され、基板または接着剤フィルムから解放される。以下の工程ステップにおいて、チップは、接触され、場合によっては電気的に接続され、電気接続接点として働くはんだボールが適用される。端部において、全体処理済ポッティング済製品は、個々の部品に切断されるか、そうでなければ分離される。

より具体的には、ｅＷＬＰは、電気接続接点がチップから人工的に製造され、化合物がポッティングされたウェハー上に作られた集積回路のためのハウジングモデルである。したがって、ハウジングを形成するために必要な全ての処理ステップは、人工的なウェハー上で実行される。「ワイヤーボンディング」として知られるものを使用する従来のハウジング技術と比較して、優れた電気特性および熱特性有するきわめて小さく、かつ平らなハウジングを特に低い製造費用で製造することが可能となる。この技術により、部品は、例えばボールグリッド配列（ＢＧＡ）として作ることができる。

マイクロエレクトロニクスにおいて既知のさらになる集積手法は、システム−イン−パッケージ（ＳｉＰ）モジュールとして知られる製造方法である。ＳＩＰプロセスの場合、受動部品および能動部品およびまたさらなる部品は、複数の（半導体）チップから作られ、これらのチップは、配置工程によって基板へ配置され、基板は、例えばエポキシプリント回路基板材料、接着フィルムまたは金属フォイルとすることができる。そして配置されたチップは、既知の構造および接続技術によってＩＣパッケージと呼ばれることが多いハウジング内で結合される。個々のチップ間の必要な電気接続は、例えばボンドワイヤーによって提供されることができ、チップの側縁の導電薄膜またはフィードスルーなどの他の接続原理もまた可能である。

なおも未格納のチップは、ｅＷＬＰプロセスの範囲内で処理されるか、またはＳＩＰモジュール製造の場合は、既知の表面実装技術を比較して、通常（変更された）配置機械によって処理される。このタイプの配置機械は、配置ヘッドを有し、これによってチップは、該当する基板の所定の配置位置に配置される。ここで、配置の位置精度に対する要求は、特に高い。位置精度または配置精度は、１５μｍ／３σであり、さらなる正確さがｅＷＬＰプロセスおよびＳＩＰモジュール製造の両方に現在要求される。ここでσ（シグマ）は、配置位置の標準偏差である。電子部品の小型化が進むことにより、将来、配置精度に対する大きな要求が求められることが予想される。

ｅＷＬＰおよびＳＩＰモジュール両方の製造において、きわめて大量のチップが効率性のために比較的大きな面積の基板に配置される。ここで、基板はまた、非常に長い時間をかけて配置プロセスのコースの間移送方向に沿って移動する必要があるほど大きいか長くすることができる。該当する場合、特に長い基板の場合、当該配置機械の配置領域において時計回りの配置がまた必要となる。ここで、実装される基板の異なる部品は、連続して配置領域に導入され（場合によっては一定の空間の重なりを伴って）、そこでチップが装備される。この点において、大きい、または長い基板によって、高い配置精度を守ることがさらに難しくなっていることは明らかである。

本発明の目的は、大きい基板を使用しても特に高い配置精度を可能にするような、基板に未格納半導体チップを実装するための配置機械および方法を明示することである。

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の好都合な実施形態は、従属請求項に記載される。

本発明の第１態様によると、基板に未格納チップを実装するための配置機械が示され、この機械は、特に硬化ポッティング化合物を含むハウジング内に配置された少なくとも１つのチップをそれぞれ有する電子部品を製造するために特に、使用することができる。記載される配置機械は、（ａ）シャーシ、（ｂ）多数のチップを有するウェハーを供給するための供給装置であって、シャーシに取り付けられた供給装置、（ｃ）シャーシに取り付けられたリフト装置、（ｄ）実装される基板を受容するための基板受容装置であって、リフト装置に取り付けられ、リフト装置によってｚ方向に沿ってシャーシに対して移動することができる基板受容装置、および（ｅ）供給されたウェハーからチップをピックアップし、ピックアップされたチップを受容された基板の所定の配置位置へ配置するための配置ヘッドを有する。本発明によると、基板受容装置は、（ｄ１）基板受容装置の少なくとも上部を構成する一体の支持部材であって、実装される基板を一体の支持部材の上に載置することができる、一体の支持部材、および（ｄ２）移送方向に沿って一体の支持部材の上側の基板を移送するための移送装置を有する。移送装置は、一体の支持部材の上側において一体の支持部材に空間的に一体化されている。

記載される配置機械は、基板受容装置の一体の支持部材への移送機能（記載の移送装置によって提供される）の統合によって、基板受容装置および特に一体の支持部材が、移送装置の幅より大きい、移送方向に垂直の空間寸法（以降、幅と呼ばれる）を有することができるということに基づいている。実装される基板が一体の支持部材の幅より小さい幅を有するため、少なくとも一体の支持部材の縁部分になおも利用可能な空間または余地があり、この場所または空間マーキングを一体の支持部材の表面に適用することができる。好ましく対称な配置により、特定の場合に（実装される基板が一体の支持部材よりも狭い）、移送方向に対して垂直に互いに離れた一体の支持部材の２つの縁部分において移送装置の左右の支持部材に明確な可視マーキングを適用することができる。配置されたチップの正確な視覚位置決定のための参照マーカーとして、または同様に配置された特別な較正モジュールの配置機械の較正のときに、好ましくガラスから製造されるこのようなマーキングを使用することができる。このような較正モジュールは、例えば、形および／または大きさに関して配置されるチップと同化するセラミックまたはガラスモジュールとすることができる。

より具体的には、記載の移送装置の統合により、移送方向に対して基板受容装置および特に一体の支持部材の左右に配置された２つの移送レールを有する移送装置を設ける必要がなくなる。高い配置精度を保証するために、マーキングの光学測定が必要である場合、これらのマーキングは、実装される基板の左および／または右の一体の支持部材に適用することができる。したがって移送方向に対して、実装される基板の前および／または後ろでマーキングを使用する必要はない。記載の配置機械によって、一体の支持部材に適用されるマーキングに関して、挿入されるチップの位置の正確な目視検査を省略することなく、部品は、原則として無限の長さの基板に好都合に配置することができる。

一体の支持部材は、実装される基板を平らに配置することができるように好ましく形成される。これは、基板の下面全体が平らに載置されなければならないという意味ではない。むしろ、特に一体化した移送装置においては、好ましくは、一体の支持部材の上側の小さい部分は、実装される基板の下面に当接できない。それにもかかわらず、実装される基板が一体の支持部材に適宜大面積で載置されることにより、多数のチップが配置される配置作業の間、一体の支持部材に対して実装される基板がゆがむことを防ぐことが可能となる。実装される基板を一体の支持部材に十分に平らに固定することが保証されるということがどんな場合にも言える。実装される基板の空間的ゆがみがなくなるか、または少なくとも大きく減少することにより、特に高い配置精度を保証することができる。

記載のリフト装置によって、実装される基板の厚さが変化しても、当該配置平面の均一な垂直位置を保証することができ、これはさらに高い配置精度を導く。これはまた時々必要である、特別な較正板の面に対する配置機械の較正時においても当てはまり、較正板は、上側に多数の非常に正確に適用されたマーキングを有し、その上に特別な較正モジュールが既知の方法で配置、または置かれている。より具体的には、しばしば「マッピング板」と呼ばれるこのタイプの較正板は、その表面を介して、意図された配置面へ正確に上昇または降下させることができる。したがって配置機械の較正を特に高い精度で実行することができ、それは、その後基板にチップが実装される場合に特に高い配置精度につながる。

例示的な実施形態によると、配置ヘッドは、それぞれチップを一時的に受容するための複数の保持装置を有することができる。多数の配置ヘッドと言われるものを使用することは、非常に短い時間内で供給装置から配置ヘッドによって複数のチップが収容され、この複数のチップを協同で配置領域へ移送することができ、基板の所定の配置位置に配置することができるという利点を有する。このようにして、基本的な配置ヘッドを有するだけの配置機械と比較すると、記載の配置機械の配置効率は大幅に上昇する。

本明細書において、「取り付けられた」と言う語句は、配置機械の第１構成要素が配置機械の第２構成要素に直接または間接的に取り付けられ得るという意味に理解されるべきであるということを留意すべきである。直接の「取り付け」は、取り外し可能な固定、または取り外し不可能な固定を含むことができ、取り外し不可能な固定はまた、典型的にはネジまたはリベットなどの少なくとも１つの持続的な締め付け手段の取り外しによってのみ当該２つの構成要素を互いに分離することができることを意味する。「取り付けられた」とは、当該構成要素が固定の方法で、あるいは、また互いに対して変位自在に配置されることを意味する。

また、本明細書において、「電子部品」という語句は、（ａ）チップ、（ｂ）チップを囲むハウジング、および（ｃ）チップのための適切な電気接続接点を有する格納された電子部品という意味に特に理解されるべきであるということを留意すべきである。「電子部品」は、例えば通常表面実装デバイス（ＳＭＤ）部品と呼ばれる表面実装を意図した部品とすることができる。一方、本明細書において、「チップ」という語句は、加工された半導体ウェハーから分離されることによって作られた未格納半導体プレート（ベアダイ）という意味に特に理解されるべきである。

例示的な実施形態によると、配置機械はまた、同様にシャーシに取り付けられた「表面」位置決めシステムを有することができる。そして、位置決めシステムは、（ａ）シャーシに対して固定的に配置された第１部品、（ｂ）第１部品に対して所定の第１方向に沿って移動可能な第２部品、および（ｃ）第２部品に対して所定の第２方向に沿って移動可能な第３部品を有する。配置ヘッドは、第３部品に固定される。第１方向は、第２方向に対して斜めである。ここで、「斜め」という語句は、２つの方向が任意の非平行な向きであるという意味に理解されるべきである。

第１部品および第２部品に割り当てられる第１リニアドライブ、および第２部品および第３部品に割り当てられる第２リニアドライブの適切な制御によって、第３部品、およびそれに固定された配置ヘッドは、特定の２次元移動範囲内において自由に動くことができる。記載の配置機械の場合、この移動範囲は、配置されるチップが収容される供給装置の空間領域から、実装される基板が配置されるとともに、チップが置かれる配置領域へ延在している。

好ましく互いに垂直に配向される２つの特定の方向は、２つの軸、例えばｘ軸（移送方向に平行）およびｙ軸（移送方向に垂直）によって定義することができる。これら２つの軸は、記載の配置機械の座標系にまたがることができる。

位置決めシステムの第１部品は、ｘ軸に沿って延在する固定のガイドレールを有することができる。移動可能な第２部品は、横方向延在支持アームとすることができ、ｘ軸に沿って変位自在に第１部品上に配置されるとともに、ｙ軸に沿って延在する。位置決めシステムの第３部品を横方向延在支持アームに配置することができ、横方向延在支持の長手方向に沿って延在するレールに沿って、またはｙ軸に沿って移動することができる。

本発明の例示的な実施形態によると、移送装置は、移送方向に沿って延在するとともに、移送方向に垂直に互いに離間し、実装される基板がその下面を介して２つの移送部材に載置することができるように形成された２つの移送部材を有する。

２つの移送部材の間の距離は、固定または可変とすることができる。一例として、２つの移送部材の少なくとも１つは、一体の支持部材における様々な細長い凹所と一体化させることができる。これは、少なくとも１つの移送部材に対して異なる凹所を設けることができ、例えば実装される基板の幅に応じて様々な凹所の特定の１つを選択することができることを意味する。

２つの移送部材は、好ましくは、チップが配置される基板の中心線に対して対称的に配置される。この場合、２つの移送部材の間の距離は、一例として、実装される基板の幅の約６／１０より大きく、好ましくは約８／１０より大きく、より好ましくは約９／１０より大きくすることができる。もちろん、２つの移送部材の間の距離は、実装される基板の幅より小さくなければならない。そうでなければ、この基板が２つの移送部材に載置できないからである。

知られるように、移送部材はそれぞれ、少なくとも２つのロールの間に張られ、２つのロールの少なくとも１つによって駆動される移送ベルトを有することができる。移送ベルトおよび基板の間に十分高い摩擦係数が存在するように、それにしたがって、実装される基板の確実な移送が保証されるように、２つの移送ベルトの材料は、実装される基板の下面の材料および／または表面の性質に適合されるべきである。

もちろん２つの移送ベルトを有する移送装置の代わりに、他の移送装置も使用することができる。特定の用途に応じて、例えばインデックスピンとして知られる振動による搬送原理に基づく移送装置、および／またはエアクッションの上で移送される材料、ここでは基板を移送する移送装置を使用することができる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によると、２つの移送部材はそれぞれ移送ベルトを有する。さらに、２つの移送溝が一体の支持部材に形成され、それらは、移送方向に延在し、かつ移送ベルトが各移送溝内に延在するように形成されている。これは、基板受容装置、特に移送装置の統合に必要な一体の支持部材の構造的機構を特に単純な方法で実体化することができるという利点を有する。

本発明のさらなる例示的な実施形態によると、移送装置は、２つの動作状態を有し、（ｉ）第１動作状態においては、移送装置は、一体の支持部材と完全に一体化されて、移送装置全体が一体の支持部材の上側によって決定される支持平面の下に配置され、（ｉｉ）第２動作状態においては、移送装置の少なくとも一部が支持平面の上に配置される。

より具体的には、第２動作状態を活性動作状態と呼ぶことができる。なぜなら、この動作状態のみにおいて、実装される基板が実際に移送装置に載置されて、移送方向に沿って移送されることが可能であるからである。それに応じて、第１動作状態を移送装置の非活性動作状態と呼ぶことができる。なぜなら、この場合移送装置および実装される基板の間に相互作用はないからである。第１動作状態において、チップが実装される基板の上に配置される。第２動作状態において、実装される基板が移送方向に沿ってその処理位置へ移送され、処理位置は、一体の支持部材の幅に関してのみならず、一体の支持部材の長さ（移送方向における）に関して少なくともほぼ支持部材の幾何学中心に好ましく配置される。

支持平面は、一体の支持部材の上側に一致することができる。したがって、第１動作状態において、一体の支持部材および実装される基板の間の特に良好な機械的なカップリング、または平らでかつ取り外し可能な接続を達成することができる。したがって既に上で説明したように、実装される基板の機械的なゆがみを防ぐことができるか、または少なくとも低減され、それにより配置機械の配置精度を高めることができる。

いくつかの状況では、複数のスペーサ部材を一体の支持部材の上側に設けることができ、スペーサ部材は、好ましく全て同じ高さを有するということに留意すべきである。したがって実装される基板は、一体の支持部材の表面に直接載置されず、間接的に（スペーサ部材を介して、またはスペーサ部材によって）一体の支持部材に載置される。したがって一体の支持部材に対する実装される基板の空間位置は、もはや正確に画定されず、達成可能な配置精度に関してある欠点を有するが、このタイプの実施形態は、実装される基板の下面が機械的に敏感である場合に特に好都合である。この場合、前述のスペーサ部材の少なくとも上側の材料を適切に選択することにより、実装される基板の下面の損傷を確実に防ぐことができる。

第１動作状態から第２動作状態への第１の移行（当該移送部材を持ち上げる）および／または第２動作状態から第１動作状態への第２の移行（当該移送部材を下げる）を異なる方法で行うことができる。したがって、移送ベルトのための（回転軸の）少なくともいくつかのロールは、垂直に移動可能であり、例えば鋸歯状上縁を有する調節部材に載置することができる。この場合、このタイプの調節部材の移動によって、当該ロールの垂直位置を変えることができる。当該ロール、または当該ロールの回転軸は、例えばゆがみによってこれらの下方の初期状態へ特に上方へ自動的に戻るために、バネで取り付けられる。しかし、当業者、すなわち機械工学の分野の設計者にとっては既知であるため、この時点では詳細には説明しない非常に幅広い範囲の方法で移送ベルトまたは移送装置の高さを調整することができることに留意すべきである。

本発明のさらなる例示的な実施形態によると、一体の支持部材は、空気圧インターフェースを有し、それによって、基板の下面に負圧を加えることができる。負圧による固定によって、基板は、内部のゆがみなくきわめて高い精度で一体の支持部材の上の所定の位置に保持されることができ、それによりまた配置機械内の所定の位置に保持されることができる。

より具体的には、実装される基板は、基板受容装置または一体の支持部材において空気圧インターフェースを介して吸引される。空気圧インターフェースに当接するよう設けられた基板面には、十分な負圧が作用し、基板の偶発的な移動が確実に防止される。格納済電子部品が実装されるプリント回路基板のための既知の締め付け機構による基板の取り外し可能な固定と比較して、未格納チップが実装される基板の記載された空気圧の固定は、より温度が安定するという点において大きな利点を有する。これは、既知の締め付け機構の様々な部品が異なる形状を有するため、異なる熱膨張にさらされ、それに伴い、締め付けタイプも温度変化と同時に変化するという事実によるものである。既知の締め付けの場合、配置機械におけるチップが実装される基板の少なくとも一部の位置は、通常移動するものである。

既に述べた温度安定性とは別に、従来の締め付けと比較して、記載の空気圧固定は、基板受容装置の適切な実施形態において、単純な方法で基板を基板受容装置の上側、または一体の支持部材の上に平らに固定することができるという利点を有する。したがって、上方への、または一体の支持部材から離れる方向の基板のある領域の不所望の湾曲を防ぐことができる。本明細書において、実装されるプリント回路基板に通常使用されるサイドクランプにおいては、当該プリント回路基板のゆがみがあり得ることに留意すべきである。したがって、知られているように、適切な支持ピンによって下方への基板のゆがみを防ぐことはできるが、上方への不所望のゆがみは、未格納チップが実装される基板のここに記載される空気圧固定によってのみ単純な方法で防ぐことができる。なぜなら、基板の上側は、配置のために自由にアクセス可能でなければならないからである。

より正確には、空気圧インターフェースを有する記載の基板受容装置は、真空固定ツールを構成し、それにより、基板面が配置機械の平面の高さにちょうど載置されるように、実装される基板を配置機械内に固定することができ、この平面において、チップを最良に、特に最も高い配置精度で配置することができる。

周囲温度が変動しても記載の配置機械内における基板の位置的に正確な固定を保証するために、その形状が非常に低い温度依存関係を有するように一体の支持部材を体現することが必要である。これは、例えば、低い熱膨張係数を有する既知の鉄約６４％、ニッケル３６％から構成されるインバー合金などの適切な材料を使用することによって達成することができる。

１つの例示的な実施形態によると、空気圧インターフェースは、負圧発生ユニットによって生成された負圧が作用することができる溝を有することができる、ここで、負圧発生ユニットは、記載の配置機械に対する外部ユニットであるユニットとすることができ、単に空気圧で基板受容装置と連結することができる。しかし、負圧発生ユニットを記載の配置機械に割り当てることができる。特に後者の場合、記載の負圧発生ユニットはまた、例えば相乗効果のため、配置ヘッドの吸引ピペットとして知られるものにチップを一時的に収容するために使用される負圧の生成のために使用することができる。

負圧を基板面へ送るための溝を使用することは、この負圧を個々の点のみではなく、ラインに沿って加えることができるという利点を有する。ここで、溝の形および／または長さは、チップが実装される基板の大きさおよび／または機械的な性質に適合させることができる。

記載の溝はまた、分岐点、または複数の分岐点で相互接続された複数の溝部分を有することができる。さらに、記載の溝の少なくとも一部分は、基板受容装置の表面の中心点の周囲、または基板受容装置に固定された基板の中心点の周囲を好ましく通る周辺溝とすることができる。したがって、大部分は対称な方法で実装される基板の下面に負圧を加えることができる。これは、実装される基板には機械的に引っ張られないこと、または負圧の結果としてごくわずかに機械的に引っ張られることを意味する。これは、また高い配置精度に対してかなり寄与する。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、配置機械はまた、一体の支持部材に熱的に結合され、一体の支持部材を少なくともほぼ一定の温度に保つよう設計された温度制御装置を有する。

温度制御装置は、能動的、または受動的に一体の支持部材の温度を安定させることができ、それによりまた一体の支持部材に空気圧で固定された基板の温度を安定させることができる。所定の温度を有する気体または液体の熱交換媒体が一体の支持部材、少なくとも基板受容装置に形成されたチャネルを通り流れるという単純な方法で受動的な温度安定を行うことができる。そのうえまた能動的な温度安定は、温度センサから温度制御装置の制御ユニットへの温度フィードバックを有し、実装される基板に熱的に結合された一体の支持部材の少なくとも一部が一定および好ましくは所定の温度になるように熱交換媒体の温度および／または流量が常に設定される。

配置機械内における基板位置の正確な保持に関して、実装される基板の温度安定は、特に導入部に記載された「embedded Wafer Level Process」（ｅＷＬＰ）およびシステム−イン−パッケージ（ＳｉＰ）モジュール製造工程にとっては、非常に重要である。なぜなら、１分未満しかかからないプリント回路基板へのＳＭＤ部品の実装と比較して、基板にウェハーからチップを実装する場合、通常処理されるチップの数が非常に多いため、配置工程がより長くかかるからである。未格納チップを基板に実装するための通常の時間は、１時間〜数時間の間である。結果として、その時間にわたる配置機械および／または実装される基板に対してなされる全ての変化（マイナーなものであるが）は、配置精度に直接影響する。

さらに例示的な実施形態によると、温度制御装置を基板受容装置および特に一体の支持部材を冷却するために設計することができ、これは、基板受容装置の直接の周囲温度よりも少なくとも２ケルビン、特に少なくとも４ケルビン、より具体的には少なくとも７ケルビン低い温度とすることができる。したがって、配置機械の保護フードの下の空間領域における不所望かつ避けられない温度上昇を導く配置機械の部品の廃熱が基板の温度上昇を自動的にもたらさないということを保証することができる。特に、温度制御装置の適切な調節によって、基板は、配置工程中、配置機械の周囲温度とほぼ同じ温度をとることができる。実際には、これは、基板が任意の温度変化にさらされないということ、または配置機械に導入される際、および配置機械から取り出される際にごくわずかな温度変化にさらされるということを意味する。このタイプの温度上昇は、特に熱膨張による配置工程のコース中の基板の空間寸法の変化をもたらし、対応する配置精度の低減をもたらす。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、一体の支持部材は、光学的に識別可能であり、かつ一体の支持部材の上側、特に実装される基板を受容するよう意図された空間領域の外側に適用される少なくとも２つのマーキングを有する。

軸方向に対称な配置において、２つのマーキングの一方は、移送方向に対して受容領域の左に好ましく配置され、２つのマーキングの他方は、実装される基板の受容領域の右に好ましく配置される。このタイプの少なくとも１つのマーキングに基づいて、このマーキングに対して配置されるチップの位置を適切な光学的測定によって高精度に決定することができる。記載の配置機械において提供された当該マーキングの位置は、正確に知ることができ、配置されたチップの実際の位置を配置機械の座標系内で正確に決定することができる。そのうえ配置機械の座標系内における設けられた基板の位置（その間少なくとも部分的に配置される）を正確に知ることができ、基板の座標系における配置されたチップの実際の位置を高い精度で決定することができる。このタイプの位置測定によって、実際の配置位置と所定の配置位置の１つの間に一定の空間オフセットが測定される場合、このタイプのオフセットは、配置ヘッドの移動の適切な制御によって少なくともほぼ次の配置工程の間に補償することができる。

基板受容装置の設置または対応する基板受容装置の部品の設置より前に非常に正確な光学的測定機械を用いることによって、光学的に識別可能なマーキングの正確な位置を測定することができ、この部品の上にマーキングが配置される。このように、配置位置の上述の光学的測定は、特に高い精度で実行される。

配置機械の動作の間基板を受容するよう意図された領域外の２つのマーキングの空間配置は、基板が実装されている際にもマーキング（の位置）を測定することができるという利点を有する。したがって、上述したように例えば１〜２時間かかることがある配置工程中に、光学的に正確な方法で配置位置を確認することがまた可能であり、これにより連続した高い配置精度を保証することができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、一体の支持部材は、光学的に識別可能で、かつ一体の支持部材の上側、特に実装される基板を受容するよう意図された空間領域の外側に適用される少なくとも２つのさらなるマーキングを有する。

２つのさらなるマーキングの一方は、移送方向に対して受容領域の左に好ましく配置され、２つのさらなるマーキングの他方は、実装される基板の受容領域の右に好ましく配置される。

この例示的な実施形態において、したがって少なくとも４つの光学的に識別可能なマーキング全体は、一体の支持部材に設けられる。第１の測定目的（Ａ）および／または第２の測定目的（Ｂ）のために配置精度を向上させるためにこれら４つのマーキングを使用することができ、各場合において、４つのマーキングが空間に固定された方法で配置機械の座標系に配置されるか、または配置機械の座標系を確定する。

（Ａ）測定目的１：４つのマーキングに対して基板に置かれたチップの実際の配置位置を測定することによって、配置ヘッドの移動の適切な制御によって配置位置を補償するために、拡張された運動力学モデルを使用することが可能であり、このモデルにおいては、一次元のゆがみおよび角のゆがみだけではなく、例えば台形ゆがみも双線形座標変換によってマッピングすることができる。これは、非線形の位置決め動作も４つのマーキングに基づいて配置ヘッドを支持する位置決めシステムによって近似することができ、かつ数多くの可能な配置位置のために配置ヘッドの動きを位置的に正確な方法で個別に制御するために使用される既知のマッピングフィールドに重ねられることができるということを意味する。

（Ｂ）測定目的２：配置機械の較正モードにおいて、配置ヘッドによって４つのマーキング上、または直近に特別な較正モジュールまたは部品を置くことができ、部品として、配置された部品のタイプに対応するタイプの部品が好ましく使用される。適切な光学的位置測定によって、４つのマーキングの領域における配置位置の可能なオフセットを非常に正確な方法で測定することができる。得られた情報は、マッピングフィールド上に重ねることができる。そして、知られるように、上述の位置決めシステムによって配置ヘッドを配置するためにこのタイプのマッピングフィールドを使用することができ、位置依存的な方法において、つまり各配置位置のために個別に位置決めシステムの任意の潜在的なゆがみを補償することができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、２つのマーキングは、互いに対して移送方向に垂直の空間オフセットを有する。さらに、２つのさらなるマーキングはまた、互いに対して移送方向に垂直の空間オフセットを有する。さらに、２つのマーキングのそれぞれは、２つのさらなるマーキングのそれぞれに対して移送方向に沿って空間オフセットを有する。

この実施形態の特に単純な実施方法において、２つのマーキングは、互いに対して移送方向に垂直の１つの空間オフセットを排他的に有する（移送方向に沿ってはオフセットがない）。２つのさらなるマーキングに対しても同じである。ここでまた、マーキングおよびさらなるマーキングをそれぞれ備える２つのマーキングペアがあり、マーキングの１つのペアは、移送方向に沿って排他的に１つの空間のオフセットを有する（移送方向に対して垂直のオフセットはない）。より具体的には、この実施方法において、全てのマーキングは、一体の支持部材上の右斜めの２次元グリッドに配置される。

上述したように、配置機械がシャーシに取り付けられた（表面）位置決めシステムを有する場合、およびこの位置決めシステムを用いて配置ヘッドのみならず、カメラを配置することができる場合、位置決めシステムの様々な部品の潜在的に存在する空間のゆがみ、または配置工程のコースの間に生じるこのようなゆがみを各場合において一対のマーキングの光学的測定によって特定することができる。このタイプの空間のゆがみは、特に位置決めシステムの個々の部品の温度変動によって生じ得る。

より具体的には、位置決めシステムの少なくとも個々の部品のゆがみが生じた場合、前記位置決めシステムの座標系がゆがめられる。このゆがみは、固定されていると想定される対応するマーキングの光学的位置測定によって測定することができ、基板のさらなる実装の間、位置決めシステムの適切な制御によってゆがみを補償することができる。特に、ゆがみを測定するために双線形モデルを使用することにより、長時間安定したきわめて高い配置精度を得ることができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、少なくとも１つの補助マーキングが一体の支持部材に適用され、移送方向に沿ってマーキングおよびさらなるマーキングの間に配置される。あるいは、または組み合わせて、少なくとも１つのさらなる補助マーキングがまた一体の支持部材に適用され、移送方向においてマーキングおよびさらなるマーキングの間に配置される。これは、位置決めシステムの座標系のゆがみの測定精度をさらに向上できるという利点を有する。補助のマーキングおよび／またはさらなる補助マーキングの数を多くすると精度はさらに向上される。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、（ａ）少なくとも１つのマーキング、（ｂ）少なくとも１つのさらなるマーキング、（ｃ）少なくとも１つの補助マーキング、および／または（ｄ）少なくとも１つのさらなる補助マーキングの少なくとも１つのマークは、移送装置の外側に配置される。

本明細書において、「外側に配置される」とは、当該マークが移送方向に沿って考えると移送装置の左または右に配置されることを特に意味することができる。上述したように移送装置が２つの互いに離間した移送部材によって設けられる場合、「外側に配置される」とは、左の移送部材の左の、または右の移送部材の右の一体の支持部材の上に当該マークが配置される、または適用されることを意味する。

移送装置の外側の記載の空間は、移送方向に垂直に互いに離間した２つのマークの間の距離より小さい幅を有する基板の場合、基板の移送中、または受容された基板の実装中に、当該マークが基板によって覆われないという利点を有する。これは、好都合な方法で対応する長さの基板を実装することを可能にし、このタイプの基板は、時計回りの移送によってのみ配置機械において、または配置機械によって実装することができるほど長い。このタイプの時計回りの移送の場合、処理される全部の数のチップのいくつかを高い精度で実装される基板に置くことができるように、基板は、移送方向に沿って互いに離間した異なる位置に一時的に配置される。配置工程中に当該マークが遮られず視覚的に識別が可能であること（上からカメラによって）は、半ばオンラインの配置精度の監視が可能となる。チップを基板に実装する場合の高い信頼性は、このように保証される。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、配置機械また、一体の支持部材に固定された参照部材を有し、少なくとも１つのマークが参照部材に取り付けられる。

参照部材は、スケールとして知られるものとすることができ、これは、非常に低い熱膨張を有する材料から製造される。きわめて高い位置精度で少なくとも１つのマークを参照部材に取り付けることができる。またはマークの位置は、非常に正確な測定の結果として知ることができる。したがって、位置決めシステムのゆがみの測定精度は、さらに向上される。参照部材は、例えばガラススケールとして知られるものとすることができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、配置機械はまた、少なくとも１つのマークおよび基板に配置されたチップを共にカメラによって画像に記録することができるように配置された、または配置されることができるカメラを有する。

様々なマーキング、または少なくとも１つのマークおよび基板に配置されたチップを検出するために、適切な位置で少なくとも一時的に利用可能なカメラを設けることによって、配置機械の動作中に、連続的にまたは少なくとも等間隔に、記載の配置機械の精度を確認することができる。このタイプの確認により、チップの配置が位置決め精度に有害な不所望の空間オフセットをもたらすことを明らかにすることができ、上述の測定によって、つまり、特に上述の位置決めシステムの駆動の適切な制御によってこれを補償することができる。

例示的な実施形態によると、配置ヘッドに対して空間的に固定された位置にカメラを配置することができる。これは、特にカメラが直接または間接的に配置ヘッドに取り付けられるということを意味する。したがってカメラは、技術的に特に単純な方法で配置機械内で移動可能なカメラとして設けることができる。

配置機械において移動可能なカメラは、上述のマーキングを確認するだけではなく、またチップが実装される基板上の構造を確認することができ、配置機械の座標系内の実装される基板の位置が少なくとも大まかに分かる。したがって、実装される基板が配置機械の配置領域に導入される、または移送装置によって一体の支持部材へ移送されるため、基板の位置のこのタイプの測定が必要である。基板に取り付けられた、または形成された光学的構造体の位置測定よって、実装される基板が配置に必要なまたは適切な位置に可能な限り正確に移送されるように、移送装置を適当に制御することができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、配置機械はまた、（ａ）同様に多数のチップを有するさらなるウェハーを提供するさらなる供給装置、および（ｂ）提供されたさらなるウェハーからチップをピックアップし、ピックアップしたチップを基板上の所定の配置位置に配置するためのさらなる配置ヘッドを有する。これは、配置機械が、２つの配置ヘッドが関連する供給装置からチップを交互に受け入れ、および前記チップを実装される基板適合する動作モードで動作することができるという利点を有する。

より正確には、第１時間窓内で、チップが（第１）配置ヘッドによって（第１）供給装置からピックアップされ、（第２）さらなる配置ヘッドによって既に受容されたチップが基板に置かれる。次の第２時間窓内で、チップが（第２）さらなる配置ヘッドによって（第２）供給装置からピックアップされ、および（第１）供給装置から前に受容されたチップが（第１）配置ヘッドによって基板に置かれる。２つの配置ヘッドのこのような繰り返しの動作によって、配置効率を少なくとも約２倍にすることができる。

本発明のさらなる態様によると、配置機械、特に上述のタイプの配置機械を備える未格納チップを基板に実装する方法が記載される。記載の方法は、（ａ）供給装置によって多数のチップを有するウェハーを提供するステップ、（ｂ）少なくともほぼ所定の処理位置に基板が配置されるように、基板受容装置の一体の支持部材の上側の移送装置によって実装される基板を移送方向に沿って移送するステップであって、移送装置が一体の支持部材の上側において一体の支持部材に空間的に一体化している、ステップ、（ｃ）基板を一体の支持部材の上側に載置し、固定するステップ、（ｄ）配置ヘッドによってチップを基板に実装するステップであって、配置ヘッドは、提供されたウェハーからチップをピックアップし、ピックアップしたチップを受容された基板の所定の配置位置に配置する、ステップを備える。本発明によると、一体の支持部材および移送装置は、基板受容装置の構成要素であり、実装される基板の上側が所定の配置平面に載置されるように、基板受容装置は、リフト装置によって配置機械のシャーシに対して垂直のｚ方向に沿って移動可能である。

記載の方法はまた、移送機能（記載の移送装置によって提供された）を基板受容装置の一体の支持部材と一体化することによって、基板受容装置および特にその一体の支持部材が移送方向に垂直の空間寸法（以下幅と言われる）を有し、それが移送装置の幅より大きいという認識に基づいている。したがって、光学的に識別可能なマーキングを移送装置から一体の支持部材へ横方向、すなわち移送方向に対して左右に、実装される基板の適切な幅（＝移送方向に垂直の方向）で適用することができ、マーキングは、基板によって覆われない。したがってこれらのマーキングは、チップを基板に実装する間カメラによって検出可能である（場合によっては既に配置されたチップと共に）。このように、通常の動作中に配置機械の配置精度を監視することができる。

本発明によると、所定の処理位置は、基板にチップが配置されるような配置機械内の基板の位置である。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、基板は、板および板の平らな上側に適用される接着フィルムを有する。

記載の接着フィルムは、特に両面接着フィルムとすることができ、接着フィルムが支持板に付着するだけではなく、置かれたチップにも接着フィルムが付着する。接着フィルムは、特に積層によって均一に支持板に適用することができる。

接着フィルムは、好ましくは、熱除去層としてしられるものであり、接着フィルムの粘着性は、熱処理によって減少するか、または完全に消えることを特徴とする。次のステップにおいて収容された部品を生産する場合、つまり硬化性ポッティング化合物を用いて、配置されたチップを接合ポッティングした後、ポッティングされた部品を接着フィルムから容易に取り外すことができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、方法はまた、（ａ）基板が処理位置にある場合に、供給された基板に配置された２つの光学的構造体の位置を検出するステップ、（ｂ）検出された位置に基づいて供給された基板のシャーシに対する正確な空間位置を決定するステップ、および（ｃ）測定された基板の正確な空間位置に基づいて、配置機械の座標系における所定の配置位置の調整を決定するステップを備える。ここで、基板上の所定の配置位置は、決定された調整に依存する。

単純な例示的な実施形態において、２つの光学的構造体は、単純な２つの孔とすることができ、それらは、基板の縁、特に対向位置に適用されるか、または形成される。光学的構造体として単純な孔を使用することは、これら孔がまた、例えばセンターピンによる基板の機械的な取り扱いのために使用できるという利点を有する。

また、実装される基板はもちろん２つ以上の光学的に識別可能な構造体を有することができるということに留意すべきである。これにより、配置機械の座標系における基板の位置測定精度をさらに向上することができる。

例えば基板の一体の支持部材への空気圧の固定の後で、強固な固定本体（つまりゆがみがない）として基板をモデル化するために基板の２つの光学的構造体を使用することができ、２つの光学的構造体に対する基板上のそれぞれ可能な配置位置が正確に画定される。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、方法はまた、一体の支持部材に配置された少なくとも２つのマーキングの位置の検出を含む。ここで、基板上の所定の配置位置はまた、少なくとも２つのマーキングの位置に依存する。

２つのマーキングを配置されたチップの非常に正確な相対的な位置測定に使用することができる。したがって、配置機械の配置精度を動作中に容易に監視することができ、配置ヘッドを支持する位置決めシステムの適切な制御によって、潜在的に生じる配置位置の空間オフセットを補償することができる。

２つのマーキングは、カメラおよびカメラの下流に配置されたデータ処理ユニットによって好ましく検出され、データ処理ユニットは、画像を処理および／または分析する。ここに記載された方法の精度を向上させるために、一体の支持部材に同様に配置されたさらなるマーキングを考慮することができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、少なくとも２つのマーキングの位置は、基板を実装する間所定の時間間隔で繰り返し検出され、検出された位置に基づいて所定の配置位置の調整が修正される。

より具体的には、少なくとも２つのマーキングは、配置機械の動作中に周期的に測定される。熱効果の補償および配置ヘッドを支持する位置決めシステムの非線形動作の適切な近似に加えて、場合によっては配置の間、空間の変化を特定し、補償することができ、前記空間の変化は、長期間にわたって生じ、前記変化の原因は、場合によってはわからないものである。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、方法はまた（ａ）基板に配置されたモジュールの位置を測定するステップ、（ｂ）未格納チップを基板に実装中の後の時点でモジュールの位置を再測定するステップ、および（ｃ）第１測定および第２測定の間のモジュールの相対的な位置のずれを決定するステップを備える。ここで、基板上の所定の配置位置はまた、モジュールの位置のずれに依存する。

より具体的には、時間依存位置変化、または時間経過によって生じる配置されたモジュールの位置のずれが観察され、これによって、位置決めシステムの時間依存ゆがみが示され、これは、特に位置決めシステムの構成要素における温度変化の上述の効果によって生じる。あるいは、または上述のマーキング、さらなるマーキング、補助マーキング、および／またはさらなる補助マーキングの使用と組み合わせて、配置機械の配置フィールド内に配置された支持点に基づいて、位置決めシステムの時間依存ゆがみを測定することができる。ここでも、測定のために考慮されるモジュールの数によってゆがみ測定精度が向上するということが言える。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、モジュールは、較正モジュールであり、光学的に識別可能な構造体を有する。

特別な較正モジュールの使用は、視覚的に識別可能な構造体を容易かつ確実に特定することができるという利点を有する。視覚的に識別可能な構造体はまた、較正モジュールにきわめて高い空間精度で取り付けることができる。

例えば較正モジュールは、きわめて高い精度で作られたガラスモジュールとすることができる。さらに、位置決めシステムのゆがみの上述の測定精度が特に高くなるように、ガラスモジュールは、非常に低い熱膨張を有する特別なガラスから成ることができる。

本発明のさらに例示的な実施形態によると、モジュールは、配置された未格納チップである。ここでも、モジュール位置の非常に正確な測定のための、場合によってはチップの上にある視覚的に識別可能な構造体を光学的測定のために使用することができる。適切な視覚的に識別可能な構造体は、例えば未格納チップの縁部とすることができる。

本発明の実施形態は、本発明の異なる主題に関連して説明されていることに留意すべきである。特に、本発明のいくつかの実施形態は、装置クレームによって説明され、本発明の他の実施形態は、方法クレームで説明されている。しかし、本発明の主題の一つのタイプに属する特徴に加えて、本発明の異なるタイプに属する特徴の任意の組み合わせが可能であることは、特記しない限り、本願を読むことにより当業者に直ちに明らかであろう。

本発明のさらなる利点及び特徴は、現在好ましい実施形態の以下の例示的な説明から明らかになるであろう。本明細書の図面の個々の図は、実際の寸法ではなく、単に概略的なものと考えられるべきである。

配置機械が２つのウェハー供給装置および２つの配置ヘッドを有する、本発明の例示的な実施形態による配置機械を示す。 図１による配置機械の一部の拡大図を示す。 ガラススケールとして形成された２つの参照部材全部に複数のマーキングが適用された、本発明のさらに例示的な実施形態による配置機械を示す。 較正のためのマッピング板が一体の支持部材に配置された、図３の配置機械を示す。 多数の空気圧インターフェース５３３が形成された、改良された支持部材５３２を有する配置機械を示す。 多数の空気圧インターフェース５３３が形成された、改良された支持部材５３２を有する配置機械を示す。

以下の詳細な説明において、他の実施形態の対応する機構または構成要素と同一のまたは少なくとも機能的に同一である、異なる実施形態の機構または構成要素には、同じ参照記号または同一のまたは少なくとも機能的に同一の機構または構成要素の参照記号と単に１番目の数字が異なる参照記号が付けられていることに留意すべきである。不必要な繰り返しを避けるために、前に記載された実施形態に基づいて既に説明された機構または構成要素は、次から詳細には説明しない。

また、以下に記載の実施形態が本発明の可能な変形例の単なる限られた選択肢の一つであることに留意すべきである。特に、個々の実施形態の機構を互いに適当に組み合わせることが可能であり、本明細書において明示的に示される変形例によって、数多くの異なる実施形態が当業者に明確に開示されると考慮されるべきである。

さらに「前」および「後」、「上」および「下」、「左」および「右」等の空間に関する用語は、図に示すように、１つの部材と別の部材、または他の部材との関係を示すために使用されていることに留意すべきである。したがって空間に関する用語は、図に示す向きとは異なる向きに適用される場合がある。しかし、言うまでもなく、このタイプの空間に関する全ての用語は、説明を簡単にするために図面に示された向きに関連しているが、これに限定される必要はない。なぜなら、関連する示されたデバイス、構成要素等は、使用時に図面に示された向きと異なる向きになり得るためである。

図を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する前に、本発明の例示的な実施形態と関連していくつかの考察を以下に示す。

図１は、本発明の第１例示的な実施形態による配置機械１００を示す。配置機械１００は、シャーシ１１２を有し、その上に、それぞれ配置ヘッド１２０および１２１を動かすための２つの表面位置決めシステムが取り付けられ、これらは、図面の平面に平行な平面内で動くことができる。２つの表面位置決めシステムは、第１の通常使用される構成要素として、シャーシに対して固定された支持レール１１４を有する。第２の（共通ではない）構成要素として、２つの横に延在する支持アーム１１６が支持レール１１４に取り付けられ、ｙ方向に沿って移動することができる。ここで、１つの支持アーム１１６は、１つの位置決めシステムに割り当てられ、１つの支持アーム１１６は、他の位置決めシステムに割り当てられる。両方の位置決めシステムはまた、それぞれ移動可能な支持板１１８を有し、それは、関連する支持アーム１１６に取り付けられ、ｘ方向に沿って移動することができる。配置ヘッド１２０および１２１は、固定ネジ接続によって２つの支持板１１８に取り付けられる。

配置機械１００はまた、２つのウェハー供給装置を有する。それはつまり、ウェハー供給装置１４０およびさらなるウェハー供給装置１４１である。他の実施形態（不図示）において、少なくとも１つのウェハー供給装置の代わりに別のタイプの供給装置（例えばベルトまたはマガジン供給装置）を使用することができる。２つのウェハー供給装置１４０，１４１それぞれによって、ウェハー１８０がウェハー格納部（図１には示されていない）から規定の領域へもたらされ、ここから個々のチップをそれぞれの配置ヘッド１２０，１２１を用いてピックアップすることができる。配置ヘッド１２０，１２１は、好ましくは、複数配置ヘッドとして知られるものであり、それぞれが図１において小さい円として示される複数の吸引ピペットを有する。チップは、各吸引ピペットによって一時的に受容され得る。ここに示される例示的な実施形態によると、吸引ピペットは、個々にｚ方向に沿って動くことができ、ｚ方向は、図面平面に垂直の向きであり、ｙ方向に垂直、かつｘ方向に垂直の向きである。あるいは、収集および配置リボルバーヘッドなどの他のヘッドトポロジーを使用することができる。

そしてそれぞれの配置ヘッド１２０，１２１によって受容されたチップは、関連する表面位置決めシステムの適切な制御によって配置領域へ移送され、当該配置領域では、チップが実装される基板１９０の所定の配置位置に配置される。

２つの配置ヘッド１２０，１２１および２つの供給装置１４０，１４１が設けられた配置機械１００は、２つの配置ヘッド１２０，１２１それぞれが、それらの関連する供給装置１４０，１４１からチップを交互に受け入れ、前記チップを実装される基板１９０に取り付けるという動作モードで好都合に動作することができる。したがって、配置効率は大幅に上昇する。本明細書において、「配置効率」という用語は、所定の単位時間、例えば１時間の間に２つの配置ヘッド１２０，１２１によってピックアップされて基板１９０の上に置かれるチップの数という意味で理解されるべきである。

配置機械１００はまた、ここに示される例示的な実施形態による、一体の支持部材１３２および一体の支持部材１３２と一体化した移送装置１６０を有する基板受容装置１３０を有する。移送装置１６０は、（ａ）第１移送ベルトによって提供された第１移送部材１６１、および（ｂ）第２移送ベルトによって提供された第２移送部材１６２を備える。

ここに示される例示的な実施形態によると、移送装置１６０は、２つの動作状態をとることができる。第１動作状態においては、一体の支持部材１３２の上側によって定められる支持平面の下に移送装置１６０全体が配置されるように、移送ベルト１６１，１６２は、一体の支持部材において完全に凹んでいる。第２動作状態においては、移送ベルト１６１，１６２の少なくとも一部がこの支持平面の上に配置される。

第１動作状態においては、さらに以下に説明されるように、実装される基板１９０は、支持部材１３２の表面に平らに固定されることができ、チップが配置される。第２動作状態においては、基板１９０は、少なくともわずかに支持部材１３２の表面から離れ、基板受容装置１３０に対してｘ方向に沿って移動、または移送される。このタイプの移送によって、基板は、実装より前に（一体の支持部材１３２の上の）配置領域にもたらされ、少なくとも部分的な実装の後で、この配置領域から移送される。結果として、ｘ方向は、移送装置１６０の移送方向である。

さらに以下に説明するように、実装される基板１９０は、配置工程中に配置機械１００の座標系の固定空間位置に保持または固定される。この際、通常プリント回路基板に配置された格納済み電子部品の数と比較して、基板１９０が大量の数のチップで埋まるため、プリント回路基板への格納済み電子部品の実装と比較すると、基板１９０への未格納チップの実装は、時間が長くかかるということに留意すべきである。この理由により、実装される基板１９０の一体の支持部材１３２への位置決めおよび固定の精度は、きわめて高く要求される。この点において、例えば２時間続く全実装期間中に、特に基板１９０全体としての位置だけではなく、基板１９０の個々の領域の位置が変化しないことが保証されなければならない。当該表面位置決めシステムの移動経路にも同じことが言える。避けることができない、例えばそれぞれの表面位置決めシステム１１４，１１６，１１８のモーターによって生じる熱入力に関しては、特に一体の支持部材１３２のきわめて高い温度安定性が保証されなければならない。

一体の支持部材１３２の構造および配置機械１００の動作原理は、図２を参照して以下に詳細に説明される。ここに示される配置機械１００の移送装置１６０は、２つの移送部材１６１，１６２が基板１９０の幅より小さい距離で互いに離れて配置されるように形成される。結果として、２つの移送部材１６１，１６２は、基板１９０の縁に作用しない。むしろ、移送方向Ｔに沿った基板１９０の移送のために、基板は、移送ベルトとして形成された２つの移送部材１６１，１６２に載置される。

図２から明らかなように、ウェハー供給装置１４０は、それぞれが多数の未格納チップを有する複数のウェハー（不図示）が上下に重ねられたウェハー格納部２４５に関連する。ウェハー供給装置１４０によって、ウェハー１８０は、ウェハー格納部２４５から取り出され、対応するチップの配置の後で、少なくとも部分的にチップが空になったウェハー１８０は、ウェハー格納部２４５に戻される。

ここに示される例示的な実施形態によると、配置機械１００は、基板受容装置１３０の少なくとも上部領域、したがって一体の支持部材１３２を少なくともほぼ一定温度に保つよう意図された温度制御装置２３８を有する。このように、不所望の熱応力を回避することができ、基板１９０全体としての高い位置精度を保証することができる。

基板１９０を固定するために、基板受容装置１３０は、その表面に空気圧インターフェース２３３を有し、それは、ここに示される例示的な実施形態によると、一体の支持部材１３２の中心の周囲を通る溝として形成されている。真空発生ユニット（不図示）を用いて溝２３３に負圧が生成され基板１９０の平らな下面は、一体の支持部材１３２に対して吸引される。

移送装置２６０による一体の支持部材１３２における基板１９０の粗い位置決め、またはセンタリングのために、互いに対向して配置された２つの光学的構造体２９６が基板１９０の外側領域に形成される。ここに示される例示的な実施形態によると、２つの光学的構造のそれぞれは、単一の孔２９６によって形成される。

使用される基板は、好ましくは金属支持板２９２および支持板２９２に貼りつけられた両面接着フィルム２９４を有する従来の基板１９０であることに留意すべきである。チップは、この接着フィルム２９４に配置され、図２においては、参照記号２８２によって示される。チップ２８２は、配置ヘッド１２０の適切な位置決めによって、かつ吸引ピペットとして形成されたチップ保持装置２２２を図面平面に垂直なｚ方向に沿って下げることによって既知の方法で配置される。

上述の一体の支持部材１３２上の基板１９０のセンタリングは、構造体２９６の位置の光学的測定に基づく。ここに示される例示的な実施形態によると、カメラ２５０がこの目的のために使用され、移動可能な配置ヘッド１２０に好都合に取り付けられ、それにより、表面位置決めシステム（図２には図示せず）の適切な制御によって測定すべき構造体２９６の上に適当に配置することが可能となる。この測定の間、配置機械１００または表面位置決めシステムの座標系におけるカメラ２５０の位置が正確に分かる場合、カメラ２５０によって記録される画像の適切な画像評価によって、配置機械１００の座標系における基板１９０の座標を決定することができる。

代わりに、または組み合わせて、マーキング２３４，２３５，２３６，２３７に対する基板１９０の相対的な位置を光学的に測定するために、様々なマーキング２３４，２３５，２３６，２３７を使用することができる。この目的のために、光学的に識別可能な構造体２９６および少なくとも２つのマーキング２３４，２３５，２３６，２３７の両方をカメラ２５０で検出することが必要である。

図２から明らかなように、前述の全てのマーキングそれぞれは、つまり、２つのマーキング２３４、２つのさらなるマーキング２３５、２つの補助マーキング２３６、および２つのさらなる補助マーキング２３７は、移送装置１６０の左または右に配置される。より具体的には、これら全てのマーキング２３４，２３５，２３６，２３７は、（基板１９０の移送中の任意の点において）基板１９０によって覆われない程度に一体の支持部材１３２の左または右の縁の近くに配置される。

少なくともいくつかのマーキング２３４，２３５，２３６，２３７の位置測定に基づいて、配置機械１００の従来の動作中であっても表面位置決めシステムの任意の潜在的なゆがみを測定することができ、潜在的なゆがみは、チップ２８２の配置中に補償されるように考慮することができる。既に上に詳細に記載したように、このタイプのゆがみは、特に表面位置決めシステムの少なくとも１つの構成要素の熱によって引き起こされたゆがみによって生じ得る。

使用されるマーキングの数は、図２に示される全部で８個のマーキング２３４，２３５，２３６，２３７に限定されるものではないことに留意すべきである。マーキングの数が多いほど正確な光学的測定が可能となることは一般的に言えることである。

マーキング２３４，２３５，２３６，２３７の少なくとも１つはまた、既に配置されたチップ２８２と共に測定することができる。このように、配置内容の自動光学検査（ＡＯＩ）と同様に、当該チップ２８２の正確な実際の位置を測定することができる。目標位置からの任意のずれは、さらなるチップの配置中に考慮され、表面位置決めシステムの適切な制御によって補償することができる。

マーキング２３４，２３５，２３６，２３７が非常に正確な内部構造を有し、一体の支持部材１３２におけるその位置は、きわめて高い精度を有するものであることに留意すべきである。この目的のために、一体の支持部材１３２は、配置機械１００への前記支持部材の設置より前に非常に正確な光学測定機械を用いてそのマーキング２３４，２３５，２３６，２３７と共に好ましく測定される。したがって、配置されたチップ２８２の位置の非常に正確な測定のために使用できるように、マーキング２３４，２３５，２３６，２３７の座標の位置データが正確に知られる。

正確な配置位置の通常測定によって、時間経過によって生じ、潜在的に変化する配置位置に対する任意のオフセットを特定することができ、かつ対応する表面位置決めシステムの適切な制御によって補償することができる。

チップ２８２が実装された基板１９０も非常に正確な光学測定機械（不図示）を用いて後で配置機械１１０の外側で測定することができることに留意すべきである。次のさらなる基板１９０の実装のために、表面位置決めシステムをこのように得られた実際の配置位置に基づいて適当に作動することができ、後に処理されるチップをきわめて高い精度で基板１９０に配置することができる。これはまた、特に客先に供給する前の配置機械１００の品質確認の範囲内において実行することができる。

基板受容装置、したがって一体の支持部材１３２は、多数の異なる型式および／または大きさで準備格納することができることにまた留意すべきである。したがって、配置機械１００は、異なる基板フォーマットでの動作に容易に適合させることができる。

図３は、本発明のさらに例示的な実施形態による配置機械３００を示す。配置機械３００の場合、マーキングは、一体の支持部材３３２に直接適用されない。むしろ、ガラススケールとして形成された２つの参照部材３７０が設けられ、そこに高い空間精度を有する適切なマーキング３３４，３３５，３３６，３３７が適用される。

図３から明らかなように、２つの細長い移送溝３６１ａ，３６１ｂが一体の支持部材３３２に形成され、溝に２つの移送ベルト１６１，１６２が組み込まれる。既に説明したように、基板１９０が移送されると、基板１９０が載置される２つの移送ベルト１６１，１６２の少なくとも一部分が一体の支持部材３３２の表面より上の、図面平面に垂直の垂直位置を有する。基板１９０の空気圧固定のために、２つの移送ベルト１６１，１６２は、完全に２つの移送溝３６１ａ，３６１ｂ内に配置されるように、基板によって下げられ、または押される。機械工学分野の設計者である当業者とって既知の幅広い範囲の異なる方法で２つの移送ベルト３６２の能動的な下降および／または受動的な押下を行うことができるため、ここではさらに説明しない。

図３において、移送トロリーが示され、ここに示される例示的な実施形態によると、２つの入力側移送トロリー３６６および２つの出力側移送トロリー３６７を備える。実装される基板１９０は、入力側移送トロリー３６６から移送システム１６０へ移送される。少なくとも部分的に実装された基板１９０は、移送システム１６０から出力側移送トロリー３６７へ移送される。これは、移送システム１６０が、電子部品および特にｅＷＬＰまたはＳＩＰモジュールの製造のために、配置機械３００をさらなる処理機械に接続する上位移送システム（詳細には示されていない）の一部であることを意味する。

既に記載したように、配置ヘッドを支持する表面位置決めシステムの（例えば熱誘起）ゆがみによっておこる変形を配置機械３００によって特定することができる。表面位置決めシステムのゆがみまたはひずみによる変形は、未格納チップ２８２を基板１９０に実装している間に発生し、前記実装は、例えば１〜２時間かかるものである。ここに示される例示的な実施形態によると、このタイプのゆがみまたはひずみは、較正モジュール３７２として知られるものの実装に基づいて監視され、表面位置決めシステムの座標系におけるその位置は、カメラ２５０によって周期的に測定される。したがって、（表面位置決めシステムの座標系における）較正モジュール３７２の位置の任意の潜在的な変化を特定することができ、これにより、（表面位置決めシステムの座標系における）変化したひずみを適切に測定することができ、かつさらなるチップ２８２を配置する場合に、補償を考慮することができる。

較正モジュール３７２は、特にきわめて低い熱膨張を有するガラス材料から成ることができ、結果としてガラスモジュールと呼ばれる。光学的に容易に特定され、位置および形に関して良好な構造を非常に正確な方法で較正モジュール３７２に取り付ける、かまたは形成されることができ、記載の光学測定のために使用することができ、その精度の結果として、表面位置決めシステムの座標系のゆがみのきわめて正確な測定を可能にする。

図４は、図３の配置機械を示し、表面位置決めシステムの較正のために、マッピング板４７５として知られるものが一体の支持部材３３２の上に載置されている。実質的に透明ではないマッピング板が設けられているためマッピング板４７５により、マッピング板４７５の下の構造は見えないことに留意すべきである。図３および図４をより比較しやすくするために、実際には隠れているいくつかのこれら構造を図４には示してある。

知られているように、マッピング板４７５は、所定の位置に空間的に正確なグリッドで形成された複数のマーカー４７６を有する。ここに示される例示的な実施形態によると、カメラ２５０は、マーキング３３４，３３５，３３６，３３７およびマーカー４７６の両方を確認することができる。いくつかのマーキング３３４，３３５，３３６，３３７およびいくつかのマーカーの４７６両方の検出された位置に基づいて、表面位置決めシステムの空間のゆがみを特に正確に測定することができる。

図５ａおよび図５ｂは、一体の支持部材５３２を有し、そこに空気圧の複数のインターフェース５３３が形成された配置機械５００を示す。ここに示される例示的な実施形態によると、複数のインターフェースは、全部で３つの周辺溝５３３を有し、これらは、一体の支持部材５３２の中心点に対して同心に配置または延在する。

これら２つの図の上の画像は、それぞれ配置機械の平面図（詳細）を示す。下の画像は、それぞれ配置機械の一部の横断面図を示す。

図５ａにおいて、配置機械５００は、基板（不図示）の実装を行うことができる状態で示されている。図５ｂにおいては、配置機械５００は、マッピング板４７５と共に配置機械５００の較正を行うことができる状態で示されている。非常に正確な配置のための配置機械５００の最も可能な較正を達成するために、リフト装置５１３が設けられ、これによって基板受容装置１３０、したがってまた一体の支持部材５３２を配置機械のシャーシ（不図示）に対して垂直のｚ方向に沿って動かすことができ、第２状態（較正）において、マッピング板４７５の上側（図５ｂ参照）が、および第１状態（配置）において、マーキング３３４，３３５，３３６，３３７の上側（図５ａ参照）が測定および配置平面５９５に正確に載置される。

１００ 配置機械
１１２ シャーシ
１１４ 第１部品／固定の支持レール
１１６ 第２部品／移動可能な横方向延在支持アーム
１１８ 第３部品／移動可能な支持板
１２０ 配置ヘッド
１２１ さらなる配置ヘッド
１３０ 基板受容装置
１３２ 一体の支持部材
１４０ ウェハー供給装置
１４１ さらなるウェハー供給装置
１６０ 移送装置
１６１ 第１移送部材／第１移送ベルト
１６２ 第２移送部材／第２移送ベルト
１８０ ウェハー
１９０ 基板
２２２ チップ保持装置／吸引ピペット
２３３ 空気圧インターフェース／周辺溝
２３４ マーキング
２３５ さらなるマーキング
２３６ 補助マーキング
２３７ さらなる補助マーキング
２３８ 温度制御装置
２４５ ウェハー格納部
２５０ カメラ
２８２ チップ（配置された）
２９２ 支持板
２９４ 接着フィルム
２９６ 光学的に認識可能な構造体／孔
Ｔ 移送方向
３００ 配置機械
３３２ 一体の支持部材
３３４ マーキング
３３５ さらなるマーキング
３３６ 補助マーキング
３３７ さらなる補助マーキング
３６１ａ 移送溝
３６１ｂ 移送溝
３６６ 入力側移送トロリー
３６７ 出力側移送トロリー
３７０ 参照部材／ガラススケール
３７２ 較正モジュール
４７５ マッピング板
４７６ マーク
５００ 配置機械
５１３ 第１状態のリフト装置
５３２ 一体の支持部材
５３３ 空気圧の複数のインターフェース／周辺溝
５９５ 測定および配置平面

Claims (20)

1. 未格納チップ（２８２）を基板（１９０）に実装するための配置機械であって、特に硬化性ポッティング化合物を備えるハウジング内に配置された少なくとも１つのチップ（２８２）をそれぞれ有する電子部品を製造することを目的とし、前記配置機械（１００，３００，５００）は、
   シャーシ（１１２）と、
   複数のチップ（２８２）を有するウェハー（１８０）を供給する供給装置（１４０）であって、前記シャーシ（１１２）に取り付けられた前記供給装置（１４０）と、
   前記シャーシ（１１２）に取り付けられたリフト装置（５１３）と、
   実装される前記基板（１９０）を受容する基板受容装置（１３０）であって、前記リフト装置（５１３）に取り付けられるとともに、前記シャーシ（１１２）に対してｚ方向に沿って前記リフト装置（５１３）によって移動可能である前記基板受容装置（１３０）と、
   供給された前記ウェハー（１８０）からチップ（２８２）をピックアップし、かつピックアップした前記チップ（２８２）を受容された前記基板（１９０）の所定の配置位置に配置するための配置ヘッド（１２０）と、
   を有し、
   前記基板受容装置（１３０）は、
   前記基板受容装置（１３０）の少なくとも上部を構成する一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）であって、実装される前記基板（１９０）を載置することができる一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）と、
   前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の上側の前記基板（１９０）を移送方向（Ｔ）に沿って移送するための移送装置（１６０）と、
   を有し、
   前記移送装置（１６０）は、前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の前記上側において前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）と空間的に一体化し、
   前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）が少なくとも２つのマーキング（２３４）を有し、該マーキングは、光学的に識別可能であり、かつ前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の上側、特に実装される前記基板（１９０）を受容するよう意図された空間領域の外側に適用されている、配置機械。
2. 前記移送装置（１６０）は、前記移送方向（Ｔ）に沿って延在するとともに、前記移送方向（Ｔ）と垂直に互いに離間した２つの移送部材（１６１，１６２）を有し、前記２つの移送部材は、実装される前記基板（１９０）をその下面を介して前記２つの移送部材（１６１，１６２）に配置することができるように設計されている、請求項１に記載の配置機械。
3. 前記２つの移送部材がそれぞれ移送ベルト（１６１，１６２）を有し、かつ
   ２つの移送溝（３６１ａ，３６１ｂ）が前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に形成され、前記移送方向（Ｔ）に沿って延在し、かつ移送ベルト（１６１，１６２）が各移送溝（３６１ａ，３６１ｂ）に延在するように形成されている、請求項２に記載の配置機械。
4. 前記移送装置（１６０）が２つの動作状態を有し、
   第１動作状態においては、前記移送装置全体（１６０，１６１，１６２）が前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の上側によって定められる支持平面の下に配置されるように、前記移送装置（１６０）が前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に完全に一体化し、
   第２動作状態においては、前記移送装置（１６０，１６１，１６２）の少なくとも一部が前記支持平面の上に配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配置機械。
5. 前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）が空気圧インターフェース（２３３，５３３）を有し、前記空気圧インターフェースによって、前記基板（１９０）の下面に負圧を与えることができる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の配置機械。
6. 前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に熱的に結合され、かつ前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）を少なくともほぼ一定温度に保つように設計された温度制御装置（２３８）をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の配置機械。
7. 前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）が少なくとも２つのさらなるマーキング（２３５）を有し、該さらなるマーキングは、光学的に識別可能であり、かつ前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の上側、特に実装される前記基板（１９０）を受容するよう意図された空間領域の外側に適用されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の配置機械。
8. 前記２つのマーキング（２３４）は、互いに対して前記移送方向（Ｔ）に垂直の空間オフセットを有し、
   前記２つのさらなるマーキング（２３５）は、互いに対して同様に前記移送方向（Ｔ）に垂直の空間オフセットを有し、かつ
   前記２つのマーキング（２３４）はそれぞれ、前記２つのさらなるマーキング（２３５）のそれぞれに対して前記移送方向（Ｔ）に沿った空間オフセットを有する、請求項７に記載の配置機械。
9. 少なくとも１つの補助マーキング（２３６）が前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に適用され、かつ前記移送方向（Ｔ）に沿ってマーキング（２３４）およびさらなるマーキング（２３５）の間に配置され、および／または
   少なくとも１つのさらなる補助マーキング（２３７）が前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に適用され、かつ前記移送方向（Ｔ）に沿ってマーキング（２３４）およびさらなるマーキング（２３５）の間に配置されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の配置機械。
10. （ａ）前記少なくとも１つのマーキング（２３４）、（ｂ）前記少なくとも１つのさらなるマーキング（２３５）、（ｃ）前記少なくとも１つの補助マーキング（２３６）および／または（ｄ）前記少なくとも１つのさらなる補助マーキング（２３７）の少なくとも１つのマークが前記移送装置（１６０）の外側に配置されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の配置機械。
11. 前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に固定された参照部材（３７０）をさらに備え、
    前記少なくとも１つのマーク（３３４，３３５，３３６，３３７）が前記参照部材（３７０）に取り付けられている、請求項１０に記載の配置機械。
12. 前記少なくとも１つのマークおよび前記基板（１９０）に配置されたチップ（２８２）がカメラ（２５０）によって共に画像に記録されるように配置され、または配置され得るカメラ（２５０）をさらに備える、請求項１０または１１に記載の配置機械。
13. 複数のチップ（２８２）を同様に有するさらなるウェハー（１８０）を供給するためのさらなる供給装置（１４１）と、
    供給された前記さらなるウェハー（１８０）からチップ（２８２）をピックアップし、ピックアップされた前記チップ（２８２）を前記基板（１９０）の所定の配置位置に配置するためのさらなる配置ヘッド（１２１）と、
    をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の配置機械。
14. 配置機械（１００，３００，５００）を用いて、特に請求項１〜１３のいずれか一項に記載の配置機械を用いて未格納チップ（２８２）を基板（１９０）に実装する方法であって、前記方法は、
    複数のチップ（２８２）を有するウェハー（１８０）を供給装置（１４０）によって供給するステップと、
    前記基板（１９０）が少なくともほぼ所定の処理位置に配置されるように、実装される前記基板（１９０）を基板受容装置（１３０）の一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の上側の移送装置（１６０）によって移送方向（Ｔ）に沿って移送するステップであって、前記移送装置（１６０）は、前記一体の支持部材の前記上側において前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）と空間的に一体化している、ステップと、
    前記基板（１９０）を前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）の前記上側に載置し、かつ固定するステップと、
    供給された前記ウェハー（１８０）から前記チップ（２８２）をピックアップし、かつピックアップされた前記チップ（２８２）を受容された前記基板（１９０）の所定の配置位置に配置する配置ヘッド（１２０）によって、チップ（２８２）を前記基板（１９０）に実装するステップと、
    を備え、
    前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）および前記移送装置（１６０）は、基板受容装置（１３０）の構成要素であり、該基板受容装置（１３０）は、実装される前記基板（１９０）の前記上側が所定の配置平面（５９５）に載置されるように、リフト装置（５１３）によって前記配置機械（１００，３００，５００）のシャーシ（１１２）に対してｚ方向に沿って移動可能であり、
    前記一体の支持部材（１３２，３３２，５３２）に配置された少なくとも２つのマーキング（２３４）の位置を検出するステップをさらに備え、
    前記基板（１９０）における前記所定の配置位置がまた、前記少なくとも２つのマーキング（２３４）の位置に依存する、方法。
15. 前記基板（１９０）が板（２９２）と、前記板（２９２）の平らな上側に適用される接着フィルムとを有する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記基板（１９０）が前記処理位置にある場合に、供給された前記基板（１９０）に配置された２つの光学的構造体（２９６）の位置を検出するステップと、
    前記検出された位置に基づいて、供給された前記基板（１９０）の前記シャーシ（１１２）に対する正確な空間位置を決定するステップと、
    前記基板（１９０）の決定された正確な空間位置に基づいて、前記配置機械（１００，３００，５００）の座標系における前記所定の配置位置の座標を決定するステップと、
    をさらに備え、
    前記基板（１９０）における前記所定の配置位置は、前記決定された座標に依存する、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記基板（１９０）の実装中に、前記少なくとも２つのマーキング（２３４）の位置が所定の時間間隔で繰り返し検出され、かつ前記所定の配置位置の座標が前記検出された位置に基づいて修正される、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記基板（１９０）に配置されたモジュール（２８２，３７２）の位置を測定するステップと、
    未格納チップ（２８２）を前記基板（１９０）に実装中の後の時点で前記モジュール（２８２，３７２）の前記位置を再測定するステップと、
    第１測定および第２測定の間の前記モジュール（２８２，３７２）の相対的な位置のずれを決定するステップと、
    をさらに備え、
    前記基板（１９０）における前記所定の配置位置はまた、前記モジュール（２８２，３７２）の前記位置のずれに依存する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記モジュールが較正モジュール（３７２）であり、かつ光学的に識別可能な構造体を有する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記モジュールが配置された未格納チップ（２８２）である、請求項１８に記載の方法。

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