WO2004112100A1 - Bondvorrichtung und bondverfahren - Google Patents

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WO2004112100A1
WO2004112100A1 PCT/DE2003/001793 DE0301793W WO2004112100A1 WO 2004112100 A1 WO2004112100 A1 WO 2004112100A1 DE 0301793 W DE0301793 W DE 0301793W WO 2004112100 A1 WO2004112100 A1 WO 2004112100A1
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bonding
component
station
substrate
positioning
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PCT/DE2003/001793
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French (fr)
Inventor
Horst Lapsien
Rudolf Kaiser
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Amicra Microtechnologies Gmbh
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates

Definitions

  • the invention relates generally to bonding devices and bonding methods according to the preambles of claims 1 and 28, respectively.
  • Bonding devices are used in the production of electrical, electronic and / or optical units, but now also in the production of other homogeneous or mixed units with acoustic and / or mechanical components.
  • Bonding devices for connecting or mounting chips with or on substrates, such as circuit boards are called die bonders.
  • Such Chips or other of the aforementioned components are attached to the substrates, such as printed circuit boards, by gluing or soldering, in particular in such a way that their function is ensured solely by the attachment, or in such a way that functional connections are produced which at the same time serve for attachment as a whole ,
  • Chips or other components to be bonded are provided in transport packaging and removed therefrom by a gripper or the like and brought to a substrate or carrier medium.
  • the carrier medium is also provided in a transport packaging and, like the chips, placed in an assembly position. The positioning of the chip relative to the substrate is often carried out with the aid of image processing systems that work with optical cameras.
  • Such bonding devices and their operating methods are for example from DE 691 13 086 T2, DE 692 11 668 T2, DE 195 10 230 C2, DE 195 15 684 Al, DE 197 48 442 Al, EP 0 913 857 Al, EP 0 953 398 Al and
  • the aim of the present invention is to provide a bonding device and a bonding method, with which increased accuracies of in particular ⁇ 1 ⁇ m can be achieved during bonding.
  • the invention thus provides a bonding device with a transport device which contains a bonding head which is designed to receive components at a receiving station and to be placed on a substrate in a precisely predetermined position and position for attachment, with the Recording station and the storage station a detection station is provided and designed to detect at least two sides of a component in terms of their location and / or dimensions.
  • An essential advantage of the bonding device and the bonding method according to the present invention is that the data and information obtained according to the invention enable an assembly accuracy of ⁇ 1 ⁇ m and very short cycle times to be achieved.
  • the detection station preferably contains at least two camera systems for detection of one side of the component, and / or the detection station is designed to detect two opposite sides of the component, it being particularly preferred if the detection station is designed, the top and the bottom of the component to detect with which the component is placed on the substrate. Furthermore, it can preferably be provided that the detection station is designed to detect the position of the bondhead or a bond tool of the bondhead.
  • the detection station contains processing devices which are designed to evaluate data and / or information of the at least two detected sides of the component and / or possibly the bonding head or a bonding tool of the bonding head and possibly in correlation to one another to put.
  • the processing devices contain image processing devices that are designed to evaluate and possibly correlate image information of the at least two detected sides of the component and / or possibly the bonding head or a bonding tool of the bonding head.
  • the detection station is designed to detect calibration devices and / or position identification devices on the bondhead and / or a bond tool of the bondhead and / or on each component, and the processing devices are designed on the basis of the calibration devices and / or position identification devices to determine absolute values of the dimensions, shape and / or position of a component, in particular the calibration devices and / or position identification devices containing reference markings and / or geometric figures.
  • a bonding device according to the invention can also be designed such that a controller is provided and designed for the
  • the bonding head and / or a bonding tool of the bonding head for positioning a component on a substrate on the basis of data and / or information from the at least two sides of the component captured at the detection station and / or possibly the position of the bonding head or bonding tool at the detection station .
  • recording detection devices are provided and designed to record data and / or information of the components at the recording station and to pass them to the controller, which in turn is designed, the bonding head and / or a bonding tool of the bonding head control for picking up a component at the pick-up station.
  • the bonding device can be designed such that deposit detection devices are provided and designed to record data and / or information of the components at the deposit station and to pass them to the controller, which in turn is designed to bond the bond head and / or a bond tool of the bond head to control the positioning of a component on a substrate at the storage station.
  • the controller is designed to position a component on a substrate at the storage station as a function of the data and / or information from the storage detection devices, taking into account data and / or information from the To control recording detection devices and / or the detection devices and / or possibly the processing devices of the detection station, and / or if test devices are provided, by means of which an operation of a component can be carried out in the course of the positioning of this component on the substrate and operating results of the
  • Component can be determined, and the controller is designed to operate the test devices and to control the positioning of this component on a substrate at the storage station depending on the operating results of the component.
  • test devices can be provided in the bonding device according to the invention, by means of which an operation of a component can be carried out during the positioning of another component on the substrate and effects of the component to be positioned can be determined, and the control can be designed, to operate the test devices and, depending on the effects of the component to be positioned, to control the positioning of this component on a substrate at the storage station.
  • the bonding device according to the present invention in the context of the control consists in the latter being designed to adjust the position of the substrate at the storage station in order to position a component relative to a substrate.
  • the bonding head or a bonding tool of the bonding head has force measuring and / or force setting devices, with the force measuring and / or force setting devices particularly preferably containing a piezo spiral spring or spiral spring construction.
  • a bonding device can, however, also be characterized in that a laser soldering device is provided for attaching a positioned component to a substrate, the laser soldering device preferably containing a semiconductor laser, also as a free-beam laser, preferably with glass fiber coupling.
  • the bonding device can also be further developed in that a controller with a data mapping function is provided for a selective assignment of components, that the receiving station and / or the depositing station each contain / contains an XY or ⁇ Y ⁇ axis table, and / or that a controller is provided and designed to control a rough positioning of a component relative to a substrate using preset process data from a database or table.
  • a die ejector is included at the receiving station, the die ejector preferably being synchronized with a stroke of the bondhead or at the bondhead.
  • the bonding head for positioning components contains at least one piezo actuator for one or two directions (s) X and Y.
  • a vacuum suction head for handling the components is included on the bonding head.
  • the invention furthermore creates a bonding method in which components are picked up at a pick-up station with a bond head of a transport device and placed on a substrate at a depositing station in a precisely predetermined position and position for fastening, and furthermore from the component after it has been picked up at the pick-up station and before it is positioned on the storage station, at least two sides are recorded in terms of their position and / or dimensions.
  • the position and / or dimensions of the upper side and the lower side of the component facing the substrate are recorded.
  • the position is detected by the bondhead or by a bond tool of the bondhead after the component has been picked up at the pickup station and before the component has been positioned at the pickup station at a detection station.
  • the bonding method according to the invention can also be developed in an advantageous manner in that the data and / or information of the at least two detected sides of the component and / or possibly the bonding head or a bonding tool of the bonding head are evaluated and possibly set in correlation with one another and in Depending on this, the component is positioned relative to the substrate. It can be used for evaluation and correlation of the data and / or information of the at least two detected sides of the component and / or possibly the bonding head or a bonding tool of the bonding head, processing an image of each side and / or possibly the bonding head or a bonding tool of the bonding head.
  • absolute values of the dimensions, shape and / or position of a component can be determined by detecting calibration devices and / or position identification devices on the bonding head and / or a bonding tool of the bonding head and / or on each component in the detection station.
  • a further embodiment variant of the bonding method according to the present invention consists in that data and / or information of the components is recorded at the receiving station and used for the bonding method.
  • data and / or information of the components is recorded at the storage station and used for positioning a component on a substrate at the storage station; a preferred development consists in that the positioning of a component on a substrate at the storage station as a function of the data and / or information that is recorded at the storage station, taking into account data and / or information that is recorded at the reception station and / or data and / or information from the component according to when it is picked up at the pick-up station and before it is positioned at the storage station, at least two of its sides are recorded with regard to their position and / or dimensions.
  • Component is carried out in the course of positioning this component on the substrate and operating results of the component are determined, and that the positioning of the component on a substrate is dependent on the operating results of this component.
  • an operation of a component is carried out in the course of the positioning of another component on the substrate and effects of the component to be positioned are determined, and the positioning of the component to be positioned on a substrate as a function of effects thereof Component takes place.
  • Further preferred method variants consist in that the position of the substrate is adjusted for positioning a component relative to a substrate, and / or that when holding a component on the substrate after positioning, but before attaching this component, a force measurement and / or force setting of the holding force applied to the component, and / or that a positioned component is attached to a substrate by laser soldering.
  • the bond method according to the present can be further expanded
  • a data mapping function is carried out for the selective assignment of components, and / or that a rough positioning of a component relative to a substrate is carried out by means of preset process data from a database or table, and / or that components are picked up the receiving station by means of a die ejector, which is synchronized with a stroke of the bonding head or on the bonding head.
  • a die ejector which is synchronized with a stroke of the bonding head or on the bonding head.
  • provision can be made for the positioning of components to be carried out using a piezo actuator.
  • 1 is a schematic front view of an embodiment of a bonding device
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the exemplary embodiment of the bonding device from FIG. 1 according to section A-A in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic front view of a further exemplary embodiment of a bonding device
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the exemplary embodiment of the bonding device from FIG. 3 according to section A ′ -A 1 in FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a schematic side view of the exemplary embodiment of the bonding device from FIG. 3,
  • FIG. 6 shows a schematic top view of the exemplary embodiment of the bonding device from FIG. 3,
  • FIG. 7 shows a schematic enlarged illustration of a detail according to the marking B 1 in FIG. 4 of the exemplary embodiment of the bonding device from FIG. 3, 8 shows a schematic side view of an exemplary embodiment of a bonding tool of a bonding device,
  • FIG. 9 is a schematic rear view of the embodiment of the bonding tool from FIG. 8,
  • FIG. 10 is a schematic front view of the embodiment of the bonding tool from FIG. 8,
  • FIG. 11 shows a schematic perspective view of the exemplary embodiment of the bonding tool from FIG. 8,
  • FIG. 12 shows a schematic enlarged illustration of a detail according to the marking A ′′ in FIG. 9 of the exemplary embodiment of the bonding tool from FIG. 8,
  • FIG. 13 is a schematic enlarged representation of a detail according to the marking B "in FIG. 10 of the embodiment of the bonding tool from FIG. 8,
  • FIG. 16 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a pick-up process in a bonding method
  • FIG. 17 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a correlation process in a bonding method
  • Bonding devices and bonding methods in the sense of the present invention are typically used, for example, to produce components which contain electrical, electronic, optical, acoustic and / or mechanical components which have to be mounted very precisely on a substrate.
  • the field of application is given here only by way of example and not by way of limitation, optical communications technology, with the aid of which information is transmitted as optical signals through glass fibers.
  • a transmit / receive component which represents an optoelectric converter, so to speak, typically consists of a laser diode or a photodiode on a carrier with with control electronics, which is coupled to a fiber end (pigtail).
  • WDM components for example, combine a plurality of active and passive modules on a hybrid carrier. So that the transmission between the components takes place optimally, ie with as little loss as possible, these components must be adjusted and fastened very precisely to one another. For example, the placement tolerances when coupling a laser diode into a fiber are typically less than 1 ⁇ m.
  • FIG. 1 and 2 show a schematic front view and a sectional view according to section AA in FIG. 1, an embodiment of a bonding device 1 for the solder or adhesive assembly of (opto) electronic small components with an absolute placement accuracy of ⁇ 1 ⁇ m ,
  • This bonding device 1 is based on a modular concept, which comprises different supply units for different delivery forms of chips or other components K.
  • An essential advantage of such a bonding device 1 according to the present invention is that this bonding device 1 has a capacity of approximately 1 million components per year.
  • the basic structure of the bonding device 1, which can also be referred to as a die bonder, is based on a vibration-damping or vibration-damping and, in particular, precisely machined stone slab 2.
  • the individual handling and control units such as two XY tables or ⁇ Y ⁇ -, are mounted on it. Tables 3 and 4 with e.g. Up to 10 inches of travel for receiving and storing components K.
  • the table 4 belongs to the receiving station 5, which is equipped with a die ejector 6 for processing bluetapes, but also with receptacles for other common forms of delivery, such as Tray, gel pack or blister tape can be equipped.
  • the receiving station 5 can also be provided with a chip flipper (not shown).
  • a storage station 7 which forms the storage side and contains the table 3, is designed for batch processing of several carriers (benefits) and can alternatively be provided, for example, with a retailer, a cassette changer or a leadframe feeder.
  • a stationary camera system 8 and 9 tracks the storage and recording of the components K.
  • the camera systems 8 and 9 are correspondingly components of storage detection devices 10 and recording detection devices 11.
  • the bonding device 1 also contains a chassis 12 which allows simple and easy positioning of the entire bonding device 1 and is designed such that supports 12 ′ can be extended until wheels 12 ′′ are ineffective.
  • the supports 12 ′ can be adjusted so that a optimal horizontal alignment of the stone slab 2 of the bonding device 1 and a secure stand of the latter is achieved.
  • a bonding head 13 moves between the receiving station 5 and the depositing station 7 on a fast linear drive 14, which can be fixed in the two end positions on the receiving station 5 and the depositing station 7 and can be clearly seen in the sectional view in FIG. 2.
  • the use of a linear table for the bond head 13 represents a technically more favorable solution compared to conventional pivotable bond arms known from practice.
  • This bonding head 13 contains a high-precision piezo adjuster (not designated). As a result, there are no excessive demands on the absolute positioning of tables 3 and 4, so that largely standard devices can be used for this.
  • a further preferred embodiment in the embodiment example consists in a rotatable bonding tool 15, with which twisted components are also picked up and precisely defined
  • Angles can be filed. This prevents damage to components K during the take-up and complex structures are possible, e.g. a twisting of optical components to avoid back reflections.
  • the stationary camera systems 8 and 9 in the receiving or depositing station 5 or 7, in particular together with special bonding tools, allow constant observation of the components K. This enables the position of each component K and also of a substrate to be checked and regulated permanently
  • the open design means that active components or parts I, e.g. Laser diodes, supplied with power during assembly by contacting needles (not shown) or via the bonding tool 15 themselves and thus operated. This means that their function can be tested and ensured as early as the assembly stage.
  • An active component K e.g. a laser diode can thus already be operated during assembly and, for example, send light accordingly, which is then adjusted to a maximum at a receiver (not shown), such as a glass fiber into which the light has to be coupled, before fixing the Component K takes place on the substrate 16.
  • passive components K such as lenses, fibers, waveguides etc., can then also be active in hybrid structures, i.e. can be adjusted and optimized in a light beam of the assembly itself, which significantly increases the efficiency of the assembly and the yield of the production.
  • the bond force can be set to a variable value during the depositing process.
  • exceptionally sensitive components K are treated appropriately and particularly gently.
  • the force is exerted with a piezo spiral spring construction (not shown).
  • the path and thus the force can be measured and controlled, for example, inductively via the force-path ratio with suitable special path measuring systems. Due to the possibility of such a regulation, height differences, which can result, for example, from variations in the chip thickness or the substrate height, but also vary Bond length, to maintain predetermined and especially optimal forces.
  • soldering process is performed by a semiconductor laser (not shown) that either
  • Component K locally heated or the substrate 16 from below in the storage station 7.
  • adjustable Schuverin high soldering temperatures such as 300 0 C for AuSn solder, along with shorter L ⁇ t society, in particular ⁇ 1 s is possible.
  • the reproducibility of laser soldering guarantees the best yield and high quality of production.
  • other connections on the same base carrier or substrate 16 are not influenced by the selective heating. This is of particular advantage for hybrid constructions where accuracy, especially no soldering offset, and flexibility, especially in the process sequence, are important. Benefits and lead frames can also be processed.
  • due to the selective heating it is possible to assemble several very small components K in the smallest of spaces in a micrometre, since heating takes place only to a very limited extent.
  • the bonder 1 can be equipped with an optional chip flipper (not shown) or, in other words, a chip turner.
  • the chip is removed with a rotatable bonding tool 15, rotated by 180 ° and placed between two camera systems 17 and 18, which are part of the detection devices 19 of a detection station E according to the invention, the arrangement of which can be seen particularly well in FIG. 1.
  • the appropriate image processing system stem (not shown separately) of the detection devices 19 the undersides and tops of components K are individually measured there and the results are then related to one another in a processing unit or in processing devices (not shown) so that in the
  • the underside of the chip or component can be deposited on the substrate 16 with a K ⁇ m accuracy, that is to say an in-situ adjustment can be carried out.
  • flipped or turned chips or components K can be stored like standard components and adjusted in situ. costly
  • a data mapping function can be used within the scope of the present invention, which enables a selective assignment of components K.
  • Such a selective assignment of components K is achieved with the data mapping function in that the data mapping function evaluates measurement results of the components K and then assigns a specific component K to a corresponding substrate 16.
  • the data mapping function can keep a record of the assignment of the respective components. This enables component tracking e.g. guaranteed for particularly safety-critical products.
  • the bonding tool 15 is referenced to the camera or generally to the camera system 17, which in turn makes it possible to measure the component K to the bonding tool 15.
  • a reference Mark can be provided, which depending on the design can serve as calibration devices and / or location identification devices.
  • a bonding tool 15 with a mirror surface can be provided, which will be discussed in more detail later in connection with FIGS. 8 to 13 . Areas that are perpendicular to the autocollimation telescope (not shown) can then be determined using an auto-collimation telescope (not shown). Such surfaces then serve for simple and highly precise adjustment of the components K.
  • the mirror surface is provided parallel to a suction surface of a component holder. With the autocollimation telescope (not shown), the bonding tool 15 can then be adjusted exactly vertically.
  • the camera or general image processing system in connection with the bonding tool can still be used for the position detection of components. According to this aspect of the present invention, use is made of the fact that lines and coradial rectangles can be measured very precisely with an image processing system.
  • the bond tool is also equipped with bevels so that a kind of pyramid shape is formed. If this bonding tool is viewed from above, two radial quadrilaterals are shown, and by measuring this bonding tool, a reference is made to the flat surface of the bonding tool, this flat surface being set, for example, parallel to the upper component surface or defined differently to any surface of the component is.
  • a change in the planarity between the bonding tool and the component or position between the latter can generally be recognized during the process by the abovementioned slopes on the bonding tool and the measuring method. Because it is one If the reference surface on the bond tool is skewed, the lines of at least one of the coradial quadrilaterals can be seen shifted from the normal or optimal position and can be detected by means of the image processing system.
  • FIGS. 3 to 7 A further exemplary embodiment of the bonding device 1 is shown schematically in different views in FIGS. 3 to 7.
  • the features and combinations of features of the exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 7 predominantly match the features and combinations of features of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, which is readily apparent to a person skilled in the art by comparing the corresponding representations and also by the same reference numerals, insofar as they are used, so that subsequently these features and combinations of features are no longer dealt with separately, but reference is hereby made to the explanations relating to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 which is largely similar to the illustration in FIG. 1, it can be seen that, in contrast to the illustration in FIG. 1, the bonding head 13 is in an end position in the region of the storage station 7, but not in the actual one Storage position is above the table 3. 3, part of a cladding 20 is also omitted, so that parts of the linear drive 14 are visible.
  • FIG. 4 shows a sectional view based on the section A '-A 1 in FIG. 3 similar to the view in FIG. 2, with an area B 1 being identified, which will be explained in more detail later with reference to FIG. 7 ,
  • a side view of the bonding device 1 is shown in FIG. 5, so that the receiving station 5 is visible in the foreground, whereas due to the position of the section A 1 -A 1 in FIG. 4, the recording station E is visible in the foreground, as also in FIG. 2.
  • FIG. 6 shows a plan view of the bonding device 1 and clearly shows the position of the receiving station 5, the detection station E and the depositing station 7 and the respective detection devices 11, 19 and 10.
  • FIG. 7 shows a section through the detection station E, the table 3 of the storage station 7 and the bonding head 13 being visible in the background.
  • the optics of the two camera systems 17 and 18 of the detection devices 19 can be calibrated at the detection station E, on the one hand relative to one another and on the other hand absolutely, i.e. with regard to scale, image errors (influence detected height / aspect ratios of the components), etc.
  • a position detection of the component K is particularly preferably based on properties such as dimensions, shape, markings etc., optically, electrically, magnetically and / or mechanically.
  • the detection of the second side, in particular the underside, of the component K is preferred in addition to the position detection and also for the detection of functional properties of the components K, such as optical, electrical, magnetic and mechanical properties. used.
  • the invention preferably also provides a check of the position and position of the bonding tool 15, in particular after an upgrade or restart of the bonding device 1, as an option. In principle, however, the position and position of the bonding tool 15 in the scope of each individual processing can be recorded and checked and taken into account for the processing, which further increases the accuracy.
  • Further configurations of the bonding device relate to active force measurement and preferably also regulation of the holding force of the bonding tool 15 on the component K relative to the substrate 16, and test operation of active components K before they are attached to the substrate 16, in order to function on the one hand to test such active components K in the assembled state, as long as they could still be exchanged, and on the other hand to use the function of such active components K in their own positioning or in the positioning of passive components K for optimization purposes.
  • this bonding tool 15 for measuring and / or determining the position of component K has a mirror surface 20 which is part of calibration devices and / or position identification devices 21.
  • the calibration devices and / or position identification devices 21 also contain a marking form 22, which in the exemplary embodiment shown has a T-shape and color contrasting to the mirror surface 20, for example in the color black.
  • the calibration devices and / or position identification devices 21 contain a marking frame 23, which is designed, for example, in black by an edge 24 in a likewise contrasting configuration.
  • the marking form 22 and the marking frame 23 are particularly preferably provided with a color which is not or at most extremely weakly reflecting color.
  • the position of the bonding tool 15, which depending on the function just performed at the receiving station 5 can also be referred to as a pickup and at the depositing station 7 as an offshoot, can already be referred to at the receiving station 5 by means of the camera system 9, and thus also on the other hand the position of a component K held on the bonding tool 15 can be determined.
  • Reflection of the mirror surface 20 leads to optional results.
  • the marking form 22 and the marking frame 23 enable a clear and unambiguous classification of the position of the bonding tool 15 in space via the pattern recognition. Such mirror surfaces then serve for simple and highly precise adjustment of the components K.
  • the mirror surface 20 is provided parallel to a suction surface 25 of the component holder or bonding tool 15.
  • the bonding tool 15 can then be adjusted so that the suction surface 25 is adjusted exactly perpendicular.
  • the suction surface 25 is the mouth of a suction line 26, which is visible through an opening 27 in the bonding tool body 28, for example in the illustration in FIG. 8. Via the suction line 26 a negative pressure is generated on the suction surface 25, by means of which a component K is held on the suction surface 25. If the orientation of the suction surface 25 is known and or is set as required, the same also applies to the component K held thereon.
  • step S1 an initialization of the bonding device referred to as the system takes place.
  • the axes of the actuators of the tables of the receiving station and the depositing station are then referenced in step S2. This then leads to the release of the material loading system in step S3.
  • step S5 may take place in which the material carrier is referenced.
  • step S6 This is followed by an alignment process of the tool or a position measurement of the tool, which is the bonding tool, in step S6. Subsequently, in
  • Step S7 the alignment process of the "die” carried out by means of an image processing system as part of the recording detection devices.
  • an alignment process of the substrate and a position measurement are carried out in step S8 by means of an image processing system which is part of the storage detection devices.
  • the alignment processes of the "die” and the substrate according to steps S7 and S8 will be explained in more detail later with reference to FIG. 15.
  • a step S9 a recording or pick-up process is carried out, in which the "die" at the recording station, which is also referred to here as the 1st station, is recorded with the bonding tool. Further details of the recording process will be explained in more detail later with reference to FIG. 16.
  • step S1 the die is transported to the second station, which is the detection station according to the invention. All the functions required to carry out or maintain the correlation of the position from the bottom to the top of the die according to step Sil are carried out there.
  • step S12 After the above detection step, the transport of the die is first transported to the assembly position in the storage station, which is the 3rd station, in step S12. There is first an alignment process and positioning of the die above the substrate, as indicated in step S13. This process will be explained in more detail later with reference to FIG. 18.
  • step S14 the die is lowered onto the substrate, whereupon in step S15, a heating process for attaching the component to the substrate is carried out by heating the substrate and / or die.
  • step S15 a heating process for attaching the component to the substrate is carried out by heating the substrate and / or die.
  • the bond head is moved away in step S16, and the position of the die relative to the substrate is checked in step S17, in particular with the aid of the deposit detection devices.
  • step S9 As soon as the bonding head is free, it can return to the recording station and carry out the next recording process there according to step S9. Depending on the requirements, it is also possible to go back to the alignment process and position measurement of the tool according to step 6 enter. The corresponding loops are therefore shown in dashed lines in FIG. 14. After the position control of the last mounted die relative to the substrate, the process of bonding is terminated to the extent according to step S18.
  • step S1OL it is first checked whether a die can be recognized by the image processing devices of the recording detection devices. If no die can be recognized, an error message is given in step S102 and the method is terminated to the extent.
  • step S1OL If a die is recognized by the image processing devices in step S1OL, the position of the die is determined and correction values are calculated, as indicated in step S103. It is then checked in step S104 whether the determined correction values are smaller than predetermined ones, i.e. allowed deviations are. If the correction values are smaller than an allowable deviation, the alignment process is ended in accordance with step S105. Otherwise, the correction values are moved with the XY or ⁇ Y ⁇ tables in step S105.
  • step Sl06 it is checked in step Sl06 whether all axes of the XY or ⁇ Y ⁇ tables are in position. If this is not the case, a waiting step S107 is carried out before a renewed check. If all axes are in position, this reverses
  • step S104 the correction values determined in step S103 are smaller than permitted or predetermined deviations, so that the alignment process can be ended in step S105.
  • the pick-up or picking up of a component is explained in more detail with reference to FIG. 16. The method begins with step S201, in which it is determined whether a die is aligned or not. If the die is not aligned, an error message is issued and the termination is carried out in accordance with step S202.
  • step S203 takes place in which a die ejector is moved into a preposition.
  • steps S203 and S204 the bonding head is moved into the receiving position in the X direction and in the Z direction.
  • An XY or ⁇ Y ⁇ table is set in the receiving station in step S205.
  • step S206 It is now checked again in step S206 whether all axes are in position. If this is not the case, a waiting step S207 takes place before a new check.
  • a preset force is applied to the bonding head or the bonding tool, which can also be referred to as pick-up in connection with the picking up of the component, as indicated in step S208.
  • a synchronous approach of the die ejector and the bond head then takes place in step S209.
  • the bonding head is started up in step S210 with the component being carried along.
  • the die ejector is shut down in step S211. It is then ensured in step S212 that the die on e.g. the suction needle or the suction surface of the bonding head hangs.
  • the recording process ends.
  • step S301 the die is moved into the focus position of the lower camera of the image processing devices of the detection devices.
  • the corresponding upper camera of the image processing devices of the detection devices is then moved to the focus position in step S302.
  • step S303 the underside of the die is measured relative to the optical axis of the lower camera system.
  • the upper side of the die is then measured in relation to the optical axis of the upper camera system in step S304.
  • the optical axes of the lower camera system and the upper camera system usually coincide.
  • FIG. 18 shows the alignment process and the positioning of the die above the substrate and is explained in more detail below with reference to it.
  • step S401 it is determined in step S401 whether a die is recognizable by the image processing devices. If this is not the case, an error message is issued in step S402 and the process is terminated.
  • step S401 If a die is recognized by the image processing devices of the storage station in step S401, the position of the die is determined in step S403 and corresponding correction values are calculated. For further alignment and positioning The upper-lower side correlation is then included in step S404.
  • step S405 it is checked in step S405 whether the correction values are smaller than the permitted predetermined deviations. If the correction values are smaller than the permitted deviations, the restoring process is ended in step S406.
  • step S407 If the correction values are not less than the permitted deviations, the correction values are moved with the XY or ⁇ Y ⁇ tables in step S407. This is followed in step S408 by a check whether all axes of the table of the storage station are in position. If the axes have not yet reached the positions, a wait step S409 takes place.
  • step S408 If it is determined in step S408 that all axes are in position, the method returns to step S401 in order to carry out corresponding checks according to the settings made. This continues until step S405 determines that the correction values obtained from steps S403 and S404 are smaller than permitted deviations, so that the alignment process can be removed via step S406, since this is then ended.
  • the bonding device can contain a chip and benefit wafer positioning by means of precision drive control through two XY or ⁇ Y ⁇ axis tables.
  • rough positioning can be carried out using preset process data from a database or table.
  • the bonding device can be equipped with an image processing system with two camera systems in a detection station that is separate with respect to the receiving and the depositing station.
  • the component removal in the bonding device can be supported by a die ejector.
  • a particularly precise and safe component removal can be ensured by synchronizing the needle movement of the die ejector with the Z stroke on the bondhead.
  • the component removal can be monitored by an image processing system.
  • the bonding device can also be equipped in such a way that the bonding force is monitored and regulated directly in the bonding head by a force measurement and control.
  • a positioning accuracy of ⁇ 1 ⁇ m can be ensured for the bonding device by means of piezo actuators in the bonding head.
  • the bonding device can contain a vacuum suction head for handling the components on the bonding head.
  • a vacuum suction head for handling the components on the bonding head.
  • the bonding head picks up a component and brings it into an intermediate position in the detection station, where the top and bottom sides of the component are correlated with two cameras. In the assembly position, the measurement results are adjusted during adjustment or generally taken into account.
  • the soldering process in the bonding device can be implemented by a semiconductor laser with fiber optic coupling.
  • a bonding device is preferably designed for high-precision die bonding with in particular an assembly accuracy of ⁇ 1 ⁇ m. In other words, the positioning accuracy is 1 ⁇ m or better.
  • the cycle time is preferably ⁇ 10 s / 1 ⁇ m.
  • a flip-chip option can advantageously be provided in the bonding device.
  • Another advantageous embodiment of the bonding device consists in the possibility of eutectic bonding via a diode laser. Active alignment or adjustment is possible, as is active bond force control or control.
  • a post-bond inspection is a post-bond inspection.
  • a modular machine concept or a modular structure is advantageously implemented in the bonding device according to the present invention.
  • a "transparent" bond head can be used to implement in-situ and / or active adjustment options.
  • Laser soldering can be used to create flexible, reproducible and reliable solder connections.
  • an active regulation of the depositing force can be provided.
  • a modular system concept achieves optimal flexibility and adaptability of bonding devices to individual needs, which further minimizes the costs for such bonding devices and their operation. Cost savings are also further favored by the fact that standard components can be used to construct the bonding devices according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bondvorrichtung (1) mit einer Transporteinrichtung, die einen Bondkopf (13) ent­hält, der ausgelegt ist, um Bauteile (K) an einer Aufnah­mestation (5) aufzunehmen und an einer Ablagestation (7) in genau vorgegebener Positionierung und Lage zur Befestigung auf ein Substrat (16) zu setzen, wobei zwischen der Aufnahmestati­on (5) und der Ablagestation (7) eine Erfassungsstation (E) vorgesehen und ausgelegt ist, wenigstens zwei Seiten eines Bauteils (K) hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen zu erfassen. Weiter betrifft die Erfindung ein Bondverfahren, wobei mit einem Bondkopf (13) einer Transporteinrichtung Bautei­le (K) an einer Aufnahmestation (5) aufgenommen und an einer Ablagestation (7) in genau vorgegebener Positionierung und La­ge zur Befestigung auf ein Substrat (16) gesetzt werden, und wobei von dem Bauteil (K) nach seiner Aufnahme an der Aufnah­mestation (5) und vor seiner Positionierung an der Ablagesta­tion (7) wenigstens zwei Seiten hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen erfasst werden.

Description

Bondvorrichtung und Bondverfahren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft allgemein Bondvorrichtungen und Bondverfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 28.
Der fortschreitenden Miniaturisierung in unterschiedlichsten Technologiebereichen folgen immer höhere Anforderungen an Ge- nauigkeit und Geschwindigkeit in der Montage von immer komplexeren und kleineren Teilkomponenten. Der industrielle Einsatz von Miniaturgetrieben und Mikrosensorik wird in naher Zukunft weitere neue Märkte erschließen. Bereits jetzt ist der Boom einer weltweiten optischen Nachrichtentechnik, insbesondere Glasfaservernetzung, angebrochen. Der Ausbau einer solchen Infrastruktur wird weltweit in großen Schritten vorangetrieben. Eine High-Speed-Datenübertragung, wie beispielsweise im Internet oder für Video-On-Demand, ist nur durch eine optische Übertragung möglich, für die Sender- und Empfängermodule benö- tigt werden, deren Bauteile für die Umwandlung zwischen elektrischen und optischen Signalen sorgen und die bis auf 1/1000 mm genau montiert werden müssen.
Bondvorrichtungen, oder auch Bonder genannt, werden bei der Produktion von Elektrik-, Elektronik- und/oder Optikbaueinheiten, aber inzwischen auch bei der Herstellung von anderen homogenen oder gemischten Baueinheiten mit akustischen und/oder mechanischen Komponenten eingesetzt. Bondvorrichtungen zum Verbinden oder Montieren von Chips mit bzw. auf Substraten, wie beispielsweise Platinen, werden Die-Bonder genannt. Solche Chips oder andere der vorgenannten Komponenten werden durch Kleben oder Löten auf den Substraten, wie z.B. Leiterplatten befestigt, und zwar insbesondere so, dass ihre Funktion alleine durch die Befestigung sichergestellt ist, oder so, dass funktionale Verbindungen hergestellt werden, die gleichzeitig zur Befestigung insgesamt dienen.
Chips oder andere zu bondende Komponenten werden in Transportverpackungen bereitgestellt und durch einen Greifer oder der- gleichen daraus entnommen und zu einem Substrat oder Trägermedium gebracht. Das Trägermedium wird ebenfalls in einer Transportverpackung bereitgestellt und wie die Chips in eine Montageposition gebracht. Das Positionieren von Chip relativ zum Substrat erfolgt häufig mit Hilfe von Bildverarbeitungssy- stemen, die mit optischen Kameras arbeiten.
Solche Bondvorrichtungen und ihre Betriebsverfahren, also Bondverfahren, sind beispielsweise aus den DE 691 13 086 T2 , DE 692 11 668 T2 , DE 195 10 230 C2 , DE 195 15 684 Al, DE 197 48 442 Al, EP 0 913 857 Al, EP 0 953 398 Al und
DE 101 09 009 Al, aber auch DE 87 14 813 Ul, DE 87 14 814 Ul und DE 87 14 815 Ul bekannt. Ausserdem ist beispielsweise aus dem Internetauftritt http://www.sysmelec.com der Firma Sysme- lec SA deren Bondvorrichtung mit der Typenbezeichnung SMB 1000 bekannt, bei der eine Komponentenmessung mittels Bildverarbeitung von oben sowie von unten vorgesehen ist. Nähere Angaben über die Realisierung und Nutzung dieser Bildverarbeitung sind jedoch nicht enthalten.
Mit zunehmenden Möglichkeiten bei der Miniaturisierung von
Komponenten elektrischer, elektronischer, optischer, akustischer und/oder mechanischer Natur sowie Weiterentwicklung realisierbarer Funktionalitäten von Baueinheiten, werden immer größere Anforderungen an die Genauigkeit der Montage solcher Komponenten auf Substraten gestellt. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Bondvorrichtung und ein Bondverfahren anzugeben, womit erhöhte Genauigkeiten von insbesondere < 1 μm beim Bonden erzielt werden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einer Bondvorrichtung nach dem Anspruch 1 erreicht .
Zur Erreichung dieses Zieles schafft die Erfindung somit eine Bondvorrichtung mit einer Transporteinrichtung, die einen Bondkopf enthält, der ausgelegt ist, um Bauteile an einer Aufnahmestation aufzunehmen und an einer Ablagestation in genau vorgegebener Positionierung und Lage zur Befestigung auf ein Substrat zu setzen, wobei zwischen der Aufnahmestation und der Ablagestation eine Erfassungsstation vorgesehen und ausgelegt ist, wenigstens zwei Seiten eines Bauteils hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen zu erfassen.
Ein wesentlicher Vorteil der Bondvorrichtung und des Bondver- fahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass aus den erfindungsgemäß gewonnenen Daten und Informationen eine Montagegenauigkeit von < 1 μm sowie sehr kleine Taktzeiten realisiert werden können.
Vorzugsweise enthält die Erfassungsstation wenigstens zwei Kamerasysteme zum Erfassen je einer Seite des Bauteils, und/oder ist die Erfassungsstation ausgelegt, zwei entgegengesetzte Seiten des Bauteils zu erfassen, wobei besonders bevorzugt ist, wenn die Erfassungsstation ausgelegt ist, von dem Bauteil die Oberseite und die Unterseite zu erfassen, mit der das Bauteil auf das Substrat aufgesetzt wird. Weiterhin kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass die Erfassungsstation dazu ausgelegt ist, den Bondkopf oder ein Bondtool des Bondkopfes hinsichtlich dessen Lage zu erfassen. Eine andere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Erfassungsstation Verarbeitungseinrichtungen enthält, die ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils und/oder ggf. des Bondkopfes oder eines Bondtools des Bondkopfes auszuwerten und ggf. in Korrelation zueinander zu setzen. Dabei kann mit Vorzug ferner vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtungen Bildverarbeitungseinrichtungen enthalten, die ausgelegt sind, Bildinformationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils und/oder ggf. des Bondkopfes oder eines Bondtools des Bondkopfes auszuwerten und ggf. in Korrelation zueinander zu setzen. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die Erfassungsstation ausgelegt ist, Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen an dem Bondkopf und/oder einem Bondtool des Bondkopfes und/oder an jedem Bauteil zu erfassen, und die Verarbeitungseinrichtungen ausgelegt sind, anhand der Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen absolute Werte von Abmessungen, Form und/oder Lage eines Bauteils zu bestimmen, wobei insbesondere die Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen Referenzmarkierungen und/oder geometrische Figuren enthalten.
Eine erfindungsgemäße Bondvorrichtung kann ferner so gestaltet sein, dass eine Steuerung vorgesehen und ausgelegt ist, den
Bondkopf und/oder ein Bondtool des Bondkopfes zum Positionieren eines Bauteils auf einem Substrat auf der Basis von Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei an der Erfassungsstation erfassten Seiten des Bauteils und/oder ggf. der Lage von Bondkopf oder Bondtool an der Erfassungsstation zu steuern. In Weiterbildung davon ist es bevorzugt, wenn Aufnahmeerfassungseinrichtungen vorgesehen und ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der Bauteile an der Aufnahmestation zu erfassen und an die Steuerung zu leiten, die wiederum ausge- legt ist, den Bondkopf und/oder ein Bondtool des Bondkopfes zum Aufnehmen eines Bauteils an der Aufnahmestation zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann die Bondvorrichtung so ausgeführt sein, dass Ablageerfassungseinrichtungen vorgesehen und ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der Bauteile an der Ablagestation zu erfassen und an die Steuerung zu leiten, die wiederum ausgelegt ist, den Bondkopf und/oder ein Bondtool des Bondkopfes zum Positionieren eines Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation zu steuern.
Bei der letztgenannten Ausführung ist es ferner von Vorteil, wenn die Steuerung ausgelegt ist, das Positionieren eines Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation in Abhängigkeit von den Daten und/oder Informationen von den Ablageerfassungseinrichtungen unter Berücksichtigung von Daten und/oder Infor- mationen von den Aufnahmeerfassungseinrichtungen und/oder den Erfassungseinrichtungen und/oder ggf. den Verarbeitungseinrichtungen der Erfassungsstation zu steuern, und/oder wenn Testeinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Betrieb eines Bauteils im Verlauf des Positionierens dieses Bauteils auf dem Substrat durchführbar ist und Betriebsergebnisse des
Bauteils feststellbar sind, und die Steuerung ausgelegt ist, die Testeinrichtungen zu betreiben und in Abhängigkeit von Betriebsergebnissen des Bauteils das Positionieren dieses Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation zu steuern.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehenden Gestaltungsmöglichkeiten können bei der erfindungsgemäßen Bondvorrichtung Testeinrichtungen vorgesehen sein, mittels denen ein Betrieb eines Bauteils im Verlauf des Positionierens eines anderen Bauteils auf dem Substrat durchführbar ist und Wirkungen des zu positionierenden Bauteils feststellbar sind, und kann die Steuerung ausgelegt sein, die Testeinrichtungen zu betreiben und in Abhängigkeit von Wirkungen des zu positionierenden Bauteils das Positionieren dieses Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation zu steuern. Noch eine andere vorzugsweise weitere Ausgestaltung der Bondvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung im Rahmen der Steuerung besteht darin, dass letztere so ausgelegt ist, zur Positionierung eines Bauteils relativ zu einem Substrat an der Ablagestation die Lage des Substrates zu justieren.
Ferner besteht eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Bondkopf oder ein Bondtool des Bondkopfes über Kraftmess- und/oder Krafteinstelleinrichtungen verfügt, wobei besonders bevorzugt die Kraftmess- und/oder Kraftein- stelleinrichtungen eine Piezo-Biegefeder- oder Biegefeder-Konstruktion enthalten.
Eine Bondvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann aber auch dadurch gekennzeichnet sein, dass zum Anbringen eines positionierten Bauteils auf einem Substrat eine Laserlötvorrichtung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Laserlötvorrichtung einen Halbleiterlaser, auch als Freistrahllaser, vorzugs- weise mit Glasfasereinkopplung enthält.
Die erfindungsgemäße Bondvorrichtung kann auch dadurch weitergebildet sein, dass eine Steuerung mit einer Data-Mapping- Funktion für eine selektive Zuordnung von Bauteilen vorgesehen ist, dass die Aufnahmestation und/oder die Ablagestation je einen XY- oder αYφ-Achstisch enthalten/enthält, und/oder dass eine Steuerung vorgesehen und ausgelegt ist, durch voreingestellte Prozessdaten aus einer Datenbank oder Tabelle eine Grobpositionierung eines Bauteils relativ zu einem Substrat zu steuern.
Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, wenn an der Aufnahmestation ein Die-Ejektor enthalten ist, wobei bevorzugt der Die-Ejektor mit einem Hub des Bondkopfes oder am Bondkopf syn- chronisiert ist. Eine andere bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung in Form der Bondvorrichtung besteht darin, dass der Bondkopf zum Positionieren von Bauteilen wenigstens einen Piezosteller für eine oder zwei Richtung (en) X und Y enthält. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass am Bondkopf ein Vakuum-Saugkopf zum Handling der Bauteile enthalten ist .
Durch die Erfindung wird weiterhin geschaffen ein Bondverfahren, wobei mit einem Bondkopf einer Transporteinrichtung Bauteile an einer Aufnahmestation aufgenommen und an einer Ablagestation in genau vorgegebener Positionierung und Lage zur Befestigung auf ein Substrat gesetzt werden, und wobei ferner von dem Bauteil nach seiner Aufnahme an der Aufnahmestation und vor seiner Positionierung an der Ablagestation wenigstens zwei Seiten hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen erfasst werden.
Zusätzlich kann im Rahmen der Erfindung bei diesem Bondverfahren vorgesehen sein, dass die Lage und/oder Abmessungen der Oberseite und der dem Substrat zugewandten Unterseite des Bauteils erfasst werden. Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass von dem Bondkopf oder von einem Bondtool des Bondkopfes nach der Aufnahme des Bauteils an der Aufnahmestation und vor der Positionierung des Bauteils an der Ablagestation an einer Erfassungsstation die Lage erfasst wird.
Das erfindungsgemäße Bondverfahren kann auch dadurch mit Vor- teil weitergebildet sein, dass die Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils und/oder ggf. des Bondkopfes oder eines Bondtools des Bondkopfes ausgewertet und ggf. in Korrelation zueinander gesetzt werden und in Abhängigkeit davon die Positionierung des Bauteils relativ zu dem Substrat erfolgt. Dabei kann mit Vorzug zur Auswertung und Korrelation der Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils und/oder ggf. des Bondkopfes oder eines Bondtools des Bondkopfes eine Verarbeitung je eines Bildes jeder Seite und/oder ggf. des Bondkopfes oder eines Bondtools des Bondkopfes durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können absolute Werte von Abmessungen, Form und/oder Lage eines Bauteils mittels Erfassung von Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen an dem Bondkopf und/oder einem Bondtool des Bondkopfes und/oder an jedem Bauteil in der Erfassungsstation ermittelt werden.
Eine weitere Ausführungsvariante des Bondverfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Daten und/oder In- formationen der Bauteile an der Aufnahmestation erfasst und für das Bondverfahren verwendet werden.
Weiterhin kann bei dem erfindungsgemäßen Bondverfahren vorgesehen sein, dass Daten und/oder Informationen der Bauteile an der Ablagestation erfasst und zum Positionieren eines Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation verwendet werden, eine bevorzugte Weiterbildung davon besteht darin, dass das Positionieren eines Bauteils auf einem Substrat an der Ablagestation in Abhängigkeit von den Daten und/oder Informationen, die an der Ablagestation erfasst werden, unter Berücksichtigung von Daten und/oder Informationen, die an der Aufnahmestation erfasst werden, und/oder von Daten und/oder Informationen die von dem Bauteil nach seiner Aufnahme an der Aufnahmestation und vor seiner Positionierung an der Ablagestation wenigstens von zwei seiner Seiten hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen erfasst werden, erfolgt.
Ferner kann mit Vorzug vorgesehen sein, dass ein Betrieb eines
Bauteils im Verlauf des Positionierens dieses Bauteils auf dem Substrat durchgeführt wird und Betriebsergebnisse des Bauteils festgestellt werden, und dass das Positionieren des Bauteils auf einem Substrat in Abhängigkeit von Betriebsergebnissen dieses Bauteils erfolgt. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn ein Betrieb eines Bauteils im Verlauf des Posi- tionierens eines anderen Bauteils auf dem Substrat durchgeführt wird und Wirkungen des zu positionierenden Bauteils festgestellt werden, und das Positionieren des zu positionierenden Bauteils auf einem Substrat in Abhängigkeit von Wirkungen dieses Bauteils erfolgt.
Weitere bevorzugte Verfahrensvarianten bestehen darin, dass zur Positionierung eines Bauteils relativ zu einem Substrat die Lage des Substrates justiert wird, und/oder dass beim Halten eines Bauteils auf dem Substrat nach dem Positionieren, aber vor dem Befestigen dieses Bauteils eine Kraftmessung und/oder Krafteinstellung der auf das Bauteil aufgebrachten Haltekraft erfolgt, und/oder dass das Anbringen eines positionierten Bauteils auf einem Substrat durch Laserlöten erfolgt.
Noch weiter läßt sich das Bondverfahren nach der vorliegenden
Erfindung dadurch weiterbilden, dass zur selektiven Zuordnung von Bauteilen eine Data-Mapping-Funktion durchgeführt wird, und/oder dass eine Grobpositionierung eines Bauteils relativ zu einem Substrat durch voreingestellte Prozessdaten aus einer Datenbank oder Tabelle erfolgt, und/oder dass die Aufnahme von Bauteilen an der Aufnahmestation mittels eines Die-Ejektors erfolgt, der mit einem Hub des Bondkopfes oder am Bondkopf synchronisiert ist. Ferner kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das Positionieren von Bauteilen mit ei- nem Piezosteller erfolgt.
Andere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen sowie den gesamten vorliegenden Anmel- dungsunterlagen. Insbesondere sind Merkmale und Merkmalskombi- nationen der Bondvorrichtung und des Bondverfahrens für sich schutzwürdig, soweit sie sich auch ohne die Merkmalskombinati- on der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche realisieren lassen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer Bondvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des Ausführungs- beispiels der Bondvorrichtung aus der Fig. 1 gemäß dem Schnitt A-A in der Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Bondvorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels der Bondvorrichtung aus der Fig. 3 gemäß dem Schnitt A '-A1 in der Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbei- spiels der Bondvorrichtung aus der Fig. 3,
Fig. 6 eine schematische Draufsicht des Ausführungsbeispiels der Bondvorrichtung aus der Fig. 3,
Fig. 7 eine schematische vergrößerte Darstellung einer Einzelheit gemäß der Markierung B1 in der Fig. 4 von dem Ausführungsbeispiel der Bondvorrichtung aus der Fig. 3, Fig. 8 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Bondtools einer Bondvorrichtung,
Fig. 9 eine schematische Rückansicht des Ausführungsbeispiels des Bondtools aus der Fig. 8,
Fig. 10 eine schematische Vorderansicht des Ausführungsbeispiels des Bondtools aus der Fig. 8,
Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels des Bondtools aus der Fig. 8,
Fig. 12 eine schematische vergrößerte Darstellung einer Einzelheit gemäß der Markierung A" in der Fig. 9 von dem Ausführungsbeispiel des Bondtools aus der Fig. 8,
Fig. 13 eine schematische vergrößerte Darstellung einer Einzelheit gemäß der Markierung B" in der Fig. 10 von dem Ausführungsbeispiel des Bondtools aus der Fig. 8,
Fig. 14 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Gesamtablaufes eines Bondverfahrens,
Fig. 15 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Ausrichtvorganges bei einem Bondverfahren,
Fig. 16 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Aufnehmvorganges bei einem Bondverfahren,
Fig. 17 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Korreliervorganges bei einem Bondverfahren, und
Fig. 18 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Ausricht- und Positioniervorganges bei einem Bondver- fahren. Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche
Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit konkreten Ausführungsbeispielen angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf diese Ausführungsbeispiele oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieser Ausführungsbeispiele beschränkt, son- dern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
Bondvorrichtungen und Bondverfahren im Sinne der vorliegenden Erfindung werden typischerweise eingesetzt, um z.B. Bauteile herzustellen, die elektrische, elektronische, optische, akustische und/oder mechanische Komponenten enthalten, die höchstgenau auf einem Substrat montiert werden müssen. Als Anwendungsgebiet wird hier lediglich exemplarisch und nicht be- schränkend die optische Nachrichtentechnik angeführt, mit deren Hilfe Informationen als optische Signale durch Glasfasern übertragen werden. Die für eine möglichst hohe Datenübertragung benötigte faseroptische Bandbreite erfordert wiederum hohe Anforderungen an Sende- und Empfangskomponenten und Tech- niken, wie z.B. WDM (Wavelength-Division-Multiplexing = Über- tragung mehrerer Wellenlängenkanäle durch eine Faser) , und die Komplexität solcher Bauteile. Eine Sende-/Empfangskomponente, die sozusagen einen optoelektrischen Wandler darstellt, besteht typischerweise aus einer Laserdiode bzw. einer Photodi- ode auf einem Träger mit mit Ansteuerelektronik, die an ein Faserende (pigtail) angekoppelt wird. Entsprechend der fortschreitenden Entwicklung auf dem Sektor solcher Baueinheiten vereinen beispielsweise WDM-Komponenten eine Mehrzahl aktiver und passiver Module auf einem hybrid aufgebauten Träger. Damit die Übertragung zwischen den Komponenten optimal, d.h. möglichst verlustarm, erfolgt, müssen diese Komponenten sehr genau zueinander justiert und befestigt werden. So liegen beispielsweise die Ablagetoleranzen bei der Kopplung einer Laserdiode in eine Faser typischerweise bei weniger als 1 μm.
Zur industriellen Fertigung von beispielsweise solchen optoelektronischen Modulen oder Baueinheiten werden deshalb möglichst automatische Montageeinrichtungen mit hohem Durchsatz und Ablagegenauigkeiten im sub-μm-Bereich benötigt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer schematischen Frontansicht bzw. einer Schnittansicht gemäß dem Schnitt A-A in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bondvorrichtung 1 für die Lδt- oder Klebemontage von (opto-) elektronischen Kleinstbauteilen mit einer absoluten Ablagegenauigkeit von < 1 μm. Diese Bondvorrichtung 1 basiert auf einem modularen Konzept, das verschiedene Zuführeinheiten für unterschiedliche Anlieferformen von Chips oder anderen Bauteilen K umfaßt. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Bondvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, dass diese Bondvorrichtung 1 eine Kapazität von ca. 1 Million Bauteile pro Jahr hat. Dies wird dadurch ermöglicht, dass bei der erfindungsgemäßen Bondvorrichtung 1 einerseits die Kombination von fehlervermeidender Steuerung, vorteilhafterweise mittels Software, mit Trainings- funktionen die Ausfall- und Rüstzeiten minimiert, und anderer- seits insbesondere ein Laserlötverfahren Zykluszeiten von < 10 s sowie eine sequenzielle Bestückung großer Nutzen (Träger mit mehreren Modulen) ermöglicht.
Der Grundaufbau der Bondvorrichtung 1, die auch als Die-Bonder bezeichnet werden kann, basiert auf einer schwingungsdämpfen- den oder schwingungsdämpfend gelagerten und insbesondere hochgenau gearbeiteten Steinplatte 2. Darauf sind die einzelnen Handlings- und Kontrolleinheiten montiert, wie zwei XY-Tische oder αYφ-Tische 3 und 4 mit z.B. bis zu 10 Zoll Verfahrweg für die Aufnahme und die Ablage von Bauteilen K. Auf der Aufnahmeseite gehört der Tisch 4 zur Aufnahmestation 5, die mit einem Die-Ejektor 6 zur Verarbeitung von Bluetapes ausgerüstet ist, aber auch mit Aufnahmen für andere gängige Anlieferformen, wie Tray, Gelpack oder Blistertape ausgestattet sein kann. Als Option kann zudem die Aufnahmestation 5 mit einem Chip-Flipper (nicht dargestellt) versehen sein. Ähnlich ist eine Ablagestation 7, die die Ablageseite bildet und den Tisch 3 enthält, für eine Batchverarbeitung von mehreren Trägern (Nutzen) aus- gelegt und kann alternativ beispielsweise mit einem Einzel- handler, einem Kassettenwechsler oder einer Leadframe-Zuführung versehen sein. Über jedem Tisch 3 und 4 verfolgt ein stationäres Kamerasystem 8 bzw. 9 die Ablage und Aufnahme der Bauteile K. Die KameraSysteme 8 und 9 sind entsprechend Be- stanteile von Ablageerfassungseinrichtungen 10 bzw. Aufnahmeerfassungseinrichtungen 11.
Die Bondvorrichtung 1 enthält weiterhin ein Fahrgestell 12, das eine einfache und leichte Positionierung der gesamten Bondvorrichtung 1 erlaubt und so ausgestaltet ist, dass Stützen 12' ausgefahren werden können, bis Räder 12" wirkungslos sind. Die Stützen 12 ' sind so einstellbar, dass eine optimale horizontale Ausrichtung der Steinplatte 2 der Bondvorrichtung 1 und ein sicherer Stand der letzteren erreicht wird. Zwischen der Aufnahmestation 5 und der Ablagestation 7 bewegt sich ein Bondkopf 13 auf einem schnellen Linearantrieb 14, der in den beiden Endpositionen an der Aufnahmestation 5 und der Ablagestation 7 fixiert werden kann und deutlich in der Schnittansicht der Fig. 2 zu erkennen ist. Die Verwendung eines Lineartisches für den Bondkopf 13 stellt gegenüber herkömmlichen, aus der Praxis bekannten schwenkbaren Bondarmen eine technisch günstigere Lösung dar.
Ein wesentlicher Teil der Bondvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Bondkopf 13. Dieser Bondkopf 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält einen hochpräzisen Piezover- steller (nicht bezeichnet) . Dadurch bestehen keine übermäßigen Ansprüche an die Absolutpositionierung der Tische 3 und 4, so dass dafür weitgehend Standardvorrichtungen eingesetzt werden können .
Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung bei dem Aüsführungs- beispiel besteht in einem drehbaren Bondtool 15, mit dem auch verdrehte Bauteile aufgenommen und in einem genau definierten
Winkel abgelegt werden können. Dadurch werden Beschädigungen von Bauteilen K bei der Aufnahme vermieden und es sind komplexe Aufbauten möglich, wie z.B. eine Verdrehung von Optikbauteilen zur Vermeidung von Rückreflexionen.
Die stationär angebrachten Kamerasysteme 8 und 9 in der Aufnahme- bzw. Ablagestation 5 bzw. 7 insbesondere zusammen mit speziellen Bondtools erlauben eine ständige Betrachtung der Bauteile K. Dies ermöglicht eine permanente Kontrolle und Re- gelung der Position jedes Bauteils K und auch eines Substrates
16, auf dem die Bauteile K zu montieren sind, insbesondere während des Justage- und Ablagevorganges, bis ein Bauteil K fixiert ist, also eine In-situ-Justagemδglichkeit . So können äußerliche Einwirkungen, wie Temperatur oder mechanische Kräf- te ausgeglichen werden, wodurch höchste Ablagegenauigkeiten erreicht werden.
Durch die offene Bauweise können aktive Bauelemente oder -tei- Ie K, wie z.B. Laserdioden, bei der Montage durch Kontaktiernadeln (nicht gezeigt) oder über das Bondtool 15 selbst mit Strom versorgt und so betrieben werden. Dadurch kann ihre Funktion bereits im Montagestadium getestet und sichergestellt werden. Ein aktives Bauteil K, wie z.B. eine Laserdiode, kann dadurch bereits während der Montage betrieben werden und beispielsweise entsprechend Licht senden, das dann an einem Empfänger (nicht dargestellt) , wie beispielsweise einer Glasfaser, in die das Licht eingekoppelt werden muss, auf ein Maximum einjustiert wird, bevor eine Fixierung des Bauteils K auf dem Substrat 16 erfolgt. Damit können dann auch passive Bauteile K, wie beispielsweise Linsen, Fasern, Wellenleiter usw., in hybriden Aufbauten aktiv, d.h. in einem Lichtstrahl des Aufbaus selbst, justiert und optimiert werden, was die Leistungsfähigkeit des Zusammenbaus und die Ausbeute der Fer- tigung wesentlich erhöht.
Durch eine in den Bondkopf 13 oder das Bondtool 15 integrierte Kraftregelung kann die Bondkraft während des Ablageprozesses auf einen variablen Wert festgelegt werden. Dadurch werden au- ßergewöhnlich empfindliche Bauteile K angemessen und besonders schonend behandelt . Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Kraft mit einer Piezo-Biegefeder-Konstruktion (nicht dargestellt) ausgeübt. Durch die Nutzung der Linearität von Kraft zu Weg kann über das Kraft-Weg-Verhältnis mit geeig- neten speziellen Wegmesssystemen beispielsweise induktiv der Weg und damit die Kraft gemessen und geregelt werden. Durch die Möglichkeit einer solchen Regelung werden Höhenunterschiede, die beispielsweise resultieren können aus Streuungen bei der Chipstärke oder der Substrathöhe, aber auch variierender Bondtoollänge, zur Einhaltung von vorgegebenen und insbesondere optimalen Kräften ausgeglichen werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Lötprozess durch einen Halbleiterlaser (nicht dargestellt) , der entweder das
Bauteil K von oben oder das Substrat 16 von unten in der Ablagestation 7 lokal erhitzt. Damit werden einstellbare Heizverläufe mit hohen Löttemperaturen, wie z.B. 300 0C für AuSn-Lot, zusammen mit kürzeren Lδtzeiten, insbesondere < 1 s, möglich. Die Reproduzierbarkeit der Laserlötung garantiert beste Ausbeute und hohe Qualität der Produktion. Ferner werden durch die lediglich punktuelle Erwärmung andere Verbindungen auf dem gleichen Grundträger oder Substrat 16 nicht beeinflusst. Dies ist vor allem für hybride Aufbauten, bei denen es auf Genauig- keit, insbesondere keinen Lötversatz, und Flexibilität, insbesondere in der Prozessfolge, ankommt, von besonderem Vorteil. Zudem können auch Nutzen sowie Leadframes verarbeitet werden. Weiterhin ist durch die punktuelle Erwärmung eine μm-genaue Montage von mehreren sehr kleinen Bauteilen K auf kleinstem Raum möglich, da eine Erwärmung eben nur partiell stark eingeschränkt stattfindet.
Als weitere Besonderheit kann bei dem Ausführungsbeispiel die bereits weiter oben angegebene Flip-Chip-Option zum Einsatz kommen. Bei der Ablage von Chips auf einer Referenzfläche werden zur Vermeidung einer Z-Justage, d.h. zur Korrektur von Schwankungen in der Chip-Dicke, die Chips oft epi-down befestigt. Hierfür kann der Bonder 1 mit einem optionalen Chip- Flipper (nicht dargestellt) , oder anders ausgedrückt Chip-Wender, ausgerüstet sein. Dabei wird der Chip mit einem drehbaren Bondtool 15 abgenommen, um 180 ° gedreht und zwischen zwei Kamerasysteme 17 und 18 gebracht, die Bestandteil von erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtungen 19 einer Erfassungsstation E sind, deren Anordnung besonders gut in der Fig. 1 zu erkennen ist. Mit dem entsprechenden Bildverarbeitungssy- stem (nicht gesondert dargestellt) der Erfassungseinrichtungen 19 werden dort die Unter- und Oberseiten von Bauteilen K einzeln vermessen und die Ergebnisse daraus dann in einer Verarbeitungseinheit oder in Verarbeitungseinrichtungen (nicht dargestellt) zueinander in Relation gebracht, damit in der
Montageposition die Unterseite des Chips oder Bauteils K μm-ge- nau auf dem Substrat 16 abgelegt werden kann, also eine In-si- tu-Justage durchgeführt werden kann. Durch diese Lösung können geflippte oder gewendete Chips oder Bauteile K wie Standard- bauteile abgelegt und in situ justiert werden. Aufwendiges
Einschwenken von Optiken und Offset-Einstellungen durch große Verfahrwege, wie bei aus der Praxis bekannten Bondvorrichtungen, werden so vermieden.
Bei herkömmlichen, bisher in der Praxis bekannt gewordenen
Verfahren bei der Produktion werden die einzusetzenden Bauteile sequenziell abgearbeitet. Dagegen kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Data-Mapping-Funktion im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, die eine selektive Zuordnung von Bauteilen K ermöglicht. Eine solche selektive Zuordnung von Bauteilen K wird mit der Data-Mapping-Funktion dadurch erreicht, dass die Data-Mapping-Funktion Messergebnisse der Bauteile K auswertet und dann ein bestimmtes Bauteil K einem entsprechenden Substrat 16 zuordnet. Des weiteren kann die Data-Mapping-Funktion über die Zuordnung der jeweiligen Bauteile K Protokoll führen. Dadurch ist eine Bauteilverfolgung z.B. bei besonders sicherheitskritischen Produkten gewährleistet .
Als weitere Ausgestaltungsmöglichkeit kann bei der Bondvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das Bondtool 15 zur Kamera oder allgemein dem Kamerasystem 17 referenziert wird, wodurch wiederum ein Vermessen des Bauteils K zum Bondtool 15 möglich ist. Zur Umsetzung dieses Aspektes der Erfindung kann auf dem Bondtool 15 einfach eine Referenz- marke vorgesehen sein, die je nach Ausgestaltung als Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen dienen kann.
Weiterhin kann im vorerläuterten Zusammenhang mit der Referen- zierung des Bondtools 15 zur Vermessung und/oder Lagebestimmung des Bauteils K zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Bondvorrichtung ein Bondtool 15 mit einer Spiegelfläche vorgesehen sein, worauf später im Zusammenhang mit den Fig. 8 bis 13 näher eingegangen wird. Dann können mittels eines Auto- kollimationsfernrohrs (nicht dargestellt) Flächen, die lotrechte zum Autokollimationsfernrohr (nicht dargestellt) stehen, ermittelt werden. Solche Flächen dienen dann einer einfachen und höchst genauen Justierung der Bauteile K. Bei- spielsweise ist die Spiegelfläche parallel zu einer Saugfläche eines Bauteilhalters vorgesehen. Mit dem Autokollimationsfernrohr (nicht dargestellt) kann das Bondtool 15 dann genau lotrecht einjustiert werden.
Das Kamera- oder allgemein Bildverarbeitungssystem im Zusammenhang mit dem Bondtool kann noch weiter genutzt werden zur Lageerkennung von Bauteilen. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird genutzt, dass mit einem Bildverarbeitungssystem Linien sowie Koradial -Vierecke sehr genau vermes- sen werden können. Weiterhin ist das Bondtool mit Schrägen ausgestattet, so dass eine Art Pyramidenform gebildet ist. Betrachtet man dieses Bondtool von oben, so zeigen sich zwei ko- radiale Vierecke, und durch Vermessen dieses Bondtools ergibt sich ein Bezug zur Planfläche des Bondtools, wobei diese Plan- fläche beispielsweise parallel zur oberen Bauteiloberfläche oder anders definiert zu einer beliebigen Oberfläche des Bauteils eingestellt ist. Durch die genannten Schrägen am Bondtool und das Messverfahren ist eine Veränderung der Planarität zwischen Bondtool und Bauteil oder Lage zwischen den letzteren allgemein während des Prozesses erkennbar. Ist nämlich eine Bezugsfläche am Bondtool schief, so sind auch die Linien wenigstens eines der koradialen Vierecke gegenüber der Normal- oder Optimalposition verschoben zu erkennen und mittels des Bildverarbeitungssystems zu erfassen.
In den Fig. 3 bis 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bondvorrichtung 1 schematisch in verschiedenen Ansichten gezeigt. Überwiegend stimmen die Merkmale und Merkmalskombina- tionen des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 3 bis 7 mit den Merkmalen und Merkmalskombinationen des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 und 2 über, was für einen Fachmann ohne weiteres durch vergleichende Betrachtung der entsprechenden Darstellungen erkennbar ist und zudem auch durch gleiche Bezugszeichen, soweit solche verwendet sind, deutlich wird, so dass nachfolgend nicht mehr gesondert auf diese Merkmale und Merkmalskombinationen eingegangen wird, sondern hiermit auf die Erläuterungen zu den Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird.
In der Fig. 3, die weitgehend ähnlich der Darstellung in der Fig. 1 ist, ist zu erkennen, dass sich der Bondkopf 13 im Gegensatz zur Darstellung in der Fig. 1 in einer Endposition im Bereich der Ablagestation 7, jedoch nicht in der eigentlichen Ablageposition über dem Tisch 3 befindet. Auch ist in der Darstellung der Fig. 3 ein Teil einer Verkleidung 20 weggelassen, so dass Teile des Linearantriebs 14 sichtbar sind.
Die Fig. 4 stellt eine Schnittansicht bezogen auf den Schnitt A' -A1 in der Fig. 3 ähnlich der Ansicht in der Fig. 2 dar, wobei ein Bereich B1 gekennzeichnet ist, der unter Bezugnahme auf die Figur 7 später näher erläutert wird. Entsprechend der Blickrichtung in der Fig. 4 ist in der Fig. 5 eine Seitenansicht der Bondvorrichtung 1 gezeigt, so dass die Aufnahmestation 5 im Vordergrund sichtbar ist, wohingegen auf Grund der Lage des Schnittes A1 -A1 in der Fig. 4 die Erfassungsstation E im Vordergrund sichtbar ist, wie auch in der Fig. 2. Die Fig. 6 stellt eine Draufsicht auf die Bondvorrichtung 1 dar und zeigt deutlich die Lage von Aufnahmestation 5, Erfassungsstation E und Ablagestation 7 sowie der jeweiligen Erfas- sungseinrichtungen 11, 19 bzw. 10.
In der schematischen Ausschnittsvergrößerung der Fig. 7, gemäß dem Bereich B' in der Fig. 4, ist speziell ein Schnitt durch die Erfassungsstation E dargestellt, wobei der Tisch 3 der Ab- lagestation 7 sowie der Bondkopf 13 im Hintergrund sichtbar sind.
Für die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 bis 7 gilt übereinstimmend, dass die Optiken der beiden Kamerasysteme 17 und 18 der Erfassungseinrichtungen 19 an der Erfassungsstation E kalibriert werden können, und zwar einerseits relativ zueinander und andererseits absolut, d.h. hinsichtlich Massstab, Bildfehlern (beeinflussen erfasste Höhen-/Seitenverhältnisse der Bauteile), etc.
Weiterhin ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insgesamt mit Vorzug vorgesehen, dass insbesondere an der Erfassungsstation an einer ersten Seite des Bauteils K, vorzugsweise der Oberseite des Bauteils K, eine Lagedetektion des Bauteils K besonders bevorzugt anhand von Eigenschaften, wie z.B. Abmessungen, Form, Markierungen usw. , optisch, elektrisch, magnetisch und/oder mechanisch erfolgt. Die Erfassung der zweiten Seite, insbesondere der Unterseite, des Bauteils K wird neben den bereits erläuterten Korrelationserstellungen zwischen den Daten und Informationen der beiden Seiten bevorzugt zusätzlich zur Lagedetektion auch zur Erfassung funktioneller Eigenschaften der Bauteile K, wie optische, elektrische, magnetische und mechanische Eigenschaften, eingesetzt. Durch die Erfindung ist vorzugsweise auch eine Überprüfung von Lage und Position des Bondtools 15 insbesondere nach einem Umrüsten oder Neustart der Bondvorrichtung 1 als Option vorgesehen. Grundsätzlich können aber Lage und Position des Bondtools 15 im Umfang jeder einzelnen Verarbeitung erfasst und überprüft sowie für die Verarbeitung berücksichtigt werden, was die Genauigkeit weiter erhöht .
Im Rahmen des Bondverfahrens kann weiterhin vorgesehen sein, dass an der Ablagestation 7 ein Kalibrieren der Optik des Kamerasystems 8 erfolgt, und zwar einerseits relativ zur Erfassungsstation E und/oder andererseits absolut.
Weitere auch für sich alleine schutzwürdige Ausgestaltungen der Bondvorrichtung betreffen eine aktive Kraftmessung und vorzugsweise auch -regulierung der Haltekraft des Bondtools 15 auf das Bauteil K gegenüber dem Substrat 16 sowie einen Testbetrieb von aktiven Bauteilen K vor deren Befestigen an dem Substrat 16, um einerseits die Funktion solcher aktiver Bau- teile K im Montagezustand zu testen, solange sie noch ausgetauscht werden könnten, und andererseits die Funktion solcher aktiver Bauteile K bei der eigenen Positionierung oder der Positionierung passiver Bauteile K zu Optimierungszwecken einzusetzen.
In den Fig. 8 bis 13 ist ein Ausführungsbeispiel eines Bondtools oder Bondwerkzeuges 15 der Bondvorrichtung 1 näher und mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Dieses Bondtool 15 zur Vermessung und/oder Lagebestimmung des Bauteils K weist zur weiteren Verbesserung der erfindungsgemäßen Bondvorrichtung eine Spiegelfläche 20 auf, die Bestandteil von Kalibrierungs- einrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen 21 ist. Die Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikati- onseinrichtungen 21 enthalten ferner eine Markierungsform 22, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine T-Form hat und farblich kontrastierend zu der Spiegelfläche 20 beispielsweise in der Farbe Schwarz ausgeführt ist. Weiterhin enthalten die Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen 21 einen Markierungsrahmen 23, der durch einen Rand 24 in ebenfalls kontrastierender Ausgestaltung beispielsweise in Schwarz ausgeführt ist. Mit besonderem Vorzug sind die Markierungsform 22 und der Markierungsrahmen 23 mit einer nicht oder höchstens äußerst schwach reflektierenden Farbe versehen. So können beispielsweise schon an der Aufnahmestation 5 mit- tels des Kamerasystems 9 einerseits die Lage des Bondtools 15, das je nach gerade ausgeführter Funktion an der Aufnahmestation 5 auch als Aufnehmer und an der Ablagestation 7 auch als Ableger zu bezeichnen ist, und damit andererseits auch die Lage eines an dem Bondtool 15 gehaltenen Bauteils K ermittelt werden.
Dazu wird ausgenutzt, dass mittels eines Autokollimationsfern- rohrs (nicht dargestellt) Flächen, die lotrechte zum Autokollimationsfernrohr (nicht dargestellt) stehen, wie die Spie- gelfläche 20, ermittelt werden können. Die hundertprozentige
Reflexion der Spiegelfläche 20 führt hierbei zu optionalen Ergebnissen. Die Markierungsform 22 und der Markierungsrahmen 23 ermöglichen über die Mustererkennung eine klare und eindeutige Einordnung der Lage des Bondtools 15 im Raum. Solche Spiegel- flächen dienen dann einer einfachen und höchst genauen Justierung der Bauteile K.
Insbesondere ist die Spiegelfläche 20 parallel zu einer Saugfläche 25 des Bauteilhalters oder Bondtools 15 vorgesehen. Mit der Justierhilfe durch das Autokollimationsfernrohr (nicht dargestellt) kann das Bondtool 15 dann so eingestellt werden, dass die Saugfläche 25 genau lotrecht einjustiert ist. Die Saugfläche 25 ist die Mündung einer Saugleitung 26, die durch eine Öffnung 27 im Bondtoolkörper 28 beispielsweise in der Darstellung der Fig. 8 sichtbar ist. Über die Saugleitung 26 wird an der Saugfläche 25 ein Unterdruck erzeugt, durch den ein Bauteil K an der Saugfläche 25 festgehalten wird. Ist die Ausrichtung der Saugfläche 25 bekannt und oder in erforderlicher Weise eingestellt, so gilt dasselbe auch für das daran festgehaltene Bauteil K.
Ein Ausführungsbeispiel des Bondverfahrens wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 18 beschrieben.
In der Fig. 14 ist zunächst der Gesamtablauf des Bondverfahrens dargestellt. In einem Schritt Sl erfolgt zu Beginn ein Initialisieren der als Anlage bezeichneten Bondvorrichtung. Danach wird ein Referenzfahren der Achsen der Stellantriebe der Tische der Aufnahmestation und der Ablagestation im Schritt S2 durchgeführt. Dies führt dann im Schritt S3 zum Freigeben der Anlage zur Materialbeschickung.
Im Betrieb wird im Schritt S4 eine Materialbeschickung durch einen Operator oder automatisch durchgeführt. Dazu erfolgt evtl. ein Schritt S5, in dem der Materialträger referenziert wird.
Daran schließt sich ein Ausrichtvorgang des Tools oder eine PositionsVermessung des Tools, bei dem es sich um das Bondtool handelt, im Schritt S6 statt. Im Anschluss daran wird im
Schritt S7 der Ausrichtvorgang des "Die" mittels eines Bildverarbeitungssystems als Bestandteil der Aufnahmeerfassungs- einrichtungen durchgeführt. In analoger Weise erfolgen im Schritt S8 ein Ausrichtvorgang des Substrats und eine Positi- onsvermessung mittels eines Bildverarbeitungssystems, das Bestandteil der Ablageerfassungseinrichtungen ist. Die Ausrichtvorgänge des "Die" und des Substrats gemäß den Schritten S7 und S8 werden später genauer unter Bezugnahme auf die Fig. 15 erläutert . In einem Schritt S9 wird ein Aufnahme- oder Pick-Up-Vorgang durchgeführt, bei dem der "Die" an der Aufnahmestation, die hier auch als 1. Station bezeichnet wird, mit dem Bondtool aufgenommen wird. Weitere Einzelheiten des Aufnahmevorganges werden später unter Bezugnahme auf die Fig. 16 näher erläutert .
Es folgt dann im Schritt SlO der Transport des Die in die 2. Station, die die erfindungsgemäße Erfassungsstation ist. Dort werden alle erforderlichen Funktionen ausgeführt, um die Korrelation der Position von Unterseite zur Oberseite des Die gemäß dem Schritt Sil durchzuführen bzw. zu erhalten.
Nach dem vorstehenden Erfassungsschritt wird zunächst im Schritt S12 der Transport des Die in die Montageposition in der Ablagestation transportiert, die die 3. Station ist. Dort erfolgt zunächst ein Ausrichtvorgang und Positionieren des Die über dem Substrat, wie im Schritt S13 angegeben ist. Dieser Prozess wird später unter Bezugnahme auf die Fig. 18 näher er- läutert.
Im Schritt S14 wird der Die auf das Substrat abgesenkt, woraufhin im Schritt S15 durch Erhitzen von Substrat und/oder Die ein Lötprozess zum Befestigen des Bauteils auf dem Substrat durchgeführt wird. Wenn das Befestigen abgeschlossen ist, erfolgt im Schritt S16 ein Wegfahren des Bondkopfes, woran sich im Schritt S17 ein Positionskontrolle des Die relativ zum Substrat insbesondere mit Hilfe der Ablageerfassungseinrichtungen durchgeführt wird.
Sobald der Bondkopf frei ist, kann er zur Aufnahmestation zurückkehren, und dort den nächsten Aufnahmevorgang gemäß dem Schritt S9 durchführen. Je nach Anforderungen ist es aber auch möglich, zunächst in den Ausrichtvorgang und die Positionsver- messung des Tools gemäß dem Schritt 6 wieder in das Verfahren einzusteigen. Die entsprechenden Schleifen sind in der Fig. 14 daher gestrichelt eingezeichnet . Nach der Positionskontrolle des letzten montierten Die relativ zum Substrat wird der Ablauf des Bondens in soweit gemäß dem Schritt S18 beendet .
Der Ausrichtvorgang von dem Die und dem Substrat wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 15 beschrieben. Soweit nur auf den Die Bezug genommen wird, gelten die selben Maßnahmen analog auch für das Substrat .
In einem Schritt SlOl wird zunächst geprüft, ob ein Die von den Bildverarbeitungseinrichtungen der Aufnahmeerfassungseinrichtungen erkennbar ist. Falls kein Die erkannt werden kann, erfolgen im Schritt S102 eine Fehlermeldung und der Abbruch des Verfahrens in soweit.
Wenn im Schritt SlOl ein Die von den Bildverarbeitungseinrichtungen erkannt wird, wird die Position des Die festgestellt und werden Korrekturwerte errechnet, wie im Schritt S103 ange- geben ist. Danach wird im Schritt S104 geprüft, ob die ermittelten Korrekturwerte kleiner als vorgegebene, d.h. erlaubte, Abweichungen sind. Wenn die Korrekturwerte kleiner als eine erlaubte Abweichung sind, wird der Ausrichtvorgang gemäß Schritt S105 beendet. Andernfalls werden im Schritt S105 die Korrekturwerte mit den XY- oder αYφ-Tischen gefahren.
Im Anschluß daran wird im Schritt Sl06 geprüft, ob alle Achsen der XY- oder αYφ-Tische in Position sind. Wenn dies nicht der Fall ist, wird vor einer erneuten Überprüfung ein Warteschritt S107 ausgeführt. Sind alle Achsen in Position, so kehrt das
Verfahren zum Schritt SlOl zurück. Dieser Prozess wird solange ausgeführt, bis im Schritt S104 festgestellt wird, dass die im Schritt S103 ermittelten Korrekturwerte kleiner als erlaubte oder vorgegebene Abweichungen sind, so dass der Ausrichtvor- gang im Schritt S105 beendet werden kann. Unter Bezugnahme auf die Fig. 16 wird das Pick-Up oder Aufnehmen eines Bauteils näher erläutert. Das Verfahren beginnt mit dem Schritt S201, in dem festgestellt wird, ob ein Die ausge- richtet ist oder nicht. Ist der Die nicht ausgerichtet, so erfolgen eine Fehlermeldung und der Abbruch gemäß dem Schritt S202.
Wenn im Schritt S201 festgestellt wird, dass der Die ausge- richtet ist, erfolgt der Schritt S203, in dem ein Die-Ejektor in eine Vorposition gefahren wird. In den Schritten S203 und S204 wird der Bondkopf in X-Richtung bzw. in Z-Richtung in die Aufnahmeposition gefahren. Die Einstellung eines XY- oder αYφ- Tisches in der Aufnahmestation erfolgt im Schritt S205.
Es wird nun im Schritt S206 wieder geprüft, ob alle Achsen in Position sind. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein Warteschritt S207 vor einer erneuten Prüfung. Wenn alle Achsen in Position sind, wird auf den Bondkopf oder das Bondtool, das im Zusammenhang mit dem Aufnehmen des Bauteils auch als Pick-Up bezeichnet werden kann, eine voreingestellte Kraft eingeübt, wie im Schritt S208 angegeben ist. Im Zusammenhang damit erfolgt dann im Schritt S209 ein synchrones aneinander Heranfahren von Die-Ejektor und Bondkopf. Sobald das Bauteil an dem Bondkopf gehalten wird, erfolgt im Schritt S210 ein Hochfahren mit dem Bondkopf unter Mitnahme des Bauteils. Im Zusammenhang damit erfolgt im Schritt S211 ein Herunterfahren des Die-Ejek- tors. Danach ist im Schritt S212 sichergestellt, dass der Die an z.B. der Saugnadel oder der Saugfläche des Bondkopfes hängt. Im anschließenden Schritt S213 endet der Aufnahmevorgang.
Die Ermittlung der Korrelation der Positionen, Formen und Abmessungen von Unterseite zu Oberseite des Die wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 17 näher erläutert. Dieser Verfahrensteil wird in der Erfassungsstation durchgeführt.
Im Schritt S301 wird der Die in die Fokusposition der unteren Kamera der Bildverarbeitungseinrichtungen der Erfassungseinrichtungen gefahren. Danach wird die entsprechende obere Kamera der Bildverarbeitungseinrichtungen der Erfassungseinrichtungen im Schritt S302 in die Fokusposition gefahren.
Im Schritt S303 wird die Unterseite des Die relativ zur optischen Achse des unteren Kamerasystems vermessen. Die Vermessung der Oberseite des Die relativ zur optischen Achse des oberen Kamerasystems erfolgt dann im Schritt S304. Üblicherweise fallen die optischen Achsen des unteren Kamerasystems und des oberen Kamerasystems zusammen.
Mit den ermittelten Daten und Informationen der Oberseite und der Unterseite des Die werden geeignete Korrelationen ermittelt und zur weiteren Verwendung gespeichert, wie im Schritt S305 angegeben ist.
In der Fig. 18 ist der Ausrichtvorgang und das Positionieren des Die über dem Substrat dargestellt und wird unter Bezugnahme darauf nachfolgend näher erläutert.
Zunächst wird im Schritt S401 festgestellt, ob ein Die von den Bildverarbeitungseinrichtungen erkennbar ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgen im Schritt S402 eine Fehlermeldung und der Abbruch des Prozesses.
Wird von den Bildverarbeitungseinrichtungen der Ablagestation im Schritt S401 ein Die erkannt, so wird im Schritt S403 die Position des Die festgestellt und werden entsprechende Korrekturwerte errechnet. Zur weiteren Ausrichtung und Positionie- rung wird dann im Schritt S404 die Ober-Unterseiten-Korrelation einbezogen.
Hinsichtlich des damit erhaltenen Ergebnisses wird im Schritt S405 geprüft, ob die Korrekturwerte kleiner als erlaubte vorgegebene Abweichungen sind. Sind die Korrekturwerte kleiner als die erlaubten Abweichungen, so wird im Schritt S406 der AusriehtVorgang beendet .
Falls die Korrekturwerte nicht kleiner als erlaubte Abweichungen sind, erfolgt im Schritt S407 ein Fahren der Korrekturwerte mit den XY- oder αYφ-Tischen. Daran schließt sich im Schritt S408 die Prüfung an, ob alle Achsen des Tisches der Ablagestation in Position sind. Wenn die Achsen die Positionen noch nicht erreicht haben, erfolgt ein Warteschritt S409.
Wird im Schritt S408 festgestellt, dass alle Achsen in Position sind, kehrt das Verfahren zum Schritt S401 zurück, um entsprechende Überprüfungen nach den durchgeführten Einstellungen vorzunehmen. Dies erfolgt solange, bis im Schritt S405 festgestellt wird, dass die aus den Schritten S403 und S404 erhaltenen Korrekturwerte kleiner als erlaubte Abweichungen sind, so dass über den Schritt S406 aus dem Ausrichtvorgang ausgeschert werden kann, da dieser dann beendet ist.
Nachfolgend sind neben den vorstehend in der Beschreibung erläuterten Ausgestaltungsmöglichkeiten lediglich exemplarisch einige weitere Ausgestaltungsmδglichkeiten angegeben, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eigene oder eigenstän- dige schutzwürdige Aspekte darstellen, wobei auch andere Ausgestaltungsmδglichkeiten gemäß der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen für sich genommen alleine oder in Kombinationen schutzwürdige Aspekte enthalten. Die Bondvorrichtung kann eine Chip- und Nutzen-Waferpositio- nierung mittels Präzisionsantriebssteuerung durch zwei XY- oder αYφ-Achstische enthalten.
Bei der Bondvorrichtung kann eine Positionserfassung durch Glasmassstäbe oder ähnliche Einrichtungen oder Verfahren mit ausreichender Positioniergenauigkeit vorgesehen sein.
Eine Grobpositionierung kann bei der Bondvorrichtung durch voreingestellte Prozessdaten aus einer Datenbank oder Tabelle erfolgen.
Zu Feinpositionierung und Korrektur kann die Bondvorrichtung mit einem Bildverarbeitungssystem mit zwei Kamerasystemen in einer bezüglich der Aufnahme- und der Ablagestation gesonderten Erfassungsstation ausgestattet sein.
Die Bauteilentnahme kann bei der Bondvorrichtung durch einen Die-Ejektor unterstützt werden. In Weiterbildung davon kann eine besonders präzise und sichere Bauteilentnahme durch Synchronisation der Nadelbewegung des Die-Ejektors mit dem Z-Hub am Bondkopf gewährleistet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bauteilentnahme durch ein Bildverarbeitungssystem überwacht werden .
Die Bondvorrichtung kann ferner so ausgestattet sein, dass die Bondkraft durch eine Kraftmessung und -Steuerung direkt im Bondkopf überwacht und geregelt wird.
Die Realisierung einer Positioniergenauigkeit < 1 μm kann bei der Bondvorrichtung durch Piezosteller im Bondkopf gewährleistet werden.
Zum Handling der Bauteile am Bondkopf kann die Bondvorrichtung einen Vakuum-Saugkopf enthalten. Bei der Konstruktion des Bondtools kann berücksichtigt werden, dass das Bauteilhandling mit der Bildverarbeitung in situ überwacht und korrigiert werden kann.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei der Bondvorrichtung vorgesehen, dass der Bondkopf ein Bauteil aufnimmt und es in der Erfassungsstation in eine Zwischenposition bringt, wo die Ober- und Unterseiten des Bauteils mit zwei Kameras korreliert werden. In der Montageposition werden die Messergebnisse bei der Justage verrechnet oder allgemein berücksichtigt.
Der Lötprozess kann bei der Bondvorrichtung durch einen HaIb- leiterlaser mit Glasfasereinkopplung realisiert sein.
Eine Bondvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise zum hochgenauen Die-Bonden mit insbesondere einer Montagegenauigkeit von < 1 μm ausgelegt . Anders ausgedrückt ist die Positioniergenauigkeit 1 μm oder besser. Die Zykluszeit beträgt vorzugsweise < lOs/lμm. Die Bondvorrichtung ist geeignet für den Zusammenbau oder die Montage von Chips und Mikroopti- ken, WDM (Wavelength-Division-Multiplexing = Übertragung mehrerer Wellenlängenkanäle durch eine Faser) , Optoelektronikkom- ponenten und Mikromechaniken. Bei der Bondvorrichtung kann mit Vorteil eine Flip-Chip-Option vorgesehen sein. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Bondvorrichtung besteht in der Möglichkeit zum eutektischen Bonden via Diodenlaser. Es ist eine aktive Ausrichtung oder Justierung möglich, wie auch eine aktive Bond-Kraft-Kontrolle oder -Steuerung. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Nach-Bond-Inspektion. Ausserdem ist bei der Bondvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit Vorteil ein modulares Maschinenkonzept oder ein modularer Aufbau realisiert. Entsprechend den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung und ihren Ausführungsbeispielen ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. So wird mit erfindungsgemäßen Bondvorrichtungen und -verfahren einerseits eine hohe Ablagegenauigkeit von insbesondere < 1 μm und andererseits ein hoher Durchsatz von vorzugsweise > 360 Einheiten pro Stunde. Durch einen "transparenten" Bondkopf können In-situ- und/oder aktive Justagemöglichkeiten realisiert sein. Durch das Laserlöten können flexible, reproduzierbare und zuverlässige Lötverbindungen erzeugt werden. Weiterhin kann eine aktive Regelung der Ablagekraft vorgesehen sein. Durch ein modulares Anlagenkonzept werden optimale Flexibilität und Anpassbarkeit von Bondvorrichtungen an individuelle Bedürfnisse erzielt, was weiterhin die Kosten für solche Bondvorrichtungen und deren Betrieb mi- nimiert . Kosteneinsparungen werden weiterhin auch dadurch begünstigt, dass Standardkomponenten zum Aufbau der erfindungsgemäßen Bondvorrichtungen verwendet werden können.
Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Be- Schreibung und in den Zeichnungen lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfaßt alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen der Ansprüche und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und deren Darstellungen in der Zeichnung entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik insbesondere unter Einbeziehung der vollständigen Offenbarungsgehalte der eingangs angegebenen und durch Bezug- nähme in die vorliegenden Unterlagen aufgenommenen Druckschriften kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar oder für sich alleine oder in geeigneten Kombinationen schutzwürdig.

Claims

Ansprüche
1. Bondvorrichtui jmit einer Transporteinrichtung, die einen Bondkopf enthält, der ausgelegt ist, um Bauteile an einer Aufnahmestation aufzunehmen und an einer Ablagestation in genau vorgegebener Positionierung und Lage zur Befestigung auf ein Substrat zu setzen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aufnahmestation (5) und der Ablagestation (7) ein 'Erfassungsstation (E) vorgesehen und ausgelegt ist, wenigstens zwei Seiten eines Bauteils (K) hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen zu erfassen.
2. Bondvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) wenigstens zwei Kamerasysteme (17, 18) zum Erfassen je einer Seite des Bauteils (K) enthält.
3. Bondvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) ausgelegt ist, zwei entgegengesetzte Seiten des Bauteils (K) zu erfassen.
4. Bondvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) ausgelegt ist, von dem Bauteil (K) die Oberseite und die Unterseite zu erfassen, mit der das Bauteil (K) auf das Substrat (16) aufgesetzt wird.
5. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) dazu ausgelegt ist, den Bondkopf (13) oder ein Bondtool (15) des Bondkopfes (13) hinsichtlich dessen Lage zu erfassen.
6. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) Verarbeitungseinrichtungen (19) enthält, die ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils (K) und/oder ggf. des Bondkopfes (13) oder eines Bondtools (15) des Bondkopfes (13) auszuwerten und ggf. in Korrelati- on zueinander zu setzen.
7. Bondvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtungen (19) Bildverarbeitungs- einrichtungen enthalten, die ausgelegt sind, Bildinformationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils (K) und/oder ggf. des Bondkopfes (13) oder eines Bondtools (15) des Bondkopfes (13) auszuwerten und ggf. in Korrelation zueinander zu setzen.
8. Bondvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsstation (E) ausgelegt ist, Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtun- gen (21) an dem Bondkopf (13) und/oder einem Bondtool (15) des Bondkopfes (13) und/oder an jedem Bauteil (K) zu erfassen, und dass die Verarbeitungseinrichtungen (19) ausgelegt sind, anhand der Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidenti- fikationseinrichtungen (21) absolute Werte von Abmessungen, Form und/oder Lage eines Bauteils (K) zu bestimmen.
9. Bondvorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen (21) Referenzmarkierungen (22, 24, 20) und/oder geometrische Figuren (22, 24) enthalten.
10. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen und ausgelegt ist, den Bondkopf (13) und/oder ein Bondtool (15) des Bondkopfes (13) zum Positionieren eines Bauteils (K) auf einem Substrat (16) auf der Basis von Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei an der Erfassungsstation erfassten Seiten des Bauteils (K) und/oder ggf. der Lage von Bondkopf (13) oder Bondtool (15) an der Erfassungsstation (E) zu steuern.
11. Bondvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmeerfassungseinrichtungen (11) vorgesehen und ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der Bauteile (K) an der Aufnahmestation (5) zu erfassen und an die Steuerung zu leiten, die wiederum ausgelegt ist, den Bondkopf (13) und/oder ein Bondtool (15) des Bondkopfes (13) zum Aufnehmen eines Bauteils (K) an der Aufnahmestation (5) zu steuern.
12. Bondvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Ablageerfassungseinrichtungen (10) vorgesehen und ausgelegt sind, Daten und/oder Informationen der Bauteile (K) an der Ablagestation (7) zu erfassen und an die Steuerung zu leiten, die wiederum ausgelegt ist, den Bondkopf (13) und/oder ein Bondtool (15) des Bondkopfes (13) zum Positionieren eines Bauteils (K) auf einem Substrat (16) an der Ablagestation (7) zu steuern.
13. Bondvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, das Positionieren eines
Bauteils (K) auf einem Substrat (16) an der Ablagestation
(7) in Abhängigkeit von den Daten und/oder Informationen von den Ablageerfassungseinrichtungen (10) unter Berücksichtigung von Daten und/oder Informationen von den Aufnahmeerfassungseinrichtungen (11) und/oder den Erfassungseinrichtungen (E) und/oder ggf. den Verarbeitungseinrichtungen (19) der Erfassungsstation (E) zu steuern.
14. Bondvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Testeinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein Betrieb eines Bauteils (K) im Verlauf des Positionierens dieses Bauteils (K) auf dem Substrat (16) durchführbar ist und Betriebsergebnisse des Bauteils (K) feststellbar sind, und dass die Steuerung ausgelegt ist, die Testeinrichtungen zu betreiben und in Abhängigkeit von Betriebsergebnissen des Bauteils (K) das Positionieren dieses Bauteils (K) auf einem Substrat (16) an der Ablagestation (7) zu steuern.
15. Bondvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Testeinrichtungen vorgesehen sind, mittels denen ein
Betrieb eines Bauteils (K) im Verlauf des Positionierens eines anderen Bauteils (K) auf dem Substrat (16) durchführbar ist und Wirkungen des zu positionierenden Bauteils (K) feststellbar sind, und dass die Steuerung ausgelegt ist, die Testeinrichtungen zu betreiben und in Abhängigkeit von Wirkungen des zu positionierenden Bauteils (K) das Positionieren dieses Bauteils (K) auf einem Substrat (16) an der Ablagestation (7) zu steuern.
16. Bondvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist, zur Positionierung eines Bauteils (K) relativ zu einem Substrat (16) an der Ablagestation (7) die Lage des Substrates (16) zu justieren.
17. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bondkopf (13) oder ein Bondtool (15) des Bondkopfes (13) über Kraftmess- und/oder Krafteinstelleinrichtungen verfügt .
18. Bondvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmess- und/oder Krafteinstelleinrichtungen eine Piezo-Biegefeder- oder eine Biegefeder-Konstruktion enthalten.
19. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anbringen eines positionierten Bauteils (K) auf einem Substrat (16) eine Laserlötvorrichtung vorgesehen ist .
20. Bondvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlötvorrichtung einen Halbleiterlaser, auch als Freistrahllaser, vorzugsweise mit Glasfasereinkopplung enthält.
21. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung mit einer Data-Mapping-Funktion für ei- ne selektive Zuordnung von Bauteilen (K) vorgesehen ist.
22. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestation (5) und/oder die Ablagestation (7) je einen XY- oder αYφ-Achstisch (3 bzw. 4) enthalten/enthält.
23. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen und ausgelegt ist, durch voreingestellte Prozessdaten aus einer Datenbank oder Tabelle eine Grobpositionierung eines Bauteils (K) relativ zu einem Substrat (16) zu steuern.
24. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aufnahmestation (5) ein Die-Ejektor (6) enthalten ist.
25. Bondvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Die-Ejektor (6) mit einem Hub des Bondkopfes (13) oder am Bondkopf (13) synchronisiert ist.
26. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bondkopf (13) zum Positionieren von Bauteilen (K) wenigstens einen Piezosteller in eine oder zwei Richtung (en) (X, Y) enthält.
27. Bondvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Bondkopf (13) ein Vakuum-Saugkopf zum Handling der Bauteile (K) enthalten ist.
28. Bondverfahren, wobei mit einem Bondkopf einer Transporteinrichtung Bauteile an einer Aufnahmestation aufgenommen und an einer Ablagestation in genau vorgegebener Positionierung und Lage zur Befestigung auf ein Substrat gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bauteil (K) nach seiner Aufnahme an der Aufnahmestation (5) und vor seiner Positionierung an der Ablagestation (7) wenigstens zwei Seiten hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen erfasst werden.
29. Bondverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder Abmessungen der Oberseite und der dem Substrat (16) zugewandten Unterseite des Bauteils (K) erfasst werden.
30. Bondverfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bondkopf (13) oder von einem Bondtool (15) des Bondkopfes (13) nach der Aufnahme des Bauteils (K) an der Aufnahmestation (5) und vor der Positionierung des Bauteils (K) an der Ablagestation (7) an einer Erfassungsstation (E) die Lage erfasst wird.
31. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils (K) und/oder ggf. des Bond- kopfes (13) oder eines Bondtools (15) des Bondkopfes (13) ausgewertet und ggf. in Korrelation zueinander gesetzt werden und in Abhängigkeit davon die Positionierung des Bauteils (K) relativ zu dem Substrat (16) erfolgt.
32. Bondverfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet/ dass zur Auswertung und Korrelation der Daten und/oder Informationen der wenigstens zwei erfassten Seiten des Bauteils (K) und/oder ggf. des Bondkopfes (13) oder eines Bondtools (15) des Bondkopfes (13) eine Verarbeitung je eines Bildes jeder Seite und/oder ggf. des Bondkopfes (13) oder eines Bondtools (15) des Bondkopfes (13) durchgeführt wird.
33. Bondverfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass absolute Werte von Abmessungen, Form und/oder Lage eines Bauteils (K) mittels Erfassung von Kalibrierungseinrichtungen und/oder Lageidentifikationseinrichtungen (21) an dem Bondkopf (13) und/oder einem Bondtool (15) des Bondkopfes (13) und/oder an jedem Bauteil (K) in der Erfassungsstation (E) ermittelt werden.
34. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass Daten und/oder Informationen der Bauteile (K) an der Aufnahmestation (5) erfasst und für das Bondverfahren verwendet werden.
35. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass Daten und/oder Informationen der Bauteile (K) an der Ablagestation (7) erfasst und zum Positionieren eines Bauteils (K) auf einem Substrat (16) an der Ablagestation (7) verwendet werden.
36. Bondverfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet/ dass das Positionieren eines Bauteils (K) auf einem Sub- strat (16) an der Ablagestation (7) in Abhängigkeit von den Daten und/oder Informationen, die an der Ablagestation (7) erfasst werden, unter Berücksichtigung von Daten und/oder Informationen, die an der Aufnahmestation (5) erfasst werden, und/oder von Daten und/oder Informationen die von dem Bauteil (K) nach seiner Aufnahme an der Aufnahmestation (5) und vor seiner Positionierung an der Ablagestation (7) wenigstens von zwei seiner Seiten hinsichtlich deren Lage und/oder Abmessungen erfasst werden, erfolgt.
37. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb eines Bauteils (K) im Verlauf des Positio- nierens dieses Bauteils (K) auf dem Substrat (16) durchgeführt wird und Betriebsergebnisse des Bauteils (K) festgestellt werden, und dass das Positionieren des Bauteils (K) auf einem Substrat (16) in Abhängigkeit von Betriebsergebnissen dieses Bauteils (K) erfolgt.
38. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb eines Bauteils (K) im Verlauf des Positio- nierens eines anderen Bauteils (K) auf dem Substrat (16) durchgeführt wird und Wirkungen des zu positionierenden Bauteils (K) festgestellt werden, und dass das Positionieren des zu positionierenden Bauteils (K) auf einem Substrat (16) in Abhängigkeit von Wirkungen dieses Bauteils (K) erfolgt.
39. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung eines Bauteils (K) relativ zu einem Substrat (16) die Lage des Substrates (16) justiert wird.
40. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass beim Halten eines Bauteils (K) auf dem Substrat (16) nach dem Positionieren, aber vor dem Befestigen dieses Bau- teils (K) eine Kraftmessung und/oder Krafteinstellung der auf das Bauteil (K) aufgebrachten Haltekraft erfolgt.
41. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen eines positionierten Bauteils (K) auf einem Substrat (16) durch Laserlöten erfolgt.
42. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass zur selektiven Zuordnung von Bauteilen (K) eine Data-
Mapping-Funktion durchgeführt wird.
43. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grobpositionierung eines Bauteils (K) relativ zu einem Substrat (16) durch voreingestellte Prozessdaten aus einer Datenbank oder Tabelle erfolgt .
44. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme von Bauteilen (K) an der Aufnahmestation (5) mittels eines Die-Ejektors (6) erfolgt, der mit einem Hub des Bondkopfes (13) oder am Bondkopf (13) synchronisiert ist.
45. Bondverfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren von Bauteilen (K) mit einem Piezo- steller erfolgt.
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