WO2006087301A2 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden von halbleiterelementen oder interposern mit einem trägerband und verwendung einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verbinden von halbleiterelementen oder interposern mit einem trägerband und verwendung einer derartigen vorrichtung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for connecting single or multi-row semiconductor elements or Interposem with a flexible, continuous carrier tape by means of heat-curable adhesives or Lotschn according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for connecting or multi-row semiconductor elements or interposer with the flexible, continuous carrier tape by means of heat curable adhesives or Lotstoffn, on the top of the semiconductor elements or interposer with an adjustable first pressing force down first pressing heating elements and at least one on the bottom of the semicon terimplantation or interposer of the first pressure force counteracting second heating element according to the preamble of claim 11 and a use of such a device according to the preamble of claim 16th
  • a cure time of such commonly used adhesives due to the adhesive composition is between 6 and 14 seconds. When using solder as a contact agent this must first be liquefied. This means that such machines with high number of components and consequently high throughput for the actual final bonding (step of curing of the adhesive) must be slowed down.
  • final bonders which can be applied to the semiconductor elements or interposers as a whole and provided with heating elements, can be referred to as stationary final bonders formed on the running direction of the continuous flexible carrier tape.
  • Such stationary final bonder must be applied between 6 and 14 seconds with their heating elements on the semiconductor elements and optionally on the underside of the carrier tape until a complete curing of the adhesive is present. During this time, the normally continuous carrier tape must be stopped, whereby a lower throughput of the entire machine or plant is obtained.
  • a curing device provided with heating elements for application to the semiconductor elements or the interposer and the carrier tape are moved in unison with the carrier tape.
  • a curing time of the adhesives used must be adapted to a cycle time of the final bonder, and due to the limited possible number of heating elements, a slowing down of the carrier belt travel speed is brought about, in order to cure the semiconductor elements or semiconductor elements simultaneously in the presence of a plurality of populated semiconductor elements or interposers To enable Interposem bonded adhesives even with a tracking FinalBonder.
  • the object is on the method side by the features of claim 1, on the device side by the features of claim 11, on the use side solved by the features of claim 16.
  • the core idea of the invention is that, in a method for connecting single or multi-row semiconductor elements or interposers with a flexible, continuous carrier tape by means of heat curable adhesives or Lotschn, wherein on the top of the semiconductor elements or interposer first heating elements with an adjustable first Pushing force from top to bottom and at the bottom of the semiconductor elements at least a second heating element of the first pressure force opposes from bottom to top, between the first heating elements and the semiconductor elements and between the second heating element and the semiconductor elements each an endless belt at the same speed with respect to the Carrier tape is continuously moved parallel to the direction of the carrier tape, while the first heating elements exert the first compressive force by spring loading.
  • the endless belts are moved at the same speed as the carrier tape and deflected via at least two deflection rollers or deflected via at least two Umlenkpressrollen for pressing the semiconductor elements on the carrier tape with a second pressure force.
  • a heat transfer from the heating elements to the adhesive surface and the semiconductor elements or interposer takes place through the endless belts, which advantageously consist of Teflon material at least on its surface to a To avoid sticking the endless belts.
  • the endless belts are thus pulled along against the stationary arranged heating elements on the surfaces thereof.
  • the second pressure force can be set perpendicular to the carrier belt plane by moving the deflection press rollers and thus an initial fixation of the semiconductor elements or interposer on the carrier tape can be achieved.
  • the Umlenkpressrollen are advantageously heated and rubberized, resulting in a finely adjustable force control with respect to the second pressure force and thus maintaining the initial positioning of the semiconductor elements or interposer on the carrier tape results.
  • endless belts Through the use of such endless belts is the exercise of a continuous pressure over the length over which the endless belts extend to the semiconductor elements or interposer or the underlying carrier tape, regardless of the width of the carrier tape, that is independent of the number of rows in wel - Chen the semiconductor elements or interposer are arranged on the carrier tape, possible.
  • the belt speed of the endless belts as a function of the carrier belt or independently of the carrier belt, a control of the curing time due to the different time periods, which are thereby traversed by the semiconductor elements or interposers between the endless belts, allows.
  • the common running speeds of the endless belts and the carrier belt can be changed depending on a curing time of the adhesives.
  • a variation of these speeds can be additionally supported by a buffer device, which serves for intermediate storage of the flexible carrier tape and the heating elements and thus the actual curing device upstream.
  • the running speeds of the endless belts of the upstream processing devices such as a Broadungsstrom, predetermined running speeds of the carrier tape adapted.
  • the curing device when using Interposem the curing device is designed such that the endless belts in their initial area, ie in the area in which the interposer and the carrier tape contact the endless belts first, are strongly heated by the heating elements and in the rear area, ie in the Area in which the interposer and the carrier tape leave the endless belt area are cooled.
  • the pre-fixed on the carrier tape interposer and existing between the carrier tape and the Interposem adhesive or Lotstoffmaschine which is designed as a contact point, heated at the beginning of the pass through the endless belts, whereby thermal energy for melting or liquefying transfer the contact point becomes.
  • the heat is in turn withdrawn due to the cooling of the contact point and thus the contact means, while another by the at least upper endless belt by means of the heating elements continues to exist.
  • a solidification of the contacting takes place while the interposer are pressed onto the carrier tape. A reliable and permanent contact and adhesion of the interposer on the carrier tape is thereby obtained.
  • a prefixing device In front of the actual curing device, a prefixing device can be arranged, which, in particular when using interposer or bridge modules, already selectively applies it to the carrier tape or other tray and fixes it in a first step relative to this carrier tape or the tray in order subsequently to be in the actual position Hardening device to perform the actual contact.
  • Vorfixier nails can be arranged within a separating device provided for Interposer and bring these Interposer in the hot or cold state above its actual storage position of the carrier tape and then press it on the carrier tape.
  • the contacting agent which constitutes the adhesive or the solder, is applied in an upstream process step to contact sides of the interposer / bridge module and heated in the singulator to a temperature which is sufficient for the subsequent pressing of the interpolated ser / bridge modules on the tray / the carrier tape to create a permanent connection between them, and thus to prevent slippage during their further transport on the tape.
  • the contacting agent is applied to the intended contact points within the storage position of the moving tray / the moving carrier tape in a previous process step. Subsequently, the interposer / bridge modules are brought in the cold state above their storage positions and pressed more or less in the already existing contacting.
  • thermoset adhesives or solder An apparatus for bonding semiconductor elements or interposers to the carrier tape by curing the thermoset adhesives or solder becomes advantageous for joining interposers or module bridges with flat shelves and Dice with smart labels, strabes, smart cards and the like under the action of pressure forces and Temperature used.
  • Figure 1 is a schematic side view of an apparatus for performing the method according to the invention according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the device shown in FIG. 1; FIG.
  • FIG. 3 is a schematic side view of an apparatus for carrying out the method according to the invention according to an embodiment of the invention with height-adjusted upper heating elements;
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of an apparatus for
  • a device according to an embodiment of the invention for carrying out the method according to the invention is shown in a schematic side view.
  • a common carrier tape 1 On a common carrier tape 1 a plurality of semiconductor elements 2 are arranged in multiple rows, which are applied by a multi-row pressing station 3.
  • the flexible continuous carrier tape 1 is interposed to allow various processing speeds of the indicated by an arrow 5 continuous carrier tape 1 with the semiconductor elements 2 arranged thereon by a curing unit 6. Between the semiconductor elements 2 and the carrier tape 1, an adhesive layer of an adhesive which hardens when heated, is arranged.
  • first heating elements 7a, 7b and 7c In the curing unit 6 are on the upper side first heating elements 7a, 7b and 7c, the spring-loaded by means of a spring element, not shown, press from top to bottom on the semiconductor elements arranged.
  • the first heating elements 7a, 7b and 7c are generally longer in the running direction 5 than an upper side 2a of the semiconductor elements 2.
  • a heating plate 8 is arranged for application to lower sides 2b of the semiconductor elements 2.
  • Both the top-side heating elements 7a, 7b, and 7c and the heating plate are covered at their faces to the semiconductor elements 2 surfaces of endless belts 9 and 10, which are deflected over Umlenkpressrollen 11, 12, 13 and 14 and back run back.
  • the deflection press rollers 11, 12 and 13, 14 are rotated about an imaginary axis extending perpendicular to the image plane in such a way that the endless belts 9, 10 extend on their sides facing the carrier tape 1 in the direction of travel 5 of the carrier tape. This is indicated by the arrows 15, 16 and 17, 18.
  • the Teflon-coated endless belts 9, 10 advantageously have a running speed which corresponds to the running speed of the carrier tape 1.
  • the first heating elements 7a, 7b and 7c and the upper-side deflection press rollers 11 and 12 are mounted in a height-adjustable manner in an element 19 (not illustrated in detail here), in which that the contact pressure on the semiconductor elements and the adhesive layers and the carrier tape can be varied.
  • FIG. 2 the device shown in Fig. 1 is shown in a plan view.
  • the carrier tape 1 has, as the illustration of FIG. 2 can be clearly seen, a total of four rows of semiconductor elements, which are processed simultaneously by the Umlenkpressrollen 11, 12 and the endless belt 9 with the underlying heating elements.
  • FIG. 3 shows in a schematic side view a further embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention. Identical and equivalent components are provided with the same reference numerals.
  • the lower heating plate 8 additionally has individual further heating elements 20, on the surfaces of which the endless belt 10 of Teflon material runs along.
  • the endless belt 9 made of Teflon material runs along the underside surfaces of the first heating elements 7.
  • the carrier tape 1 extends with the semiconductor elements not shown here arranged on it.
  • the element 19 associated with the upper heating has been moved downwards in height-adjusted manner in order to generate a contact pressure between the deflection press rollers 11 and 13 as well as 12 and 14 on the carrier strip and the semiconductor elements.
  • the upper-side heating elements are resiliently pressed down on the semiconductor elements to continuously exert a force on the semiconductor elements during the curing process.
  • the heating plate 8 with the other heating elements 20, however, are not height-adjustable arranged on a fixed level. In this way, a variable pressure is exerted both on the semiconductor elements and the carrier tape by the deflection press rollers and by the spring-loaded top-side heating elements 7.
  • FIG. 4 shows, in a schematic perspective representation, an apparatus for carrying out the method according to a further embodiment of the invention.
  • a device is used in particular for applying, fixing and contacting Interposem on tape-like shelves 23.
  • the device comprises a pre-fixing device 22 as an upstream device, which positions the separated interposer 24 above the storage position assigned to it and presses it on the continuous storage belt in the region of this storage position.
  • the Vorfixier vibration is formed wheel-shaped.
  • Such pre-fixation of the interposer on the storage belt is maintained by previously adhesive or solder is applied either to the contact points of the not yet applied interposer or on the complementarily provided contact points within the storage positions of the storage belt.
  • the depositing belt 23 with the interposers 25 mounted thereon passes through the actual curing device, which has top-side heating elements 26 and a bottom-side heating plate 27.
  • the heating elements 26 and the heating plate 27 and the interposer with the storage belt 23 extend an upper and lower side endless belt 28, 29, which are deflected by means of guide rollers 30, 31, 32 and 33 and preferably have the same speed as the storage belt.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von ein- oder mehrreihig angeordneten Halbleiterelementen (2) oder Interposem (24) mit einem flexiblen, fortlaufenden Trägerband (1 , 23) mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln, wobei auf die Oberseiten (2a) der Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) erste Heizelemente (7a-c; 26) mit einer einstellbaren ersten Druckkraft von oben nach unten drücken und an der Unterseite (2b) der Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) mindestens ein zweites Heizelement (8; 27) der ersten Druckkraft von unten nach oben entgegenwirkt, wobei zwischen den ersten Heizelementen (7a-c; 26) und den Halbleiterelementen (2) bzw. Interposem (24) sowie zwischen dem zweiten Heizelement (8; 27) und den Halbleiterelementen (2) bzw. Interposem (24) jeweils ein Endlosband (9, 10; 28, 29) mit der gleichen Laufgeschwindigkeit bezogen auf das Trägerband (1 , 23) parallel zur Laufrichtung (5) des Trägerbandes (1 , 23) fortlaufend bewegt wird, während die ersten Heizelemente (7a-c; 26) mittels Federbeaufschlagung die erste Druckkraft ausüben.

Description

PATENTANWALT C. HANNKE
Ägidienplatz 7
93047 Regensburg
Mühlbauer AG 09. Februar 2006
Werner von Siemens Straße 3 MBR01 -044-WOPT
HA/ts D-93426 Roding
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Halbleiterelementen oder Interposem mit einem Trägerband und Verwendung einer derartigen Vorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von ein- oder mehrreihig angeordneten Halbleiterelementen oder Interposem mit einem flexiblen, fortlaufenden Trägerband mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln gemäß dem Oberbegriff des Pa- tentanspruches 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden ein- oder mehrreihig angeordneter Halbleiterelemente oder Interposer mit den flexiblen, fortlaufenden Trägerband mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln, auf die Oberseite der Halbleiterelemente oder Interposer mit einer einstellbaren ersten Druckkraft nachunten drückende erste Heizelemente und mindestens ein an der Unterseite der Halblei- terelemente oder Interposer der ersten Druckkraft entgegenwirkendes zweites Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 sowie eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 16.
Herkömmlicherweise werden bei Maschinen, die dazu vorgesehen sind Halbleiterelemente beziehungsweise Dice oder Interposer vorzugsweise ein- oder mehrreihig auf einem gemeinsamen zumeist flexibel ausgebildeten ab- und aufrollbaren Trägerband dauerhaft anzuordnen, das Trägerband zunächst mit dem Halbleiterelementen oder Interposem bestückt und anschließend mit diesen dauerhaft verbunden. Hierfür wird eine unter Erwärmung aushärtbare Klebstoffschicht oder ein Lotmittel zwischen den Halbleiterelementen bzw. Interpo- sern und der Trägerbandoberfläche angeordnet. Derartige Klebstoffschichten müssen in einem Verfahrensschritt des sogenannten Finalcurings unter Einwirkung von Wärme schnellstmöglich ausgehärtet werden, um den hohen Durchsatz derartiger Bestückungs- und Verbindungsmaschinen nicht durch den Aushärtevorgang zu erniedrigen.
Eine bei derartigen üblicherweise verwendeten Klebstoffen aufgrund der Klebstoffzusammensetzung bestehende Aushärtzeit liegt zwischen 6- und 14 Sekunden. Bei Verwendung von Lotmitteln als Kontaktiermittel muss dieses erst verflüssigt werden. Dies führt dazu, dass derartige Maschinen mit hoher Bestückungszahl und demzufolge hohen Durchsatz für das eigentliche Finalbonding (Schritt des Aushärtens des Klebstoffes) abgebremst werden müssen.
Um ein Verfahren zum Verbinden von Halbleiterelementen oder Interposem mit einem Verfahrensabschnitt des Aushärtens der verwendeten Klebstoffe zur Verfügung zu stellen, werden sogenannte Finalbonder, die als Gesamtvorrichtung mit Heizelementen ausgestattet an die Halbleiterelemente oder Interposer angelegt und davon wieder abgelöst werden können, als stationäre Finalbonder im Bezug auf die Laufrichtung des fortlaufenden flexiblen Träger- bandes ausgebildet. Derartige stationäre Finalbonder müssen zwischen 6 und 14 Sekunden mit ihren Heizelementen an den Halbleiterelementen und gegebenenfalls unterseitig an dem Trägerband angelegt werden, bis eine vollständige Aushärtung des Klebstoffes vorliegt. Während dieser Zeit muss das normalerweise fortlaufende Trägerband angehalten werden, wodurch ein geringerer Durchsatz der gesamten Maschine beziehungsweise Anlage erhalten wird.
Alternativ sind Verfahren bekannt, bei denen mitfahrende Finalbonder eingesetzt werden, d. h. eine Aushärteeinrichtung, die mit Heizelementen zum Anlegen an die Halbleiterelemente oder den Interposem und das Trägerband vorgesehen sind, werden zusammen mit dem Trägerband mitlaufend bewegt. Auch in diesem Fall muss eine Aushärtezeit der verwendeten Klebstoffe einer Zykluszeit des Finalbonders angepasst werden, und aufgrund der begrenzt möglichen Anzahl an Heizelementen eine Verlangsamung der Trägerbandlaufgeschwindigkeit herbeigeführt werden, um bei Vorliegen einer Vielzahl von bestückten Halbleiterelementen oder Interposem ein gleichzeitiges Aushärten der mit den Halbleiterelementen bzw. Interposem verbundenen Klebstoffe selbst bei einem mitlaufenden Finalbonder zu ermöglichen.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden von ein- oder mehrreihig angeordneten Halbleiterelementen oder Interposem mit ei- nem flexiblen, fortlaufenden Trägerband mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln und eine Vorrichtung hierfür zur Verfügung zu stellen, in dem/der eine bezogen auf die Fortbewegung des Trägerbandes kontinuierlich fortlaufende Aushärtung auch bei hohen Bandlaufgeschwindigkeiten, also hohem Durchsatz der Vorrichtung ohne Anhalten oder Abbremsen des Trägerbandes möglich ist. Des Weiteren ist es Ausgabe der Erfindung, eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1, vorrich- tungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 11 , verwendungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 16 gelöst.
Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einem Verfahren zum Verbinden von ein- oder mehrreihig angeordneten Halbleiterelementen oder Interposern mit einem flexiblen, fortlaufenden Trägerband mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln, wobei auf die Oberseite der Halbleiterelemente bzw. Interposer erste Heizelemente mit einer einstellbaren ersten Druckkraft von oben nach unten drücken und an der Unterseite der Halbleiterelemente mindestens ein zweites Heizelement der ersten Druckkraft von unten nach oben entgegenwirkt, zwischen den ersten Heizelementen und den Halbleiterelementen sowie zwischen dem zweiten Heizelement und den Halbleiterelementen jeweils ein Endlosband mit der gleichen Laufgeschwindigkeit bezogen auf das Trägerband parallel zur Laufrichtung des Trägerbandes fortlaufend bewegt wird, während die ersten Heizelemente mittels Federbeaufschlagung die erste Druckkraft ausüben. Durch die Anordnung derartiger Endlosbänder wird ermöglicht, dass die Halbleiterelemente bzw. Interposer während des Aushärtevorganges weiterhin zwischen den ersten und zweiten Heizelementen auf dem Trägerband liegend hindurchbewegt werden können, während die Wärmeeinwirkung und zusätzlich eine Druckbeaufschlagung zur Verbesserung der Klebeverbindung und Verstärkung des Aushärteeffektes auf die Halbleiterelemente bzw. Interposer wirken.
Hierfür werden die Endlosbänder mit gleicher Geschwindigkeit wie das Trägerband bewegt und über mindestens zwei Umlenkrollen umgelenkt oder über mindestens zwei Umlenkpressrollen zum Anpressen der Halbleiterelemente auf das Trägerband mit einer zweiten Druckkraft umgelenkt. Somit findet eine Wärmeübertragung von den Heizelementen auf die Klebstofffläche und die Halbleiterelemente oder Interposer durch die Endlosbänder hindurch statt, welche vorteilhaft aus Teflon material zumindest an ihrer Oberfläche bestehen, um ein Anhaften der Endlosbänder zu vermeiden. Die Endlosbänder werden also gegenüber den stationär angeordneten Heizelementen an deren Oberflächen entlanggezogen.
Zu Anfang eines Verbindungsvorganges kann durch Verschieben der Umlenkpressrollen die zweite Druckkraft senkrecht zur Trägerbandebene eingestellt werden und damit eine anfängliche Fixierung der Halbleiterelemente oder Interposer auf dem Trägerband erreicht werden. Hierfür sind die Umlenkpressrollen vorteilhaft beheizbar und gummiert ausgebildet, woraus sich eine feineinstellbare Kraftregelung bezüglich der zweiten Druckkraft und somit eine Beibehaltung der anfänglichen Positionierung der Halbleiterelemente bzw. Interposer auf dem Trägerband ergibt.
Zudem kann durch die Auswahl eines geeigneten Durchmessers für die Umlenkpressrollen ein bezüglich der Abmaße der Oberflächen eines jeden Halbleiterelementes linear ausgebildeter Druck auf diese ausgeübt werden.
Durch die Verwendung derartiger Endlosbänder ist die Ausübung eines kontinuierlichen Drucks über die Länge, über welche sich die Endlosbänder an den Halbleiterelementen bzw. Interposem beziehungsweise dem darunterliegenden Trägerband erstrecken, unabhängig von der Breite des Trägerbandes, also auch unabhängig von der Anzahl der Reihen, in wel- chen die Halbleiterelemente oder Interposer auf dem Trägerband angeordnet sind, möglich.
Durch die Variierung der Bandgeschwindigkeit der Endlosbänder in Abhängigkeit von dem Trägerband oder auch unabhängig von dem Trägerband wird eine Steuerung der Aushärtezeit aufgrund der unterschiedlichen Zeitspannen, die hierdurch von den Halbleiterelementen oder Interposem zwischen den Endlosbändern durchlaufen werden, ermöglicht. Demzufolge können beispielsweise die gemeinsamen Laufgeschwindigkeiten der Endlosbänder und des Trägerbandes in Abhängigkeit von einer Aushärtezeit der Klebstoffe verändert werden.
Eine Variierung dieser Laufgeschwindigkeiten kann zusätzlich durch eine Puffereinrichtung, welche zur Zwischenlagerung des flexiblen Trägerbandes dient und den Heizelementen und damit der eigentlichen Aushärteeinrichtung vorgelagert ist, unterstützt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Laufgeschwindigkeiten der Endlosbänder der durch vorgeschaltete Verarbeitungseinrichtungen, wie beispielsweise einer Be- stückungsanlage, vorgegebenen Laufgeschwindigkeiten des Trägerbandes angepasst.
Insbesondere bei der Verwendung von Interposem ist die Aushärteeinrichtung derart ausgebildet, dass die Endlosbänder in ihrem Anfangsbereich, also in dem Bereich, in welchem die Interposer und das Trägerband die Endlosbänder erstmals kontaktieren, mittels der Heizelemente stark erwärmt werden und im hinteren Bereich, also in dem Bereich, in welchem die Interposer und das Trägerband den Endlosbandbereich verlassen, gekühlt werden. Auf diese Weise werden die bereits auf dem Trägerband vorfixierten Interposer und die zwischen dem Trägerband und den Interposem bestehende Klebstoff- oder Lotmittelstelle, welche als Kontaktstelle ausgebildet ist, zu Beginn des Durchlaufs durch die Endlosbänder erwärmt, wodurch Wärmeenergie zum Aufschmelzen bzw. Verflüssigen der Kontaktstelle übertragen wird. Im hinteren Ausgangsbereich der Endlosbänder und damit der Aushärteeinrichtung wird aufgrund der Abkühlung der Kontaktstelle und damit dem Kontaktiermittel die Wärme wiederum entzogen, während ein anderes durch das zumindest obere Endlosband mittels der Heizelemente weiterhin bestehen bleibt. Somit erfolgt während dieses Vorgangs eine Erstarrung des Kontaktiermittels während die Interposer auf das Trägerband gedrückt werden. Eine zuverlässige und dauerhafte Kontaktierung und Haftung der Interposer auf dem Trägerband wird hierdurch erhalten.
Vor der eigentlichen Aushärteeinrichtung kann eine Vorfixiereinrichtung angeordnet sein, die insbesondere bei der Verwendung von Interposem oder Brückenmodulen diese bereits vereinzelt auf das Trägerband bzw. eine sonstige Ablage aufbringt und in einem ersten Schritt gegenüber diesem Trägerband bzw. der Ablage fixiert, um anschließend in der eigentlichen Aushärteeinrichtung die eigentliche Kontaktierung durchzuführen.
Eine derartige Vorfixiereinrichtung kann innerhalb einer für Interposer vorgesehenen Vereinzelungsvorrichtung angeordnet sein und diese Interposer im warmen oder kalten Zustand oberhalb ihrer eigentlichen Ablageposition des Trägerbandes bringen und anschließend sie auf das Trägerband drücken.
Für eine Fixierung im warmen Zustand wird das Kontaktiermittel, welches den Klebstoff oder das Lotmittel darstellt, in einem vorgeschalteten Prozessschritt auf Kontaktseiten des Inter- poser/Brückenmoduls aufgebracht und in der Vereinzelungseinrichtung auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend ist, um bei dem anschließenden Anpressen der Interpo- ser/Brückenmodule auf der Ablage / dem Trägerband eine Festverbindung zwischen diesen entstehen zu lassen, und somit ein Verrutschen während ihres Weitertransports auf dem Band zu vermeiden.
Bei einer Fixierung im kalten Zustand wird in einem vorangegangenen Prozessschritt das Kontaktiermittel auf die vorgesehenen Kontaktstellen innerhalb der Ablageposition der sich bewegenden Ablage/des sich bewegenden Trägerbandes aufgebracht. Anschließend werden die Interposer/Brückenmodule im kalten Zustand oberhalb ihrer Ablagepositionen gebracht und mehr oder weniger in das bereits vorhandene Kontaktiermittel gedrückt.
Eine Vorrichtung zum Verbinden von Halbleiterelementen oder Interposem mit dem Trägerband durch Aushärten der unter Erwärmung aushärteten Klebstoffe oder Lotmittel wird vorteilhaft für das Verbinden von Interposem oder Modulbrücken mit flachen Ablagen und von Dice mit Smartlabels, Strabes, Chipkarten und dergleichen unter Einwirkung von Druckkräf- ten und Temperatur verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung;
Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Er- findung mit höhenverstellten oberen Heizelementen; und
Fig. 4 in einer schematisch perspektivischen Darstellung eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 1 wird in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Auf einem gemeinsamen Trägerband 1 sind mehrreihig eine Vielzahl an Halbleiterelementen 2 angeordnet, die durch eine mehrreihige Andrückstation 3 aufgebracht werden.
In einer Puffereinrichtung 4 wird das flexible fortlaufende Trägerband 1 zwischengelagert, um verschiedene Bearbeitungsgeschwindigkeiten des durch einen Pfeil 5 angedeuteten fortlaufenden Trägerbandes 1 mit den darauf angeordneten Halbleiterelementen 2 durch eine Aushärteeinheit 6 zu ermöglichen. Zwischen den Halbleiterelementen 2 und dem Trägerband 1 ist eine Klebstoffschicht aus einem Klebstoff, der bei Erwärmung aushärtet, angeordnet.
In der Aushärteeinheit 6 sind oberseitig erste Heizelemente 7a, 7b und 7c, die mittels eines hier nicht gezeigten Federelementes federbeaufschlagt von oben nach unten auf die Halbleiterelemente drücken, angeordnet. Die ersten Heizelemente 7a, 7b und 7c sind in der Regel in Laufrichtung 5 gesehen länger als eine Oberseite 2a der Halbleiterelemente 2.
Unterseitig ist eine Heizplatte 8 zum Anlegen an Unterseiten 2b der Halbleiterelemente 2 angeordnet.
Sowohl die oberseitigen Heizelemente 7a, 7b, und 7c als auch die Heizplatte werden an ihren zu den Halbleiterelementen 2 hingewandten Oberflächen von Endlosbändern 9 und 10 abgedeckt, welche über Umlenkpressrollen 11, 12, 13 und 14 umgelenkt werden und rückseitig zurücklaufen.
Die Umlenkpressrollen 11, 12 sowie 13, 14 werden um eine senkrecht zur Bildebene verlaufende gedachte Achse derart gedreht, dass die Endlosbänder 9, 10 an ihren zum Trägerband 1 hingewandten Seiten in Laufrichtung 5 des Trägerbandes verlaufen. Dies wird durch die Pfeile 15, 16 und 17, 18 angedeutet.
Die teflonbeschichteten Endlosbänder 9, 10 weisen vorteilhaft eine Laufgeschwindigkeit auf, die der Laufgeschwindigkeit des Trägerbandes 1 entspricht.
Die erste Heizelemente 7a, 7b und 7c sowie die oberseitigen Umlenkpressrollen 11 und 12 sind höhenverstellbar in einem hier nicht detaillierten dargestellten Element 19 gelagert, so- dass der Anpressdruck auf die Halbleiterelemente sowie die Klebstoffschichten und das Trägerband variiert werden können.
In Fig. 2 wird in einer Draufsicht die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dargestellt. Das Träger- band 1 weist, wie der Darstellung gemäß Fig. 2 deutlich zu entnehmen ist, insgesamt vier Reihen an Halbleiterelementen auf, die gleichzeitig durch die Umlenkpressrollen 11 , 12 und das Endlosband 9 mit den darunterliegenden Heizelementen bearbeitet werden.
In Fig. 3 wird in einer schematischen Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Gleiche und gleichbedeutende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, weist die untere Heizplatte 8 zusätzlich einzelne weitere Heizelemente 20 auf, an deren Oberflächen das Endlosband 10 aus Teflonmaterial entlang läuft. Das Endlosband 9 aus Teflonmaterial läuft an den unterseitigen Oberflächen der ersten Heizelemente 7 entlang.
Zwischen den beiden Endlosbändern 9 und 10 verläuft das Trägerband 1 mit den hier nicht näher dargestellten darauf angeordneten Halbleiterelementen.
Das zur Oberheizung zugehörige Element 19 ist höhenverstellt nach unten gefahren, um einen Anpressdruck zwischen den Umlenkpressrollen 11 und 13 sowie 12 und 14 auf das Trägerband und die Halbleiterelemente zu erzeugen.
Mittels eines hier mit Pfeilen 21 dargestellten Federelementes sind die oberseitigen Heizelemente federnd nach unten auf die Halbleiterelemente gedrückt, um kontinuierlich eine Kraft auf die Halbleiterelemente während des Aushärtevorganges auszuüben. Die Heizplatte 8 mit den weiteren Heizelementen 20 hingegen sind nicht höhenverstellbar auf einem festen Niveau angeordnet. Auf diese Weise wird ein variierbarer Druck sowohl durch die Um- lenkpressrollen als auch über die federbeaufschlagten oberseitigen Heizelemente 7 auf die Halbleiterelemente und das Trägerband ausgeübt.
In Fig. 4 wird in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Eine derartige Vorrichtung wird insbesondere zum Aufbringen, Fixieren und Kontaktieren von Interposem auf bandartige Ablagen 23 verwendet. Die Vorrichtung umfasst als vorgeschaltete Einrichtung eine Vorfixiereinrichtung 22, welche die vereinzelten Interposer 24 oberhalb der Ihnen zugewiesenen Ablageposition positioniert und auf dem fortlaufenden Ablageband im Bereich dieser Ablageposition drückt. Hierfür ist die Vorfixiereinrichtung radförmig ausgebildet. Eine derartige Vorfixierung der Interposer auf dem Ablageband wird dadurch beibehalten, dass zuvor Klebstoff bzw. Lotmittel entweder auf die Kontaktstellen der noch nicht aufgebrachten Interposer oder auf die komplementär vorgesehenen Kontaktstellen innerhalb der Ablagepositionen des Ablagebandes aufgebracht wird. Anschließend durchläuft das Ab- lageband 23 mit den darauf angebrachten Interposem 25 die eigentliche Aushärteeinrichtung, welche oberseitige Heizelemente 26 und eine unterseitige Heizplatte 27 aufweist. Zwischen den Heizelementen 26 bzw. der Heizplatte 27 und den Interposem mit dem Ablageband 23 verlaufen ein oberseitiges und unterseitiges Endlosband 28, 29, die mittels Umlenkrollen 30, 31 , 32 und 33 umgelenkt werden und vorzugsweise die gleiche Geschwindigkeit wie das Ablageband aufweisen.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
1, 23 Trägerband
2 Halbleiterelemente
2a Oberseite der Halbleiterelemente
2b Unterseite der Halbleiterelemente
3 Andrückstation
4 Puffereinrichtung
5 Laufrichtung
6 Aushärteeinheit
7a, 7b, 7c, 26 oberseitige Heizelemente
8, 27 Heizplatte
9, 10; 28, 29 Endlosbänder
11, 12, 13, 14 Umlenkpressrollen , 16, 17, 18 Drehrichtung der Umlenkpressrollen Oberheizungselement weitere Heizelemente angedeutete Federbeaufschlagung Vorfixiereinrichtung , 25 Interposer , 31 , 32, 33 Umlenkrollen

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Halbleiterelementen oder Interposem mit einem Trägerband und Verwendung einer derartigen VorrichtungPatentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von ein- oder mehrreihig angeordneten Halbleiterelementen (2) oder Interposem (24) mit einem flexiblen, fortlaufenden Trägerband (1, 23) mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln, wobei auf die Oberseiten (2a) der Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) erste Heizelemente (7a-c; 26) mit einer einstellbaren ersten Druckkraft von oben nach unten drücken und an der Unterseite (2b) der Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) mindestens ein zweites Heizelement (8; 27) der ersten Druckkraft von unten nach oben entgegenwirkt, dadurch g e ke n nze i c h n e t, dass zwischen den ersten Heizelementen (7a-c; 26) und den Halbleiterelementen (2) bzw. Interposem (24) sowie zwischen dem zweiten Heizelement (8; 27) und den Halbleiterelementen (2) bzw. Interposem (24) jeweils ein Endlosband (9, 10; 28, 29) mit der gleichen Laufgeschwindigkeit bezogen auf das Trägerband (1, 23) parallel zur Lauf- richtung (5) des Trägerbandes (1 , 23) fortlaufend bewegt wird, während die ersten
Heizelemente (7a-c; 26) mittels Federbeaufschlagung die erste Druckkraft ausüben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosbänder (28, 29) jeweils über mindestens zwei Umlenkrollen (30, 31, 32, 33) umgelenkt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosbänder (9, 10) jeweils über mindestens zwei Umlenkpressrollen (11, 12;
13, 14) zum Anpressen der Halbleiterelemente (2) auf das Trägerband (1) mit einer zweiten Druckkraft umgelenkt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkraft zu Anfang eines Verbindungsvorgangs durch Verschieben der Umlenkpressrollen (11, 12; 13, 14) in senkrecht zur Trägerbandebene verlaufender Richtung eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsamen Laufgeschwindigkeiten der Endlosbänder (9, 10; 28, 29) und des Trägerbandes (1 ; 23) in Abhängigkeit von einer Aushärtezeit der Klebstoffe oder
Lotmittel verändert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerband (1 ; 23) zur Veränderung seiner Laufgeschwindigkeit in einer in Laufrichtung (5) des Trägerbandes (1; 23) vorgelagerten Puffereinrichtung (4) zwischengelagert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufgeschwindigkeiten der Endlosbänder (9, 10; 28, 29) der durch vorgeschaltete Verarbeitungseinrichtung vorgegebenen Laufgeschwindigkeit des Trägerbandes (1; 23) angepasst werden.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosbänder (9, 10; 28, 29) in Anfangsbereichen ihrer in Laufrichtung (5) bewegten Abschnitte mittels der Heizelemente (7 a-c, 8; 26, 27) erwärmt und in ihren Endbereichen abgekühlt werden.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vorfixiereinrichtung (22c) die Interposer (24) oder die Halbleiterelemente (2) auf dem fortlaufend bewegten Trägerband (1; 23) abgelegt und angepresst wird, wobei zuvor der Klebstoff oder das Lotmittel auf den Interposem (24) bzw. den Halbleiterelementen (2) oder auf dem Trägerband (1 ; 23) aufgetragen worden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff oder das Lotmittel vor dem Schritt des Anpressens der Interposer (24) oder der Halbleiterelemente (2) erwärmt wird.
11. Vorrichtung zum Verbinden ein- oder mehrreihig angeordneter Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) mit einem flexiblen, fortlaufenden Trägerband (1; 23) mittels bei Erwärmung aushärtbaren Klebstoffen oder Lotmitteln, auf die Oberseiten (2a) der
Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) mit einer einstellbaren ersten Druckkraft nachuntendrückende erste Heizelemente (7a-c; 26) und mindestens ein an der Unterseite (2b) der Halbleiterelemente (2) oder Interposer (24) der ersten Druckkraft entgegenwirkendes zweites Heizelement (8; 27), gekennzeichnet durch, ein zwischen den ersten Heizelementen (7a-c; 26) und den Halbleiterelementen (2) oder Interposem (24) parallel zur Laufrichtung (5) des Trägerbandes (1; 23) mit gleicher Laufgeschwindigkeit laufendes erstes Endlosband (9; 28) und ein zwischen dem zweiten Heizelement (8; 27) und den Halbleiterelementen (2) oder Interposem (24) parallel zur Laufrichtung (5) des Trägerbandes (1 ; 23) mit gleicher Laufgeschwindigkeit laufendes zweites Endlosband (10; 29), sowie mindestens ein die erste Druckkraft ausübendes Federelement (21 ).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch mindestens zwei Umlenkrollen (30, 31), 32, 33) pro Endlosband (28, 29) zum Umlenken der Endlosbänder (28, 29).
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch, mindestens zwei Umlenkpressrollen (11, 12; 13, 14) pro Endlosband (9, 10) zum Umlenken der Endlosbänder (9, 10) und zum Anpressen der Halbleiterelemente (2) auf das Trägerband (1 ) während eines Aushärtevorganges des Klebstoffes.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosbänder (9, 10) teflonbeschichtet sind oder Teflonmaterial beinhalten.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff bzw. das Lotmittel ein elektrisch leitendes Kontaktiermittel darstellt.
16. Verwendung einer Vorrichtung (6) gemäß den Ansprüchen 11 - 15 für das Verbinden von Dice mit Smartlabels, Chipkarten und Strabs unter Einwirkung von Druckkräften und Temperatur.
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