WO2002091812A1 - Verfahren und bestückungssystem zum bestücken eines substrats mitelektronischen bauteilen - Google Patents

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WO2002091812A1
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electronic components
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wafer
wafer holding
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Uta Gebauer
Jürgen Högerl
Jens Pohl
Ingo Wennemuth
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Infineon Technologies Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method and an assembly system for equipping a substrate with electronic components in accordance with the genus of the independent claims.
  • the further processing of electronic components that have a semiconductor chip made of a semiconductor wafer is relatively complex, even if the semiconductor wafer already has the external contacts of the electronic components on its active upper side.
  • the semiconductor wafer is divided into electronic components on a corresponding carrier.
  • the electronic components of the divided semiconductor wafer are then removed from the carrier and inserted in a packaging or transport belt in a correct position. This conveyor belt is fed to an automatic pick and place machine.
  • the individual electronic components are successively the
  • the multiple conversion of the electronic component of a semiconductor wafer divided into electronic components has the
  • a removal device is used to transfer the electronic component of a semiconductor wafer divided into electronic components into a transport belt in a correct manner, and after the transport a removal device is again provided which feeds the electronic component to the automatic placement machine.
  • the equipment used for removal and transport is highly precise to ensure that it is correctly positioned in the pick and place machine and correspondingly expensive machines.
  • the production process is relatively complex because the electronic component of a semiconductor wafer separated into electronic components goes through several processing steps before the mounting on the substrate can take place in the correct position.
  • the object of the invention is to simplify production and to provide a method and an embossing system for equipping a substrate with electronic components, which implement an electronic one more quickly and effectively
  • Component made possible by a semiconductor wafer divided into electronic components on a substrate.
  • the method for populating a substrate with electronic components has the following method steps:
  • Wafer holding device and the substrate in a positioning substrate holding device, horizontal alignment in the X and Y directions of the wafer holding device and the substrate holding device in relation to one another in a predetermined position for positioning an electronic component of the electronic components of the semiconductor wafer on the substrate, Method of a vacuum tweezer by means of a vacuum tweezer holding device under monitoring by a component position detection device from a rest position vertically in the Z direction through a through opening in the perforated film with entrainment of an electronic component on a pre-position and bringing the electronic component into an assembly position on the substrate while rotating around the Z axis and fine-adjusting the vacuum tweezers in the X and Y directions.
  • This method has the advantage that the intermediate steps for fitting a transport belt in the correct position with electronic components and removing the components from the transport belt and feeding the individual components to a pick-and-place machine are not required. Rather, in an advantageous manner, the carrier on which the semiconductor wafer comprising electronic components has been divided into electronic components is used directly as a wafer holding frame, on the one hand to carry out necessary functional tests on the wafer level on the divided electronic components, and on the other hand the entire wafer holding frame that the individual components are arranged faithfully after the semiconductor wafer has been divided into electronic components, to be fed directly to a pick and place system.
  • the electronic component is implemented only once, namely from the film of the wafer holding frame carrying the wafer to the mounting position on the substrate.
  • the wafer holding frame can be used both in a separating device for the wafer for separating the semiconductor wafer into individual electronic components and also for use in the assembly system which is equipped with a positioning wafer holding device in the the wafer holding frame can also be used immediately after transport.
  • the perforated film has through openings arranged in individual rows and columns, the perforated film being placed on the semiconductor wafer such that an electronic component of a semiconductor wafer separated into electronic components is arranged under each through opening of the film.
  • This arrangement can be carried out on an appropriately perforated film before the semiconductor wafer is separated into individual electronic components. This has the advantage that the position and the orientation of the electronic component do not change from the separation of the semiconductor wafer into electronic components until the assembly of a substrate with an electronic component.
  • the two can be preferred in one: L ⁇ rch
  • the vacuum tweezers can be arranged in their vacuum tweezer holding device above the wafer holding frame in a rest position and, after aligning the wafer holding device and substrate holding device, can be moved in a vertical position in a pre-position in which the vacuum tweezers of the vacuum tweezers Holding device an electronic component records and brings this electronic component into an assembly position on the substrate in the further course of the assembly process.
  • the vacuum tweezer holding device can fine-adjust the vacuum tweezers in the X and Y directions and rotational errors of the electronic
  • the vacuum tweezers can make a fine adjustment in the area of the passage opening of the film and position the electronic component exactly on the predetermined position on the substrate.
  • the substrate is heated to make external contacts of the electronic
  • Connect component with contact pads of the substrate after exact positioning can take place by curing an electrically conductive adhesive prepared on the contact connection areas or by soldering the external contacts of the electronic component on the contact connection areas of the substrate.
  • Another exemplary embodiment of the method provides that the semiconductor wafer, which has not yet been separated, is applied to a side of the perforated film coated with adhesive before the semiconductor wafer is separated into electronic components.
  • the electronic components of the semiconductor wafer arranged in rows and columns are aligned with the through openings of the perforated film arranged in rows and columns. This alignment is carried out so that a single electronic component is arranged on a through opening of the film.
  • the area of the through opening of the film is smaller than that Flat of the electronic component, so that after the semiconductor wafer has been separated into electronic components, none of the electronic components can fall through one of the through openings.
  • this film can already be clamped in the wafer holding frame, so that the wafer holding frame can simultaneously be used as a wafer holder for a separating device.
  • the film with the electronic components is only clamped in the wafer frame after the semiconductor wafer has been separated into electronic components.
  • the wafer holding frames differ in their size and shape for the separation process from the wafer holding frames for the mounting process.
  • Another exemplary embodiment of the method provides that a function test of each electronic component is carried out before the wafer frame is fed into the wafer holding device of the mounting system.
  • non-functioning electronic components can be marked, which in turn are recognized as marked by the component position detection device of the vacuum tweezer holding device, so that these electronic components are not picked up by the vacuum tweezers and transferred to an assembly position.
  • the marked components can also be removed from the perforated film before the wafer holding frame is fed into the wafer holding device, so that only the electronic components with the wafer holding frame are fed to the assembly system, which were recognized as functional.
  • each electronic component is provided with markings which serve for positioning in the assembly system and are detected by the component position detection device of the vacuum tweezer holding device during an assembly process in order to correctly position each component.
  • a further exemplary embodiment of the method provides that these position markings are arranged on the rear side of the electronic component.
  • a further exemplary embodiment of the invention provides that the position markings are arranged on the active side of the electronic component and the component position detection device has infrared detectors which can detect markings on the top side of the electronic component through the semiconductor wafer.
  • an assembly system for carrying out the method.
  • This mounting system for mounting a substrate with at least one electronic component of a semiconductor wafer divided into electronic components has a substrate holding device for receiving the substrate.
  • a wafer holding device for receiving a wafer holding frame is arranged above the substrate holding device and a vacuum tweezer holding device with a vacuum tweezer is provided above the wafer holding device.
  • Both the substrate holding device and also the wafer holding device can be positioned horizontally in the X direction and Y direction with respect to one another.
  • a predetermined electronic component can thus be arranged directly above a predetermined mounting position of the substrate.
  • the vacuum tweezer holding device with its vacuum tweezers can be finely adjusted with respect to the substrate holding device in the X direction and Y direction and can be rotated and fine adjusted about the Z axis.
  • the vacuum tweezer holding device is able to bring the vacuum tweezers vertically in the Z direction into a rest position, a pre-position and an assembly position in the region of the wafer holding frame.
  • This mounting system has the advantage that it can directly transfer individual predetermined electronic components from a semiconductor wafer divided into electronic components onto a substrate for mounting in an assembly position. This eliminates the time-consuming task of picking up an electronic component from a conveyor belt and transferring it to a suitable position on a substrate, so that a predetermined position of the electronic component is maintained from the outset and the overall manufacturing process can be significantly shortened, since the removal step from a conveyor belt and the successive feeding of individual electronic components into an assembly system are eliminated. This is also associated with a significant cost reduction in a production line and at the same time, transport problems that were previously associated with the transport belts in terms of correct assembly, transport and removal can be overcome.
  • the wafer holding frame holds a foil with through openings, wherein several components of the semiconductor wafer separated into electronic components are arranged on the foil under each of the through openings.
  • a wafer holding frame has the advantage that the entire semiconductor wafer with its curved waste sections, as can be present after the separation into separate electronic components, can be arranged on the film in order to carry out a separation step for the electronic components.
  • the wafer holding frame has the advantage that it can already be used with the perforated film for a separating device and there is no need to reclamp the film between different holding systems.
  • the wafer holding frame can serve as a holding frame in an intermediate function test, in which the electronic components of the semiconductor wafer, which do not correspond to the specifications, can be marked even before the loading of substrates.
  • the marked electronic components can be removed before the wafer holding frame is introduced into the placement system according to the invention or can remain on the wafer holding frame after the placement has been carried out.
  • a further embodiment of the invention therefore provides that the wafer holding frame is adapted to the diameter of a semiconductor wafer, which has the advantage that the curved waste sections of a wafer cannot be removed beforehand in a separate process.
  • the arrangement of the through openings in the film of the wafer holding frame can correspond to the arrangement of the electronic components of the semiconductor wafer, so that at least one through opening is assigned to an electronic component.
  • the vacuum tweezers of the vacuum tweezer holding device are arranged in their rest position over a through opening of the perforated film.
  • the wafer holding frame in the wafer holding device of the pick and place system can be moved in the X and Y directions until a functional electronic component with the passage opening arranged above it is arranged in the perforated film of the wafer frame under the vacuum tweezers.
  • the vacuum tweezers are able to pick up an electronic component of the semiconductor wafer, which is divided into electronic components, by switching the vacuum from the rest position in the Z direction by moving the vacuum.
  • the electronic component thus held by the vacuum tweezers can be brought into a predetermined mounting position on the substrate by further moving the vacuum tweezers in the Z direction. Since the vacuum tweezer holding device is able to fine-adjust the vacuum tweezers in the X and Y directions and to rotate about the Z axis, the electronic component can be finely adjusted in the mounting position by means of the vacuum tweezers and the vacuum tweezer holding device . To check whether a functioning component is arranged in the correct position in the receiving area of the vacuum tweezers, the vacuum tweezer holding device has a component position detection device. This component position detection device detects all of the components of a semiconductor wafer that are separated into electronic components and are marked as non-functional, and transmits this knowledge to an evaluation circuit, so that no non-functioning electronic components on the. Substrate.
  • the component position detection device in one embodiment of the invention has a light pulse transmitter and a light pulse receiver, which interact with the evaluation circuit for position determination in the X direction and in the Y direction and also a rotation error in the ⁇ direction about the Z axis can recognize.
  • the mounting system has a programmable controller which causes the wafer holding device to bring one of the electronic components into the detection range of the component position detection device and the substrate holding device causes the substrate to be in the predetermined position for mounting on the Bring substrate.
  • the programmable controller interacts with an XY table, which is part of the substrate holding device and which supports the substrate during the assembly process.
  • the programmable controller interacts with the wafer holding device in order to bring a suitable electronic component on the wafer holding frame into a position intended for loading.
  • the feeding and removal of substrate and wafer holding frame can take place via corresponding feeding and removal devices, which are part of the mounting system and thus enable an automatic production process during the mounting process.
  • the feed and discharge device for the substrate has guide rails, in which the substrate is guided into the assembly system and, after the assembly on the guide rails, is led out of the assembly system.
  • a wafer holding frame which has a film with through openings, wherein several components of the semiconductor wafer separated into electronic components are arranged on the film so that the components are each arranged under one of the through openings of the film.
  • This wafer frame does not have to carry all the electronic components of a semiconductor wafer, but can also only have the electronic components that have been recognized as functional. The positions of the defective electronic components then remain empty on the perforated film.
  • the entire semiconductor wafer which is divided into electronic components, including its curved edge sections, is attached to the perforated film, non-functional electronic components being marked so as to be recognizable for a component position detection device.
  • the wafer holding frame has a diameter equal to the half inner diameter adapted to the conductor wafer and the arrangement of the through openings in the perforated film of the wafer holding frame correspond to the arrangement of the electronic components of the semiconductor wafer. This ensures that the electronic components arranged in rows and columns in the wafer holding frame are available for assembly in a completely correct position.
  • a further embodiment of the wafer holding frame provides that the diameter of the through openings in the perforated film is adapted to the diameter of the vacuum tweezers in such a way that with the vacuum tweezers a horizontal fine adjustment in the X direction and in the Y direction and a rotary movement ⁇ through the bushing about the Z axis of the electronic component in relation to the predetermined position on the substrate in the mounting position of the vacuum tweezers.
  • This adaptation of the wafer holding frame with its through openings has the advantage that a fine adjustment of the electronic component with respect to the predetermined position on the substrate in the assembly position of the vacuum tweezers can be carried out without problems and thus an exact positioning of the electronic component and its external contacts to corresponding ones Contact pads on the substrate is possible.
  • the diameter of the through openings is smaller than the surface diagonal of an individual electronic component. This ensures that at least at the four corners of an electronic component it is held on the perforated film and does not fall off the perforated film prematurely.
  • the wafer holding frame has a one-sided adhesive film, the one-sided adhesive layer of the film holding the electronic component in position until the vacuum tweezers have picked up the electronic component.
  • a film with through openings for use in a wafer holding frame has an arrangement of through openings in rows and columns, which are arranged in the same way as electronic components of a semiconductor wafer divided into electronic components.
  • Such films can be prepared in large quantities for use in the assembly system according to the invention, with corresponding films with corresponding step sizes of the through openings being provided for each step size of electronic components on a semiconductor wafer.
  • the wafer holding frame can be made in two parts from rings that can be separated from one another, so that the perforated film can be inserted between the rings and tensioned.
  • through openings have a diameter that is smaller than the diagonal of the electronic components.
  • the film has through openings whose diameter is adapted to the vacuum tweezers in such a way that fine adjustment movements of the vacuum tweezers can be carried out within the through openings. This means that the through openings should be as large as possible, taking into account the size of the electronic components. are designed to enable the vacuum tweezers to be moved in the X and Y directions and rotary movements around the Z axis.
  • the goal of this development is, in addition to wafer level testing, ie testing of fully packaged chips at the wafer level, to provide a method and a system for directly populating a substrate such as a printed circuit board or a ceramic plate.
  • This essential aim is achieved with the subject matter of the invention now available.
  • the chip is directly cut from the wafer, which itself sits on a suitable carrier material such as a foil and is already sawn, i.e. is divided into individual electronic components, without interposing a diesorter (chip sorter), placed on the substrate.
  • the individual chip or the individual electronic component was previously flipped (turned by 180 °) before placement (or placement), or fed to a placement head, for example in the form of vacuum tweezers, via an intermediate station.
  • the method according to the invention now provides that the electronic component that has already been tested is placed directly on a substrate by positioning a wafer clamped onto a film “upside down”, that is to say with the external contacts facing downward, over the substrate in such a way that the desired electronic component is located Component is located above the installation location or the mounting position on the substrate.
  • suction tweezers or vacuum tweezers move to the back of the electronic component, detaches it from the film and keeps it fixed by means of the vacuum.
  • vacuum tweezers are located on a device that can detect the orientation and position of the electronic component. This detection can be implemented, for example, through the chips using an infrared camera and corresponding markings (or fiducals on the front side of the component) or by markings located on the back of the electronic component. , The vacuum tweezers can be rotated to correct the angle of rotation. The X-Y correction can be carried out, for example, by moving the substrate. After the position has been corrected, the electronic component can be placed on the substrate.
  • a pre-perforated film for example, can be used as the carrier material on which the wafer is located. This prevents the film from deforming too much when loosening the chip and moving the vacuum tweezers downwards, and thus preventing electronic components from slipping.
  • the vacuum tweezers can effortlessly move down through the preformed through openings to detach the electronic components from the film without destroying the film itself and thereby endangering the stability of the wafer holding frame.
  • the vacuum tweezers have a long, narrow neck so that it fits through the through openings of the film without deforming the film carrier material. What is special about this method is that no further intermediate step between the accommodation of an electronic component and the placement of the components is necessary.
  • the film according to the invention makes it possible to completely replace the carrier material used when a semiconductor wafer is said.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an assembly system of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of an assembly system of an embodiment of the invention with a vacuum tweezers in the assembly position
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of an assembly system of a further embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of an assembly system 4 of an embodiment of the present invention.
  • reference number 1 denotes a substrate.
  • the reference number 2 denotes an electronic component of a semiconductor wafer 3 divided into electronic components 2.
  • the reference number 5 denotes a substrate holding device 5 for receiving the substrate 1.
  • the reference number 6 denotes a wafer holding device 6 arranged above the substrate holding device 5 for receiving a wafer holding frame 10
  • the reference number 7 denotes a vacuum tweezer holding device which is arranged above the wafer holding device 6.
  • the reference number 16 denotes a component position detection device, which in this embodiment has a light pulse transmitter 17 and a light pulse receiver 18, which interact with an evaluation circuit 19. This evaluation circuit 19 transmits the component position result to a programmable controller 20, which interacts both with the substrate holding device 5 and with the wafer holding device 6 and with the vacuum tweezer holding device 7 and controls the overall sequence of the assembly process.
  • the substrate 1 is arranged on a horizontal X and Y table, which positions the substrate holding device in the X direction and Y direction.
  • the X-Y table is driven by stepper motors that work in coarse increments of 1 mm and solid increments in a grid of 2 ⁇ m.
  • a pre-adjustment or pre-adjustment of the substrate 1 with respect to the vacuum tweezer holding device 7 can thus be set.
  • Contact connection surfaces are arranged on the surface 22 of the substrate 1, the structure of which is adapted to the structure of the external contacts of the electronic components 2.
  • the surface area of the electronic components corresponds to that of a semiconductor chip and has a rewiring film on the active upper side of the semiconductor chip, which carries corresponding external contacts. In this embodiment of the invention, these external contacts point in the direction of the upper side 22 of the substrate 1.
  • the semiconductor wafer 3 divided into electronic components 2 is arranged hanging on a perforated film 14 in a wafer holding frame 10.
  • This wafer holding frame 10 can be positioned in the X direction and Y direction by means of a wafer holding device 6, so that a functional electronic component can be adjusted in relation to the predetermined position of the contact connection areas on the upper side 22 of the substrate 1.
  • the component position detection device 16 can check whether the electronic component is marked as non-functional. Furthermore, the component position detection device, the vacuum tweezer holding device can make a fine adjustment in the X-direction, in the Y-direction, and by rotating through an angle ⁇ about the Z-axis of the vacuum tweezers, the vacuum tweezers can be fine-tuned according to corresponding markings on the electronic component before the vacuum tweezers from rest position 11, which is shown with dashed lines in FIG. 1, to advance position 12. In the preposition, by inserting the vacuum tweezers 8 into the through opening 15 of the perforated film 14, an electronic component 2 can be received and detached from the perforated film 14.
  • the substrate 1 itself can be a printed circuit board 23 or a ceramic plate 24.
  • both the printed circuit board 23 and the ceramic plate 24 can be in a multi-layer design, the multi-layer structure relating to the presence of a plurality of conductor track levels of the substrate.
  • the control of the different positions of the electronic components for moving the wafer holding frame 10 is initiated by the programmable controller 20.
  • this programmable controller 20 acts on corresponding stepper motors which carry out a step-by-step horizontal movement of the wafer holding device 6 in the X direction and in the Y direction.
  • these stepper motors have a rough step sequence of 1 mm step size and a step sequence of 2 ⁇ m in a fine adjustment phase.
  • the programmable controller 20 also controls the displacement of the vacuum tweezer holding device 7 for fine adjustment in the X direction and Y direction, taking into account the component position signals that are provided by the component position detection device via the evaluation circuit 19.
  • the programmable controller controls the fine adjustment of the direction of rotation of the vacuum tweezer holding device 7 by the angle ⁇ .
  • the dash-dotted lines through the semiconductor wafer 3 identify the position of the separation tracks 28 for the divided electronic components 2.
  • the dotted line 29 denotes the area of the wafer holding device 6, the dashed line denotes the area of the substrate holding device 5, which in turn is arranged on a tray 31 is.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of an assembly system 4 of an embodiment of the invention with vacuum tweezers 8 in the assembly position 13.
  • Components with the same functions as in FIG. 1 are identified by the same reference numerals and are not specifically explained.
  • the number of electronic components in the embodiment according to FIG. 2 is here limited in principle to four for the wafer 3 in one direction.
  • the wafer 3 can have any number of electronic components arranged in rows and columns. This number of electronic components 2 can be between 100 and 2000 for a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm.
  • Corresponding through openings 15 are provided in the perforated film 14 carrying the semiconductor wafer 3 in accordance with the number of electronic components. Also these through openings are arranged in rows and columns, so that each electronic component is arranged under such a through opening 15.
  • edge sections 27 of the semiconductor wafer 3 do not carry complete electronic components 2 and are consequently waste. These edge sections 27 can be detached from the film 14 before the wafer holding frame is introduced into the assembly system. Or they can remain on the film until appropriate functional electronic components of the semiconductor wafer 3 separated into electronic components are placed on appropriate substrates. The same applies to non-functional electronic components that have been marked accordingly during an intermediate function test.
  • the functionality or non-functionality or the marking is signaled by the component position detection device 16 via an evaluation circuit, not shown, of a programmable controller, not shown, so that no non-functional electronic components are brought into the mounting position 13 by the vacuum tweezer holding device 7.
  • the electronic component In the assembly position 13, the electronic component can be finely adjusted in the X direction and in the Y direction with the aid of the vacuum tweezer holding device 7 and rotated and fine adjusted about the Z axis 9. With this fine adjustment, the external contacts of the electronic component 2 can be brought into exact association with corresponding contact connection areas on the substrate 1.
  • a heating device can either heat the electronic component 2 or the substrate 1 in order to cause a conductive adhesive to harden or around the external contacts of the electronic component soft solder on the contact pads of the top 22 of the substrate 1.
  • the passage opening 15 has a sufficient diameter so that the vacuum tweezers in the passage opening 15 can be finely adjusted in the X and Y directions. Furthermore, the area of the through opening 15 is smaller than the area of the electronic component.
  • the dash-dotted lines in FIG. 1 and FIG. 2 show the position of the separation tracks 28 in the semiconductor wafer 3 for the divided electronic components.
  • FIG. 3 shows a schematic top view of an assembly system of a further embodiment of the invention.
  • Components with the same functions as in the previous figures are identified by the same reference numerals and are not specifically explained.
  • This schematic plan view is greatly simplified by omitting the vacuum tweezer holding device shown in FIGS. 1 and 2.
  • This further embodiment of the invention shows a feed device 21 and a discharge device 25 for the substrate 1, which is fed here on guide rails 32 and 33 of the substrate holding device 5 and is guided out of the mounting system 4 on guide rails 34 and 35 of the discharge device 25.
  • the substrate holding device 5 can be positioned in the arrow direction Y ′′ and in X ′′ in order to bring the substrate into a predetermined position for loading.
  • a wafer holding device with a wafer holding frame 10 is arranged above the substrate holding device 5, the wafer holding frame 10 carrying the wafer 3 divided into electronic components on a perforated film 14.
  • the wafer holding frame 10 is displaceable in the arrow direction Y 'and X' by means of the wafer holding device. bar to align a functional electronic component with the position on the substrate 1.
  • FIGS. 1-3 With the embodiments of a mounting system shown in FIGS. 1-3, a method for mounting a
  • a wafer holding frame 10 with a perforated film 14 stretched in the wafer holding frame is provided.
  • This film 14 has through openings 15 arranged in rows and columns.
  • the arrangement of the through openings 15, the step size of the through openings 15 and the area of the through openings 15 is adapted to the electronic components 2 of a semiconductor wafer separated into electronic components 2 arranged in rows and columns.
  • this semiconductor wafer 3 is applied to the perforated film 15 as the carrier material and separated into corresponding electronic components in a separating device.
  • a wafer holding frame 10 prepared in this way is provided for the placement in a corresponding placement system 4. Furthermore, a substrate 1 with predetermined positions for the application of an electronic component 2 is provided. The wafer holding frame 10 is inserted into a positioning wafer holding device 6 and the substrate 1 into a positioning substrate holding device 5. Subsequently, the wafer holding frame 10 and the substrate 1 are positioned horizontally in relation to one another in the X and Y directions in such a way that a functional electronic cal component 2 is arranged in a predetermined position above the substrate 1.
  • a vacuum tweezer 8 moves vertically in the Z direction through the passage opening 15 of the film 14 located above the electronic component and takes the corresponding electronic component 2 with it from a preposition and Brings the electronic component 2 into an assembly position on the substrate 1.
  • the electronic component 2 is finely adjusted in the X and Y directions by means of the vacuum tweezers holding device 7 and rotated about the Z axis and thereby at an angle ⁇ fine adjusted.
  • the electronic component 2 can be fastened on the substrate 1 in the predetermined mounting position in different ways.
  • the substrate 1 can be heated in order to cure a conductive adhesive, which is arranged on the contact connection surfaces of the substrate 1 in the predetermined position, or the electronic component 2 can be heated so far, for example by laser beams, that the external contacts of the electronic component 2 are soft soldered on the contact pads of the substrate 1.
  • the entire assembly process is controlled and monitored by a programmable control unit 20 and supported by a component position detection device 16 arranged on the vacuum tweezer holding device 7.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Bestückungssystem (4) zum Bestücken eines Substrats (1) mit einem elektronischen Bauteil (2). Dazu weist das Bestückungssystem (4) eine Substrathalteeinrichtung (5) zur Aufnahme des Substrats (1), eine oberhalb der Substrathalteeinrichtung (5) Waferhalteeinrichtung (6) zur Aufnahme eines Waferhalterahmens (10) und eine oberhalb der Waferhalteeinrichtung (6) angeordnete Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung (7) auf. Dazu kann der Waferhalterahmen (10) kann einen kompletten in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafer (3) aufnehmen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Bestuckungssystem zum Bestucken eines Substrats mit elektronischen Bauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Bestuckungssystem zum Bestucken eines Substrats mit elektronischen Bauteilen gemäß der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Die Weiterverarbeitung von elektronischen Bauteilen, die ei- nen Halbleiterchip aus einem Halbleiterwafer aufweisen, ist relativ komplex, selbst wenn der Halbleiterwafer bereits die Außenkontakte der elektronischen Bauteile auf seiner aktiven Oberseite aufweist. Zunächst wird der Halbleiterwafer auf ei- nem entsprechenden Trager m elektronische Bauteile geteilt. Anschließend werden die elektronischen Bauteile des geteilten Halbleiterwafers von dem Trager abgenommen und in einem Ver- packungs- bzw. Transportgurt lagegetreu eingebracht. Dieser Transportgurt wird einem Bestuckungsautomaten zugeführt. Die einzelnen elektronischen Bauteile werden nacheinander dem
Transportgurt entnommen, um in dem Bestuckungsautomaten ein Substrat mit einem elektronischen Bauteil zu bestucken.
Das mehrfache Umsetzen des elektronischen Bauteils eines in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafers hat den
Nachteil, daß eine Entnahmeeinrichtung zur lagegetreuen Überführung des elektronischen Bauteils eines in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafers in einen Transportgurt eingesetzt wird und nach dem Transport wiederum eine Entnah- meeinrichtung vorgesehen wird, die das elektronische Bauteil dem Bestuckungsautomaten zufuhrt. Die eingesetzten Einrichtungen zur Entnahme und zum Transport sind zur Einhaltung der lagetreuen Einbringung in den Bestuckungsautomat hochprazise und entsprechend teure Automaten. Darüber hinaus ist der Fertigungsablauf relativ komplex, weil das elektronischen Bauteil eines in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwa- fers mehrere Bearbeitungsschritte durchlauft, ehe die Bestuk- kung auf dem Substrat lagegetreu stattfinden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung zu vereinfachen und ein Verfahren und ein Bestuckungssystem zum Bestucken eines Substrats mit elektronischen Bauteilen anzugeben, das schneller und effektiver ein Umsetzen eines elektronischen
Bauteils von einem in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafer auf ein Substrat ermöglicht.
Gelost wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.
Das Verfahren zum Bestucken eines Substrats mit elektronischen Bauteilen weist erfmdungsgemaß folgende Verfahrens- schritte auf:
Bereitstellen eines Waferhalterahmens mit einer in dem Waferrahmen aufgespannten perforierten Folie, Bereitstellen eines Substrats mit vorbestimmten Positionen für das Aufbringen eines elektronischen Bauteils, - Zufuhren des Waferhalterahmens in eine positionierende
Waferhalteeinrichtung und des Substrats in eine positionierende Substrathalteeinrichtung, horizontales Ausrichten in X- und Y-Richtung der Waferhalteeinrichtung und der Substrathalteeinrichtung zuein- ander in eine vorgegebene Position zum Positionieren eines elektronischen Bauteils der elektronischen Bauteile des Halbleiterwafers auf dem Substrat, Verfahren einer Vakuumpinzette mittels Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung unter Überwachung durch eine Bauteilpo- sitions-Erkennungseinrichtung aus einer Ruheposition vertikal in Z-Richtung durch eine Durchgangsöffnung in der perforierten Folie unter Mitnahme eines elektronischen Bauteils auf einer Vorposition und Verbringen des elektronischen Bauteils in eine Montageposition auf dem Substrat unter Drehen um die Z-Achse und feinjustieren der Vakuumpinzette in X- und Y-Richtung.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Zwischenschritte zum lagegetreuen Bestücken eines Transportgurtes mit elektronischen Bauteilen und das lagegetreue Entnehmen der Bauteile aus dem Transportgurt und Zuführen der einzelnen Bauteile zu einem Bestückungsautomaten entfallen. Vielmehr wird in vorteilhafter Weise der Träger, auf dem der elektronische Bauteile aufweisende Halbleiterwafer in elektronische Bauteile geteilt wurde, unmittelbar als Waferhalterahmen verwendet, um einerseits noch erforderliche Funktionstests auf dem Waferni- veau an den geteilten elektronischen Bauteilen durchzuführen, und andererseits den gesamten Waferhalterahmen, auf dem nach dem Teilen des Halbleiterwafers in elektronische Bauteile die einzelnen Bauteile gegetreu angeordnet sind, unmittelbar einem Bestückungssystem zuzuführen.
Das elektronische Bauteil wird bei diesem Verfahren nur einmal umgesetzt, nämlich von der den Wafer tragenden Folie des Waferhalterahmens zu der Montageposition auf dem Substrat. Gleichzeitig kann der Waferhalterahmen sowohl in einer Trenneinrichtung für den Wafer zum Trennen des Halbleiterwa- fers in einzelne elektronische Bauteile verwendet werden, als auch zum Einsatz in dem Bestückungssystem, das mit einer positionierenden Waferhalteeinrichtung ausgestattet ist, in die unmittelbar der Waferhalterahmen auch nach einem Transport einsetzbar ist.
Die perforierte Folie weist in einzelne Zeilen und Spalten angeordnete Durchgangsöffnungen auf, wobei die perforierte Folie derart auf den Halbleiterwafer aufgelegt wird, daß unter jeder Durchgangsöffnung der Folie ein elektronisches Bauteil eines in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwa- fers angeordnet ist. Diese Anordnung kann bereits vor dem Trennen des Halbleiterwafers in einzelne elektronische Bau- teile auf einer entsprechend perforierten Folie vorgenommen werden. Das hat den Vorteil, daß sich die Lage und die Ausrichtung des elektronischen Bauteils von dem Trennen des Halbleiterwafers in elektronische Bauteile bis zum Bestücken eines Substrats mit einem elektronischen Bauteil nicht ändert .
Zum horizontalen Ausrichten des Waferhalterahmens in der positionierenden Waferhalteeinrichtung und des Substrats auf der positionierenden Substrathalteeinrichtung können die beiden in einem bevorzugten :Lιrchführungsbeispiel des Verfahrens horizontal in X-Richtung und in Y-Richtung so lange übereinander verschoben werden, bis ein funktionsfähiges elektronisches Bauteil des Halbleiterwafers über der Montageposition auf dem Substrat positioniert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann die Vakuumpinzette in ihrer Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung oberhalb des Waferhalterahmens in einer Ruheposition angeord- net sein und nach dem Ausrichten von Waferhalteeinrichtung und Substrathalteeinrichtung in vertikaler Z-Richtung in eine Vorposition verfahren werden, bei der die Vakuumpinzette der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung ein elektronisches Bauteil aufnimmt und im weiteren Verlauf des Bestückungsverfahrens dieses elektronische Bauteil in eine Montageposition auf dem Substrat bringt. In dieser Montageposition kann die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung die Vakuumpinzette in X- und in Y- Richtung fein justieren und Drehfehler des elektronischen
Bauteils gegenüber der Position auf dem Substrat durch drehen um die Z-Achse ausgleichen. Durch die Kombination aus Drehbewegung um die Z-Achse und Verschiebebewegung in den Richtungen X und Y kann im Bereich der Durchgangsöffnung der Folie die Vakuumpinzette eine Feinjustierung vornehmen und das elektronische Bauteil exakt auf der vorbestimmten Position auf dem Substrat positionieren.
In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird das Substrat erwärmt, um Außenkontakte des elektronischen
Bauteils mit Kontaktanschlussflächen des Substrats nach exakter Positionierung zu verbinden. Ein derartiges Verbinden kann in einem Aushärten eines auf den Kontaktanschlussflächen vorbereiteten elektrisch leitenden Klebers erfolgen oder durch Löten der Außenkontakte des elektronischen Bauteils auf den Kontaktanschlussflachen des Substrats.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß noch vor dem Trennen des Halbleiterwafers in elektroni- sehe Bauteile der noch nicht getrennte Halbleiterwafer auf eine mit Klebstoff beschichtete Seite der perforierten Folie aufgebracht wird. Dazu werden die in Zeilen und Spalten angeordneten elektronischen Bauteile des Halbleiterwafers mit den in Zeilen und Spalten angeordneten Durchgangsöffnungen der perforierten Folie ausgerichtet. Diese Ausrichtung wird so vorgenommen, daß ein einzelnes elektronisches Bauteil auf einer Durchgangsöffnung der Folie angeordnet ist. Die Fläche der Durchgangsöffnung der Folie ist dabei kleiner als die Flache des elektronischen Bauteils, so daß nach dem Trennen des Halbleiterwafers in elektronische Bauteile keines der elektronischen Bauteile durch eine der Durchgangsoffnungen fallen kann.
Bei dem Aufbringen des nicht getrennten Halbleiterwafers auf die perforierte Folie kann diese Folie bereits m dem Wafer- halterahmen eingespannt sein, so daß der Waferhalterahmen gleichzeitig als Waferhalter für eine Trenneinrichtung einge- setzt werden kann.
In einem weiteren Durchfuhrungsbeispiel des Verfahrens wird erst nach dem Trennen des Halbleiterwafers in elektronische Bauteile die Folie mit den elektronischen Bauteilen in den Waferrahmen eingespannt. Bei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung unterscheiden sich die Waferhalterahmen in ihrer Große und ihrer Form für das Trennverfahren von den Waferhalterahmen für das Bestuckungsverfahren.
Ein weiteren Durchfuhrungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, daß vor dem Zufuhren des Waferrahmens in die Waferhalteeinrichtung des Bestuckungssystems ein Funktionstest jedes elektronischen Bauteils durchgeführt wird. Bei diesem Funktionstest können nicht funktionierende elektronische Bauteile markiert werden, die ihrerseits von der Bauteilpositions- Erkennungsemrichtung der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung als markiert erkannt werden, so daß diese elektronischen Bauteile nicht von der Vakuumpinzette aufgenommen und in eine Montageposition überfuhrt werden. Die markierten Bauteile können aber auch vor dem Zufuhren des Waferhalterahmens in die Waferhalteeinrichtung von der perforierten Folie entfernt werden, so daß nur die elektronischen Bauteile mit dem Wafer- halterahmen dem Bestückungssystem zugeführt werden, die als funktionsfähig erkannt wurden.
In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird jedes elektronische Bauteil mit Markierungen versehen, die der Positionierung in dem Bestückungssystem dienen und von der Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung bei einem Bestückungsvorgang erfaßt werden, um jedes Bauteil korrekt zu positionieren.
Da die elektronischen Bauteile mit ihrer aktiven Seite und ihren Außenkontakten bei dem Bestückungsvorgang zu der Substratoberseite ausgerichtet sind, sieht ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens vor, daß diese Positionsmar- kierungen auf der Rückseite des elektronischen Bauteils angeordnet sind.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die Positionsmarkierung auf der aktiven Seite des elek- tronischen Bauteils angeordnet sind und die Bauteilpositions- ErTcennungseinrichtung über Infrarotdetektoren verfügt, die durch den Halbleiterwafer hindurch Markierungen auf der Oberseite der elektronischen Bauteils detektieren können.
Bei dem Bestückungsvorgang ist vorgesehen, daß die Kontaktanschlussflächen einer zu bestückenden Keramikplatte oder Leiterplatte freigelegt sind, so daß eine unmittelbare Kontak- tierung mit den Außenkontakten des elektronischen Bauteils möglich wird. Als Leiterplatte oder Keramikplatte können auch mehrlagige Leiterplatten bzw. Keramikplatten eingesetzt werden, die über mehrere Ebenen von Leiterbahnen und dazwischen angeordneten Durchkontakten verfügen. Zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß ein Bestückungssystem vorgesehen. Dieses Bestückungssystem zum Bestücken eines Substrats mit mindestens einem elektronischen Bauteil eines in elektronische Bauteile geteilten Halbleiter- wafers weist eine Substrathalteeinrichtung zur Aufnahme des Substrats auf. Oberhalb der Substrathalteeinrichtung ist eine Waferhalteeinrichtung zur Aufnahme eines Waferhalterahmens angeordnet und oberhalb der Waferhalteeinrichtung ist eine Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung mit einer Vakuumpinzette vorgesehen. t
Sowohl die Substrathalteeinrichtung also auch die Waferhalteeinrichtung sind horizontal in X-Richtung und Y-Richtung in Bezug auf einander positionierbar. Damit kann ein vorbestimm- tes elektronisches Bauteil unmittelbar über einer vorbestimmten Montageposition des Substrats angeordnet werden. Die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung mit ihrer Vakuumpinzette ist bezüglich der Substrathalteeinrichtung in X-Richtung und Y- Richtung feinjustierbar sowie um die Z-Achse drehbar und feinjustierbar. Darüber hinaus ist die Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung in der Lage die Vakuumpinzette im Bereich des Waferhalterahmens vertikal in Z-Richtung in eine Ruheposition, in eine Vorposition und in eine Montageposition zu bringen.
Dieses Bestückungssystem hat den Vorteil, daß es unmittelbar von einem in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafer einzelne vorbestimmte elektronische Bauteile auf ein Substrat zum Bestücken in eine Montagepositon verbringen kann. Damit entfällt das aufwendige Aufnehmen eines elektronischen Bauteils aus einem Transportgurt und sein Überführen an eine geeignete Position eines Substrats, so daß von vorneherein eine vorbestimmte Lage des elektronischen Bauteils beibehalten wird und insgesamt der Fertigungsablauf wesentlich verkürzt werden kann, da der Entnahmeschritt aus einem Transportgurt und das nacheinander Zuführen einzelner elektronischer Bauteile in ein Bestückungssystem entfallen. Damit ist zusätzlich eine wesentliche Kostenreduktion in einer Fertigungslinie verbunden und gleichzeitig können Transportprobleme, die bisher mit den Transportgurten in Bezug auf lagegetreue Bestückung, lagegetreuen Transport und lagegetreue Entnahme verbunden waren, überwunden werden.
In einer Ausführungsform des Bestückungssystems hält der Wa- ferhalterahmen eine Folie mit Durchgangsöffnungen, wobei mehrere Bauelemente des in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwafers an der Folie unter jeweils einer der Durch- gangsöffnungen angeordnet sind. Ein derartiger Waferhalterahmen hat den Vorteil, daß auf der Folie der gesamte Halbleiterwafer mit seinen gekrümmten Abfallsektionen, wie sie nach dem Trennen in getrennte elektronische Bauteile vorliegen angeordnet sein kann, um einen Vereinzelungsschritt für die elektronischen Bauteile vorzunehmen. Weiterhin hat der Wafer- halterahmen den Vorteil, daß er bereits mit der perforierten Folie für eine Trenneinrichtung eingesetzt werden kann und ein Umspannen der Folie zwischen unterschiedlichen Haltesystemen entfällt. Weiterhin kann der Waferhalterahmen als Hal- terahmen bei einem Funktionszwischentest dienen, bei dem noch vor dem Bestücken von Substraten die elektronischen Bauteile des Halbleiterwafers, die nicht den Spezifikationen entsprechen, markiert werden können. Die markierten elektronischen Bauteile können vor dem Einbringen des Waferhalterahmens in das erfindungsgemäße Bestückungssystem entfernt werden oder nach der Durchführung der Bestückung auf dem Waferhalterahmen zurückbleiben . Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor, daß der Waferhalterahmen dem Durchmesser eines Halbleiterwafers angepaßt ist, was den Vorteil hat, daß die gekrümmten Abfallabschnitte eines Wafers nicht vorher in einem getrenn- ten Verfahren zu entfernen sind. Darüber hinaus kann die Anordnung der Durchgangsöffnungen in der Folie des Waferhalterahmens der Anordnung der elektronischen Bauteile des Halbleiterwafers entsprechen, so daß mindestens jeweils eine Durchgangsöffnung einem elektronischen Bauteil zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vakuumpinzette der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung in ihrer Ruheposition über einer Durchgangsöffnung der perforierten Fo- lie angeordnet. Dazu kann der Waferhalterahmen in der Waferhalteeinrichtung des Bestückungssystem in X- und in Y- Richtung solange verfahren werden, bis ein funktionsfähiges elektronisches Bauteil mit der darüber angeordneten Durchgangsöffnung in der perforierten Folie des Waferrahmens unter der Vakuumpinzette angeordnet ist. Die Vakuumpinzette ist in der Lage, in ihrer Vorposition durch Verschieben aus der Ruheposition in Z-Richtung ein unter der Durchgangsöffnung angeordnetes elektronisches Bauteil des in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafers mittels Einschalten des Va- kuums aufzunehmen. Das somit von der Vakuumpinzette gehaltene elektronische Bauteil kann durch weiteres Verfahren der Vakuumpinzette in Z-Richtung in eine auf dem Substrat vorbestimmte Montageposition gebracht werden. Da die Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung in der Lage ist, die Vakuumpinzette in X- und in Y-Richtung fein zu justieren und um die Z-Achse zu drehen, kann das elektronische Bauteil mittels der Vakuumpinzette und der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung in der Montageposition fein justiert werden. Zur Überprüfung, ob ein funktionierendes Bauteil in der korrekten Position im Aufnahmebereich der Vakuumpinzette angeordnet ist, weist die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung eine Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung auf. Diese Bauteilpo- sitions-Erkennungseinrichtung erfaßt alle als nicht funktionstüchtig markierten Bauteile eines in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwafers und übermittelte diese Erkenntnis an eine Auswerteschaltung, so daß keine nicht funk- tionierenden elektronischen Bauteile auf dem. Substrat montiert werden.
Dazu verfügt die Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung über einen Lichtinpuls- sender und einen Lichtimpulsempfänger, die mit der Auswerteschaltung für eine Positionsbestimmung in X-Richtung und in Y-Richtung zusammenwirken und auch einen Drehfehler in φ- Richtung um die Z-Achse erkennen können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Bestuckungssystem eine programmierbare Steuerung auf, welche die Waferhalteeinrichtung veranlaßt, eines der elektronischen Bauteile in den Erfassungsbereich der Bauteilpositions- Erkennungseinrichtung zu bringen und die Substrathalteein- richtung veranlaßt, das Substrat in die vorbestimmte Position für die Montage auf dem Substrat zu bringen. Dazu wirkt die programmierbare Steuerung mit einem X-Y-Tisch zusammen, der Bestandteil der Substrathalteeinrichtung ist und der das Substrat während des Bestückungsvorgangs trägt. Außerdem wirkt die programmierbare Steuerung mit der Waferhalteeinrichtung zusammen, um ein geeignetes elektronisches Bauteil an dem Wa- ferhalterahmen in eine zum Bestücken vorgesehene Position zu bringen. Das Zuführen und Abführen von Substrat und Waferhalterahmen kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung über entsprechende Zufuhr- und Abfuhreinrichtungen erfolgen, die Bestandteil des Bestückungssystem sind und damit einen automatischen Fertigungsablauf beim Bestückungsvorgang ermöglichen. Die Zufuhr- und Abfuhreinrichtung für das Substrat weist dazu Führungsschienen auf, in denen das Substrat in das Bestückungssystem geführt wird und nach dem Bestücken auf den Führungsschienen aus dem Bestückungssystem herausgeführt wird.
Für das Bestückungssystem wird ein Waferhalterahmen verwendet, der eine Folie mit Durchgangsöffnungen aufweist, wobei mehrere Bauteile des in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwafers auf der Folie so angeordnet sind, daß die Bauteile jeweils unter einer der Durchgangsöffnungen der Folie angeordnet sind. Dieser Waferrahmen muß nicht alle elektronischen Bauteile eines Halbleiterwafers tragen, sondern kann auch nur die elektronischen Bauteile aufweisen, die als funktionstüchtig erkannt wurden. Die Positionen der defekten elektronischen Bauteile bleiben dann auf der perforierten Folie unbesetzt.
Bei einer anderen Ausführungsform des Waferhalterahmens ist der gesamte in elektronische Bauteile aufgeteilte Halbleiterwafer einschließlich seiner gekrümmten Randabschnitte auf der perforierten Folie angebracht, wobei nicht funktionsfähige elektronische Bauteile für eine Bauteilpositions- Erkennungseinrichtung erkennbar markiert sind.
Der Waferhalterahmen weist in dem Fall der Aufnahme eines kompletten Halbleiterwafers ein an den Durchmesser des Halb- leiterwafers angepaßten inneren Durchmesser auf und die Anordnung der Durchgangsöffnungen in der perforierten Folie des Waferhalterahmens entsprechen der Anordnung der elektronischen Bauteile des Halbleiterwafers. Somit ist gewährleistet, daß vollkommen lagetreu die elektronischen Bauteile in Zeilen und Spalten angeordnet im Waferhalterahmen zur Bestückung zur Verfügung stehen.
Eine weitere Ausführungsform des Waferhalterahmens sieht vor, daß der Durchmesser der Durchgangsöffnungen ,in der perforierten Folie dem Durchmesser der Vakuumpinzette so angepaßt ist, daß mit der Vakuumpinzette durch die Durchführung hindurch eine horizontale Feinjustierung in X-Richtung und in Y- Richtung und eine Drehbewegung φ um die Z-Achse des elektro- nischen Bauteils in Bezug auf die vorbestimmte Position auf dem Substrat in der Montageposition der Vakuumpinzette durchführbar ist. Diese Anpassung des Waferhalterahmen mit seinen Durchgangsöffnungen hat den Vorteil, daß eine Feinjustage des elektronischen Bauteils in Bezug auf die vorbestimmte Positi- on auf dem Substrat in der Montageposition der Vakuumpinzette ohne Probleme durchführbar ist und somit ein exaktes Positionieren des elektronischen Bauteils und seiner Außenkontakte zu entsprechenden Kontaktanschlussflächen auf dem Substrat möglich wird.
Um das einzelne elektronische Bauteil in dem Waferhalterahmen zu halten, ist der Durchmesser der Durchgangsöffnungen kleiner als die Flächendiagonale eines einzelnen elektronischen Bauteils. Damit wird gewährleistet, daß mindestens an den vier Ecken eines elektronischen Bauteils dieses an der perforierten Folie gehalten wird und nicht von der perforierten Folie vorzeitig abfällt. Um von vorneherein ein Abfallen eines elektronischen Bauteils von der perforierten Folie zu verhindern, weist der Waferhalterahmen eine einseitig klebende Folie auf, wobei die einseitige KlebstoffSchicht der Folie das elektronische Bauteil in Position hält, bis die Vakuumpinzette das elektronische Bauteil aufgenommen hat.
Eine Folie mit Durchgangsöffnungen zum Einsatz in einem Waferhalterahmen weist eine Anordnung von Durchgangsöffnungen in Zeilen und Spalten auf, welche in gleicher Weise wie elektronische Bauteile eines in elektronische Bauteile geteilten Halbleiterwafers angeordnet sind. Derartige ,Folien können für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Bestückungssystem in großen Mengen vorbereitet werden, wobei für jede Schrittweite von elektronischen Bauteilen auf einem Halbleiterwafer entsprechende Folien mit entsprechenden Schrittweiten der Durch- gangsöffnungen vorzusehen sind.
Der Waferhalterahmen kann zweiteilig aus voneinander trennbaren Ringen ausgeführt sein, so daß die perforierte Folie zwischen den Ringen eingelegt werden und gespannt werden kann. Die für das Halten der elektronischen Bauteile vorgesehenen
Durchgangsöffnungen weisen für diesen Zweck einen Durchmesser auf, der kleiner als die Diagonale der elektronischen Bauteile ist. Somit sind nicht nur die Schrittweite der Durchgangsöffnungen an die Anordnung der elektronischen Bauteile auf einem Halbleiterwafer anzupassen, sondern auch die Durchmesser der jeweiligen Durchgangsöffnungen entsprechend zu dimensionieren. Darüber hinaus weist die Folie Durchgangsöffnungen auf, die mit ihrem Durchmesser der Vakuumpinzette in der Weise angepaßt sind, daß Feinjustagebewegungen der Vaku- umpinzette innerhalb der Durchgangsöffnungen ausführbar sind. Das bedeutet, daß die Durchgangsöffnungen unter Beachtung der Größe der elektronischen Bauteile so groß wie möglich zu ge- stalten sind, um der Vakuumpinzette Verschiebungen in X- und Y-Richtung und Drehbewegungen um die Z-Achse zu ermöglichen.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß im Bereich der WSA-Entwicklung (Wafer Scale Assembling) ein wesentliches
Ziel dieser Entwicklung ist, neben einem Wafer Level Testing, also einem Testen fertiggehäuster Chips auf Waferebene, ein Verfahren und ein System zur direkten Bestückung eines Substrats wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einer Kera- mikplatte vorzusehen. Dieses wesentliche Ziel wird mit dem nun vorliegenden Gegenstand der Erfindung verwirklicht. Dabei wird der Chip direkt vom Wafer, der selbst auf einem geeigneten Trägermaterial wie einer Folie sitzt und bereits gesägt, d.h. in einzelne elektronische Bauteile geteilt ist, ohne ei- nen Diesorter (Chipsortierer) zwischenzuschalten, auf das Substrat verbracht.
In der SMT-Fertigung (Surface Mount Technology) wurde bisher der einzelne Chip oder das einzelne elektronische Bauteil vor dem Placen (bzw. Bestücken) geflippt (um 180° umgedreht), oder über eine Zwischenstation einem Bestückungskopf beispielsweise in Form einer Vakuumpinzette zugeführt. Dieses erfordert zusätzliche Zwischenträgermittel und Zwischenpositionen, bevor ein derartiges elektronisches Bauteil auf einer vorbestimmten Position eines Substrats montiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, daß das bereits getestete elektronische Bauteil direkt auf einem Substrat plaziert wird, indem ein auf eine Folie aufgespannter Wafer "kopfüber", also mit den Außenkontakten nach unten, so über dem Substrat positioniert wird, daß sich das gewünschte elektronische Bauteil über dem Einbauplatz bzw. der Montageposition auf dem Substrat befindet. In diesem Augenblick fährt eine Saugpinzette bzw. Vakuumpinzette auf die Rückseite des elektronischen Bauteils, löst dieses von der Folie und hält es weiterhin fixiert mittels des Vakuums.
Diese Vakuumpinzette befindet sich an einer Vorrichtung, wel- ehe die Ausrichtung und Position des elektronischen Bauteils erfassen kann. Diese Erfassung kann beispielsweise durch die Chips hindurch mittels Infrarotkamera und entsprechenden Markierungen (bzw. Fiducals auf der Bauteilvorderseite) oder durch Markierungen, die sich auf der Rückseite des elektroni- sehen Bauteils befinden, realisiert werden. ,Zur Korrektur des Drehwinkels kann die Vakuumpinzette gedreht werden. Die X-Y- Korrektur kann beispielsweise durch Verfahren des Substrats erfolgen. Nach erfolgter Positionskorrektur kann das elektronische Bauteil auf dem Substrat abgesetzt werden.
Als Trägermaterial, auf dem sich der Wafer befindet, kann z.B. eine vorperforierte Folie eingesetzt werden. Dadurch wird verhindert, daß die Folie sich beim Lösen des Chips und beim Verfahren der Vakuumpinzette nach unten zu stark ver- formt und somit elektronische Bauteile verrutschen. Andererseits kann die Vakuumpinzette mühelos durch die vorgeformten Durchgangsöffnungen nach unten fahren, um die elektronischen Bauteile von der Folie zu lösen, ohne dabei die Folie selbst zu zerstören und damit die Stabilität des Waferhalterahmens zu gefährden. Dazu verfügt die Vakuumpinzette über einen langen schmalen Hals, so daß dieser durch die Durchgangsöffnungen der Folie hindurchpaßt, ohne das Folienträgermaterial zu verformen. Das besondere an diesem Verfahren liegt darin, daß kein weiterer Zwischenschritt zwischen Aufnahme eines elek- tronischen Bauteils und Plazieren der Komponenten nötig ist. Ferner wird sowohl ein Grobpositionieren des Wafers über dem Einbauplatz bzw. der Montageposition auf dem Substrat, als auch eine Feinpositionierung bzw. Feinjustage möglich. Dar- über hinaus ermöglicht die erfmdungsgemaße Folie, das beim Sagen eines Halbleiterwafers eingesetzte Tragermaterial voll- standig zu ersetzen.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausfuhrungsformen mit Bezug auf die beigefugten Figuren naher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Bestuckungssystems einer Ausfuhrungsform der Erfindung, Figur 2 zeigt eine Prinzipskizze eines Bestuckungssystem einer Ausfuhrungsform der Erfindung mit einer Vakuumpinzette in Montageposition, Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Bestuk- kungssystem einer weiteren Ausfuhrungsform der Er- findung.
Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Bestuckungssystems 4 einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung. In Figur 1 kennzeichnet die Bezugsnummer 1 ein Substrat. Die Bezugsnum- mer 2 kennzeichnet ein elektronisches Bauteil eines in elektronische Bauteile 2 eingeteilten Halbleiterwafers 3. Die Bezugsnummer 5 kennzeichnet eine Substrathalteeinrichtung 5 zur Aufnahme des Substrats 1. Die Bezugsnummer 6 kennzeichnet eine oberhalb der Substrathalteemncntung 5 angeordnete Wafer- halteemrichtung 6 zur Aufnahme eines Waferhalterahmens 10. Die Bezugsnummer 7 kennzeichnet eine Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung, die oberhalb der Waferhalteeinrichtung 6 angeordnet ist. Die Bezugsnummer 16 kennzeichnet eine Bau- teilpositions-Erkennungsemrichtung, die in dieser Ausfuh- rungsform einen Lichtimpulssender 17 und einen Lichtimpul- sempfanger 18 aufweist, die mit einer Auswerteschaltung 19 zusammenwirken. Diese Auswerteschaltung 19 übermittelt das Bauteilpos tionsergebnis an eine programmierbare Steuerung 20, die sowohl mit der Substrathalteeinrichtung 5 als auch mit der Waferhalteeinrichtung 6 sowie mit der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 zusammenwirkt und den Gesamtablauf des Bestückungsvorganges steuert.
Das Substrat 1 ist in dieser Ausführungsform der Erfindung auf einem horizontalen X- und Y-Tisch angeordnet, der die Substrathalteeinrichtung in X-Richtung und Y-Richtung positioniert. Der X-Y-Tisch wird von Schrittmotoren angetrieben, die in groben Schrittweiten von 1 mm und feirten Schrittweiten in einen Raster von 2 μm arbeiten. Somit ist eine Vorjustage oder Voreinstellung des Substrats 1 in Bezug auf die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 einstellbar.
Auf der Oberfläche 22 des Substrats 1 sind Kontaktanschlussflächen angeordnet, die in ihrer Struktur der Struktur der Außenkontakte der elektronischen Bauteile 2 angepaßt sind. Die elektronischen Bauteile entsprechen in ihrer Flächenausdehnung einem Halbleiterchip und weisen auf der aktiven Ober- seite des Halbleiterchips eine Umverdrahtungsfolie auf, die entsprechende Außenkontakte trägt. Diese Außenkontakte zeigen in dieser Ausführungsform der Erfindung in Richtung auf die Oberseite 22 des Substrats 1. Dazu ist der in elektronische Bauteile 2 geteilte Halbleiterwafer 3 an einer perforierten Folie 14 hängend in einem Waferhalterahmen 10 angeordnet.
Dieser Waferhalterahmen 10 ist mittels einer Waferhalteeinrichtung 6 in X-Richtung und Y-Richtung positionierbar, so daß ein funktionstüchtiges elektronisches Bauteil in Bezug auf die vorbestimmte Position der Kontaktanschlussflächen auf der Oberseite 22 des Substrats 1 eingestellt werden kann.
Sobald in dem Bestückungssystem der Waferhalterahmen 10 und das Substrat 1 in X-Richtung und in Y-Richtung grob positio- niert sind, kann die Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung 16 überprüfen, ob das elektronische Bauteil als nicht funktionsfähig markiert ist. Ferner kann die Bauteilpositions- Erkennungseinrichtung die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung eine Feinjustage in X-Richtung, in Y-Richtung, und durch Drehen um einen Winkel φ um die Z-Achse der Vakuumpinzette die Vakuumpinzette nach entsprechenden Markierungen auf dem elektronischen Bauteil feinjustieren, bevor die Vakuumpinzette aus der Ruheposition 11, die mit gestrichelten Linien in Fi- gur 1 dargestellt ist, in die Vorposition 12, verfahren wird. In der Vorposition kann unter Einführen der Vakuumpinzette 8 in die Durchgangsöffnung 15 der perforierten Folie 14 ein elektronisches Bauteil 2 aufnehmen und von der perforierten Folie 14 lösen.
Durch weiteres vertikales Verfahren der Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung 7 in Z-Richtung kann das elektronische Bauteil bis auf die Oberfläche 22 des Substrats 1 abgesenkt werden. Das Substrat 1 selbst kann eine Leiterplatte 23 oder ei- ne Keramikplatte 24 sein. Außerdem kann sowohl die Leiterplatte 23 als auch die Keramikplatte 24 in einer mehrlagigen Ausführung vorliegen, wobei sich die Mehrlagigkeit auf das Vorhandensein von mehreren Leiterbahnebenen des Substrats bezieht .
Die Ansteuerung der unterschiedlichen Positionen der elektronischen Bauteile zum Verschieben des Waferhalterahmens 10 wird durch die programmierbare Steuerung 20 veranlaßt. Diese programmierbare Steuerung 20 wirkt dazu auf entsprechende Schrittmotoren, die ein schrittweises horizontales Verfahren der Waferhalteeinrichtung 6 in X-Richtung und in Y-Richtung durchführen. In dieser Ausführungsform weisen diese Schrittmotoren eines grobe Schrittfolge von 1 mm Schrittweite auf und in einer Feineinstellungsphase eine Schrittfolge von 2 μm. Die programmierbare Steuerung 20 steuert auch die Verschiebung der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 zur Feinjustierung in X-Richtung und Y-Richtung unter Berücksichtigung der Bauteilpositionssignale, die von der Bauteilpositions- Erkennungseinrichtung über die Auswerteschaltung 19 zur Verfügung gestellt werden. Außerdem steuert die programmierbare Steuerung die Feineinstellung der Drehrichtung der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 um den Winkel φ.
Die strichpunktierten Linien durch den Halbleiterwafer 3 kennzeichnen die Lage der Trennspuren 28 für die geteilten elektronischen Bauteile 2. Die mit Doppelpunkt punktierte Linie 29 kennzeichnet den Bereich der Waferhalteeinrichtung 6, die gestrichelte Linie kennzeichnet den Bereich der Substrathalteeinrichtung 5, die ihrerseits auf einer Ablage 31 angeordnet ist.
Figur 2 zeigt eine Prinzipskizze eines Bestückungssystems 4 einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Vakuumpinzette 8 in Montageposition 13. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert.
Die Anzahl der elektronischen Bauteile in der Ausführungsform nach Figur 2 ist hier nur prinzipiell auf vier für den Wafer 3 in einer Richtung beschränkt. Der Wafer 3 kann beliebig viele in Zeilen und Spalten angeordnete elektronische Bauteile aufweisen. Diese Anzahl an elektronischen Bauteilen 2 kann bei einem Halbleiterwafer von 300 mm Durchmesser zwischen 100 und 2000 liegen. Gemäß der Zahl der elektronischen Bauteile sind entsprechende Durchgangsöffnungen 15 in der den Halbleiterwafer 3 tragenden perforierten Folie 14 vorgesehen. Auch diese Durchgangsöffnungen sind in Zeilen und Spalten angeordnet, so daß jedes elektronische Bauteil unter einer derartigen Durchgangsöffnung 15 angeordnet ist.
Die Randabschnitte 27 des Halbleiterwafers 3 tragen keine vollständigen elektronischen Bauteile 2 und sind folglich Abfall. Diese Randabschnitte 27 können noch vor dem Einbringen des Waferhalterahmens in das Bestückungssystem von der Folie 14 abgelöst werden. Oder sie können bis zum Bestücken sämtli- eher funktionsfähiger elektronischer Bauteile des in elektronische Bauteile getrennten Halbleiterwafers 3 auf entsprechende Substrate auf der Folie verbleiben. Gleiches gilt für nicht funktionsfähige elektronische Bauteile, die bei einem Funktionszwischentest entsprechend markiert wurden. Die Funk- tionsfähigkeit bzw. Nichtfunktionsfähigkeit oder die Markierung wird von der Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung 16 über eine nicht gezeigte Auswerteschaltung einer nicht gezeigten programmierbaren Steuerung signalisiert, so daß keine nichtfunktionsfähigen elektronischen Bauteile in die Montage- position 13 durch die Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 verbracht werden.
In der Montageposition 13 kann das elektronische Bauteil mit Hilfe der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 in X-Richtung und in Y-Richtung feinjustiert werden und um die Z-Achse 9 gedreht und feinjustiert werden. Mit dieser Feinjustage können die Außenkontakte des elektronischen Bauteils 2 in exakte Zuordnung zu entsprechenden Kontaktanschlussflächen auf dem Substrat 1 verbracht werden. Eine nicht gezeigte Heizvorrich- tung kann entweder das elektronische Bauteil 2 oder das Substrat 1 erwärmen, um ein Aushärten eines Leitklebers zu bewirken oder um die Außenkontakte des elektronischen Bauteils auf den Kontaktanschlussflächen der Oberseite 22 des Substrats 1 weich zu löten.
Die Durchgangsöffnung 15 weist einen ausreichenden Durchmes- ser auf, damit die Vakuumpinzette in der Durchgangsöffnung 15 in X- und Y-Richtung feinjustierbar ist. Ferner ist die Fläche der Durchgangsöffnung 15 kleiner als die Fläche des elektronischen Bauteils. Die strichpunktierten Linien in Figur 1 und Figur 2 zeigen die Lage der Trennspuren 28 im Halbleiter- wafer 3 für die geteilten elektronischen Bau/teile.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Bestük- kungssystem einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert.
Diese schematische Draufsicht ist stark vereinfacht durch Weglassen der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vakuumpinzet- ten-Halteeinrichtung. Diese weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt eine Zufuhreinrichtung 21 und eine Abfuhreinrichtung 25 für das Substrat 1, das hier auf Führungsschienen 32 und 33 der Substrathalteeinrichtung 5 zugeführt wird und auf Führungsschienen 34 und 35 der Abfuhreinrichtung 25 aus dem Bestückungssystem 4 herausgeführt wird. Die Substrathalteeinrichtung 5 kann in Pfeilrichtung Y" und in X" positioniert werden, um das Substrat in eine vorbestimmte Position zum Bestücken zu bringen. Oberhalb der Substrathalteeinrichtung 5 ist eine Waferhalteeinrichtung mit einem Waferhal- terahmen 10 angeordnet, wobei der Waferhalterahmen 10 den in elektronische Bauteile geteilten Wafer 3 auf einer perforierten Folie 14 trägt. Der Waferhalterahmen 10 ist mittels der Waferhalteeinrichtung in Pfeilrichtung Y' und X' verschieb- bar, um ein funktionstüchtiges elektronisches Bauteil auf die Position auf dem Substrat 1 auszurichten.
Mit den in de Figuren 1-3 gezeigten Ausführungsformen eines Bestückungssystems wird ein Verfahren zum Bestücken eines
Substrats mit elektronischen Bauteilen mit folgenden Verfahrensschritten durchgeführt.
Zunächst wird ein Waferhalterahmen 10 mit in dem Waferhal- terahmen aufgespannter perforierter Folie 14, bereitgestellt. Diese Folie 14 weist in Zeilen und Spalten angeordnete Durchgangsöffnungen 15 auf. Die Anordnung der Durchgangsöffnungen 15, die Schrittweite der Durchgangsöffnungen 15 und die Fläche der Durchgangsöffnungen 15 ist dabei den in Zeilen und Spalten angeordneten elektronischen Bauteilen 2 eines in elektronische Bauteile 2 getrennten Halbleiterwafer angepaßt. Dieser Halbleiterwafer 3 wird noch vor dem Trennen des Halbleiterwafers 3 in elektronische Bauteile 2 auf die perforierte Folie 15 als Trägermaterial aufgebracht und in einer Trennvorrichtung in entsprechende elektronische Bauteile getrennt .
Ein derart vorbereiteter Waferhalterahmen 10 wird für das Bestücken in einem entsprechenden Bestückungssystem 4 bereitge- stellt. Weiterhin wird ein Substrat 1 mit vorbestimmten Positionen für das Aufbringen eines elektronischen Bauteils 2 bereitgestellt. Der Waferhalterahmen 10 wird zum Bestücken in eine positionierende Waferhalteeinrichtung 6 und das Substrat 1 in eine positionierende Substrathalteeinrichtung 5 eingebracht. Anschließend wird der Waferhalterahmen 10 und das Substrat 1 zueinander derart horizontal in X- und Y-Richtung positioniert, daß ein funktionsfähiges elektroni- sches Bauteil 2 in einer vorgegebenen Position über dem Substrat 1 angeordnet ist.
Nach der Ausrichtung von Substrat 1 und elektronischen Bau- teil 2 bzw. Halbleiterwafer 3 fährt eine Vakuumpinzette 8 in Z-Richtung vertikal durch die über dem elektronischen Bauteil befindliche Durchgangsöffnung 15 der Folie 14 hindurch und nimmt das entsprechende elektronische Bauteil 2 mit aus einer Vorposition und verbringt das elektronische Bauteil 2 in eine Montageposition auf dem Substrat 1. In diese,r Montageposition wird das elektronische Bauteil 2 mittels der Vakuumpinzetten- Halteeinrichtung 7 in X- und in Y-Richtung feinjustiert sowie um die Z-Achse gedreht und dabei in einem Winkel φ feinjustiert .
Das Befestigen des elektronischen Bauteils 2 auf dem Substrat 1 in der vorbestimmten Montageposition kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann das Substrat 1 erwärmt werden, um einen Leitkleber, der auf Kontakt- anschlussflachen des Substrats 1 in der vorgegebenen Position angeordnet ist, durch Erwärmen auszuhärten, oder es kann das elektronische Bauteil 2 soweit erhitzt werden, beispielsweise durch Laserstrahlen, daß die Außenkontakte des elektronischen Bauteils 2 auf den Kontaktanschlussflächen des Substrats 1 weichgelötet werden. Der gesamte Bestückungsvorgang wird durch ein programmierbares Steuergerät 20 gesteuert und überwacht und von einer an der Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung 7 angeordneten Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung 16 unterstützt.

Claims

Patentansprüche
1. Bestückungssystem zum Bestücken eines Substrats (1) mit mindestens einem elektronischen Bauteil (2) eines in elektronische Bauteile (2) geteilten Halbleiterwafers
(3), wobei das Bestückungssystem (4) eine Substrathalteeinrichtung (5) zur Aufnahme des Substrats (1), eine oberhalb der Substrathalteeinrichtung (5) angeordnete Waferhalteeinrichtung (6) zur Aufnahme eines Waferhal- terahmens (10) und eine oberhalb der Waferhalteeinrichtung (6) angeordnete Vakuumpinzettenhalteeinrichtung (7) aufweist, und wobei die Substrathalteeinrichtung (5) und Waferhalteeinrichtung (6) horizontal in X-Richtung und Y-Richtung in Bezug auf einander positionierbar sind, und wobei die Vakuumpinzettenhalteeinrichtung (7) eine Vakuumpinzette (8) aufweist, die bezüglich der Substrathalteeinrichtung (5) in X-Richtung und Y-Richtung feinjustierbar sowie um die Z-Achse (9) drehbar und feinju- stierbar ist und die so ausgebildet ist, daß die Vakuumpinzette (8) im Bereich des Waferhalterahmens (10) vertikal in Z-Richtung in eine Ruheposition (11), in eine Vorposition (12) und in eine Montageposition (13) bringbar ist.
2. Bestückungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferhalterahmen (10) eine Folie (14) mit Durchgangsöffnungen (15) hält, wobei mehrere Bauteile (2) des in elektronische Bauteile (2) getrennten Halbleiterwafers (3) an der Folie (14) so angeordnet sind, daß die Bauteile (2) jeweils unter einer der Durchgangsöffnungen (15) der Folie (14) angeordnet sind.
3. Bestückungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferhalterahmen (10) dem Durchmesser eines Halblei- terwafers (3) angepaßt ist und die Anordnung der Durchgangsöffnungen (15) in der Folie (14) des Waferhalterahmens (10) der Anordnung der elektronischen Bauteile (2) des Halbleiterwafers (3) entsprechen.
4. Bestückungssystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpinzette (8) der Vakuumpinzettenhalteeinrich- tung (7) in der Ruheposition (11) über einer Durchgangsöffnung (15) angeordnet ist und in der Vorposition (12) in Z-Richtung ein unter der Durchgangsöffnung (15) angeordnetes elektronisches Bauteil (2) des in elektronische Bauteile (2) geteilten Halbleiterwafers (3) aufnehmen kann und dass die Vakuumpinzette (8) mit dem aufgenommenen elektronischen Bauteil (2) in der Montagepo- sition (13) der Vakuumpinzette (8) für eine vorbestimmte Position über dem Substrat (1) feinjustierbar und positionierbar ist.
5. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpinzettenhalteeinrichtung (7) eine Bauteilpo- sitions-Erkennungseinrichtung (16) aufweist.
6. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung (16) als nicht funktionstüchtig markierte Bauteile (2) eines in Bauteile (2) getrennten Halbleiterwafers (3) erfassbar sind.
7. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilpositions-Erkennungseinrichtung (16) einen Lichtimpulssender (17) und -empfänger (18) und eine Aus- werteschaltung (19) für eine Positionsbestimmung in X- Richtung und Y-Richtung aufweist.
8. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestückungssystem (4) eine programmierbare Steuerung (20) aufweist, welche die Waferhalteeinrichtung (6) veranlaßt eines der elektronischen Bauteile (2) in den Erfassungsbereich der Bauteilpositions-Erkennungsein- richtung (16) zu bringen und die Substrathalteeinrichtung (5) veranlaßt das Substrat (1) in die vorbestimmte Position für die Montage eines elektronischen Bauteils (2) auf der Oberseite (22) des Substrats (1) zu bringen.
9. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestückungssystem (4) eine Zufuhreinrichtung (21) und Abfuhreinrichtung (24) zum Zuführen bzw. zum Abfüh- ren von Substraten (1) zu bzw. von der Substrathalteeinrichtung (5) aufweist.
10. Bestückungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestückungssystem (4) eine Zufuhreinrichtung und Ab- fuhreinrichtung zum Zuführen bzw. zum Abführen von Waferhalterahmen (10) zu bzw. von der Waferhalteeinrichtung (5) aufweist.
11. Waferhalterahmen zur Verwendung in einem Bestückungssy- stem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferhalterahmen (10) eine Folie (14) mit Durchgangsöffnungen (15) aufweist, wobei mehrere Bauteile (2) des in elektronische Bauteile (2) getrennten Halbleiter- wafers (3) auf der Folie (14) so angeordnet sind, daß die Bauteile (2) jeweils unter einer der Durchgangsöffnungen (15) der Folie (14) angeordnet sind.
12. Waferhalterahmen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Waferhalterahmen (10) einen an den Durchmesser eines Halbleiterwafers (3) angepaßten Innendurchmesser aufweist und die Anordnung der Durchgangsöffnungen (15) in der Folie (14) des Waferhalterahmens (10) der Anordnung der elektronischen Bauteile (2) des Halbleiterwafers (3) entsprechen.
13. Waferhalterahmen nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchgangsöffnungen (15) dem Durchmesser der Vakuumpinzette (8) so angepaßt ist, daß mit der Vakuumpinzette (8) durch die Durchgangsöffnung (15) hindurch eine Feinjustierung in X-Richtung und in Y- Richtung und eine Drehbewegung um die Z-Achse (9) des elektronischen Bauteils (2) in Bezug auf die vorbestimmte Position auf dem Substrat (1) in der Montageposition der Vakuumpinzette (8) durchführbar ist.
14. Waferhalterahmen nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Durchgangsöffnungen (15) kleiner als die Flächendiagonale des elektronischen Bauteils (2) ist.
15. Waferhalterahmen nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Folie (14) in dem Waferhalterahmen (10) eine einseitig klebende Folie (14) ist.
16. Folie mit Durchgangsöffnungen zum Einsatz in einem Waferhalterahmen gemäß den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) eine Anordnung von Durchgangsöffnungen
(15) aufweist, die Spalten und Zeilen umfaßt, welche in gleicher Weise wie elektronische Bauteile (2) eines in elektronische Bauteile (2) geteilten Halbleiterwafers (3) angeordnet sind.
17. Folie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (15) der Folie (14) einen klei¬ neren Durchmesser aufweisen als die Diagonale der elek- tronischen Bauteile (2) .
18. Folie nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (15) in der Folie (14) dem Durchmesser der Vakuumpinzette (8) in der Weise angepaßt sind, daß Feinjustagebewegungen der Vakuumpinzette (8) in X- und Y-Richtung innerhalb der Durchgangsöffnungen (15) ausführbar sind.
19. Verfahren zum Bestücken eines Substrats (1) mit elektronischen Bauteilen (2) mittels eines Bestückungssystems (4), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist :
Bereitstellen eines Waferhalterahmens (10) mit in dem Waferhalterahmen (10) aufgespannter perforierter Folie (14) mit in einzelnen Zeilen und Spalten angeordneten Durchgangsöffnungen (15) und mit unter den Durchgangsöffnungen (15) der Folie (14) angeordneten elektronischen Bauteilen (2) eines in elektronische Bauteile (2) getrennten Halbleiterwafers (3) , - Bereitstellen eines Substrats (1) mit vorbestimmten Positionen für das Aufbringen eines elektronischen Bauteils (2),
Zuführen des Waferhalterahmens (10) in eine positionierende Waferhalteeinrichtung (6) und des Sub- strats (1) in eine positionierende Substrathalteeinrichtung (5) und horizontales Ausrichten derselben in X- und Y-Richtung zueinander in einer vorgegebenen Position zum Positionieren eines elektronischen Bauteils (2) der elektronischen Bauteile (2) des Halbleiterwafers (3) auf dem Substrat,
Verfahren einer Vakuumpinzette (8) mittels einer Vakuumpinzetten-Halteeinrichtung (7) unter Überwachung durch eine Bauteilpositions-Erkennungsein- richtung (16) aus einer Ruheposition (11) vertikal in Z-Richtung durch eine Durchgangsöffnung (15) der Folie (14) hindurch unter Mitnahme des elektronischen Bauteils (2), aus einer Vorposition (12) und Verbringen des elektronischen Bauteils (2) in eine
Montageposition (13) auf dem Substrat (1) unter Drehen um die Z-Achse und feinjustieren der Vakuumpinzette in X- und Y-Richtung.
20. Verfahren nach Anspruch 19, , dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) erwärmt wird, um Außenkontakte des elektronischen Bauteils (2) mit Kontaktanschlußflächen des Substrats (1) nach exakter Positionierung zu verbin- den.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Trennen des Halbleiterwafers (3) in elektroni- sehe Bauteile (2) der noch nicht getrennte Halbleiterwafer (3) auf die perforierte Folie (14) unter Ausrichtung von Zeilen und Spalten der elektronischen Bauteile (2) des Halbleiterwafers (3) mit Zeilen und Spalte-n der Durchgangsöffnungen (15) der perforierten Folie (14) auf eine mit Klebstoff beschichtete Seite der Folie (14) aufgebracht wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Trennen des Halbleiterwafers (3) in elektronische Bauteile (2) die Folie mit den elektronischen Bauteilen (2) in den Waferhalterahmen (10) eingespannt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zuführen des Waferhalterahmen (10) in die Wafer- haltevorrichtung (6) des Bestückungssystems (4) ein
Funktionstest jedes elektronischen Bauteils (2) durchgeführt und nicht funktionierende elektronische Bauteile (2) markiert werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 b,is 23, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elektronische Bauteil (2) mit Markierungen versehen wird, die der Positionierung in dem Bestückungssystem (4) dienen und von der Bauteilpositions-Erkennungs- einrichtung (16) bei einem Bestückungsvorgang erfaßt werden, um jedes Bauteil korrekt zu positionieren.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) eine auf ihrer Oberseite (22) mit freiliegenden Kontaktanschlußflächen bestückte Keramikplatte (24) eingesetzt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24 ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) eine auf ihrer Oberseite (22) mit freiliegenden Kontaktanschlußflächen bestückte Leiterplatte (23) eingesetzt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26 ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) eine auf ihrer Oberseite (22) mit freiliegenden Kontaktanschlußflächen bestückte mehrlagige Leiterplatte (23) oder mehrlagige Keramikplatte (24) eingesetzt wird.
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