WO2007082611A1 - Vorrichtung und verfahren zur übertragung einer mehrzahl von chips von einem wafer auf ein substrat - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur übertragung einer mehrzahl von chips von einem wafer auf ein substrat Download PDF

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WO2007082611A1
WO2007082611A1 PCT/EP2006/069658 EP2006069658W WO2007082611A1 WO 2007082611 A1 WO2007082611 A1 WO 2007082611A1 EP 2006069658 W EP2006069658 W EP 2006069658W WO 2007082611 A1 WO2007082611 A1 WO 2007082611A1
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Mühlbauer Ag
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    • 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
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and method for transferring a plurality of chips from a wafer to a substrate according to the preambles of claims 1 and 14.
  • wafers in particular silicon wafers, which have a multiplicity of chips lying in one plane
  • the wafers are cut up in chip size.
  • the individual chips then still stick to one of their surfaces on a common substrate film and, as a rule, have electrical connections in the form of bumps on the opposite free surface.
  • These first bumped surfaces of the chips must be turned down by means of a flip process of the chip in order subsequently to deposit the chip on a web or card on which further contact connections for contacting the chip with further components, such as antennas, for example , are arranged.
  • the contact surfaces are measured geometrically prior to the contacting process and bonding process (bonding process) in order to precisely deposit them by means of the likewise measured coordinates (x, y and Phi) of the chip of the chip to reach the bonding position of the web or the substrate material.
  • An essential point of the invention is that in the apparatus for transferring a plurality of chips from a wafer to a web at least a first wheel or at least a first roller for successively receiving the chips on the outer circumference thereof by means of a rotational movement of the first wheel or the first roller is arranged.
  • the arrangement of such a wheel allows a continuously continuous or discontinuous with short pauses recording of the chips, which are arranged within a plane in the wafers and a simultaneous deposition of the chips on the opposite side of the wafer of the first wheel and the first roll on a another wheel or a linear element with a linear surface che.
  • At least one second wheel or at least one second roller is used to successively receive the chips arranged on the outer circumference of the first wheel / roller by means of a rotational movement on the outer circumference of the second wheel / roller and thereby to a flip process to reach.
  • each chip is reversed quickly and easily in a continuous process, without requiring manufacturing and costly constructions to perform a 180 ° turn of the chip.
  • the chips can be deposited successively on the web either directly in the area in which the antenna connection surfaces of the antennas already arranged on the web are arranged, or indirectly via a displacement of the second wheel or several wheels axial direction laterally to a Radi- alidessebene of the first wheel such that after a successful displacement movement of the second wheel a laterally spaced from the first wheel web is fitted.
  • At least two second wheels / rollers are shifted left and right sides left and right with respect to the radial direction plane of the first wheel and are alternately arranged above the first wheel for receiving the individual chips from the first wheel to the second wheel. This allows rapid transfer of the chips from the first wheel to the substrates to be populated, such as webs.
  • each chip is retained on the first wheel / the first roller on its first surface by means of a respective vacuum-activating first element.
  • each chip is retained on its second surface opposite the first surface by means of a vacuum-activating second element.
  • the vacuumizing acting second elements are displaceable in the radial direction of the wheel / the roller and optionally druckbeaufschlagbar designed to exert a pressure for establishing a contact between the chip and the contact terminals of the antennas on the chips when depositing the chips on the web.
  • first and the second vacuumizing elements are rotatably mounted about an axis extending in the radial direction of the wheel / roller in order to obtain an optimized alignment of the chips adhering to these elements also with respect to their rotational position.
  • a so-called nanobond technology that produces a permanent contact connection by simply pressing the chips onto the contact surfaces of the antennas can be used by the pressurizable, vacuum-acting second elements on the second wheel / roller.
  • This is achieved by the formation of existing on the antenna and the chip contact surfaces as a self-guiding smallest hairs and self-conducting smallest eyelets, which represent, for example, the antenna pads.
  • the contact surfaces are designed as large as possible.
  • the chips are thus mounted in the chip assembly by simply placing it and simply pressing on the antenna contact terminals and at the same time electrically contacted with these contact terminals.
  • the previously used anisotropically conductive adhesives for producing a permanent contact between the antenna contact surfaces and the contact surfaces of the chip or the chip module which usually require a curing time of several seconds, are unnecessary. Such curing time would in turn reduce the throughput of the entire device.
  • a high throughput device is obtained.
  • first wheels or first rollers can be guided in parallel and independently operable over the wafer and equipped with chips.
  • Second wheels / second rollers are used as flip-chip printing wheels or flip-chip pressure rollers for performing the flip process.
  • At least one linear element which comprises a plurality of third-order vacuum-effecting third elements arranged on a generally linear surface for successively picking up the chips arranged on the outer circumference of the first wheel / roller second surface by means of a sliding movement in the longitudinal direction linear element has.
  • the linear element which is present, for example, as a bar-like linearly designed transport element can store a linear flip-chip printing process either several chips that depend on the third elements, parallel on the web or store the chips one after the other.
  • a parallel deposition of the chips is appropriate, provided that the tolerances of the contact surfaces of the chips and the antennas are large.
  • a discontinuously performed placement so a brief stoppage of the web for storage of the individual chips on the antenna contact pads, offers.
  • a continuous continuous weaving band is preferably used, since this enables a continuous application of the individual chips on the web due to the rotational movement.
  • a discontinuous application of the chips in such a way that the web is briefly stopped for each chip can be carried out.
  • the third vacuum-acting elements are in turn also displaceable and possibly pressurizable, this being done in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the linear element.
  • the third vacuumizing elements can be rotated about an axis extending perpendicular to the longitudinal direction of the linear element in order to obtain an optimized alignment of the chip with respect to contact connections of the antennas on the Web.
  • a method of sequentially transferring a plurality of the chips from the wafer to the web advantageously uses rotational movement of the first wheel / roller to receive the chips from at least one of the first wheels or at least one of the first rollers on its outer periphery and thereafter from the first wheel to the outer periphery of a second wheel / roller or the surface of at least one linear element.
  • the vacuumizing elements on the outer circumference of the first wheel, the second wheel and the surface of the linear element are arranged as close as possible behind each other, wherein the distance between the first and second elements on the first and second wheel may differ from each other, thereby optionally desired Speed matching on the deposition process of the chips on the substrate material, such as a web or maps to achieve.
  • two or more second wheels or two or more second rollers are used, they are alternately pushed back and forth to the transfer position of the first roller, and then perform the assembly of the arranged on the web antennas with the chips.
  • All vacuumizing elements engage contactless areas of the surfaces of the chips to avoid damage to the contact surfaces. This can be done, for example, by touching a surface of the chip between two contact surfaces of a pipette-like vacuum device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention GE measured a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device according to the invention in accordance with a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the device according to the invention in accordance with a third embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the device according to the invention in accordance with a fourth embodiment of the invention.
  • Fig. 1 we are shown in a schematic representation of the device according to the invention according to a first embodiment of the invention.
  • chips 6 are taken from a wafer 1 with a multiplicity of chips arranged thereon by means of a rotating first chip receiving wheel 2 with an outer circumference 3 and individual vacuum-effecting first elements 4 arranged thereon.
  • the direction of rotation of the first wheel 3 is represented by the reference numeral 5.
  • known methods such as an ejector needle for releasing the chips from the underlying substrate film may be used.
  • the vacuum-insulating elements 4 arranged at high density on the outer circumference 3 of the first wheel 2 make it possible for a large amount of chips (dice) to be transferred from the wafer to the chip-receiving wheel 2 by its rotational movement 5.
  • the chips 6 between the chip pads 7, which are arranged on a first surface 8 of the chip, held, as shown by the left of the first wheel 2 enlarged reproduction of the chip in its arrangement on the outer circumference 3 of the first wheel 2 is shown.
  • the web 15 is after the successful placement process by a transfer of the arranged on the outer circumference 12 of the second wheel 10 chips on the web on a dedicated wheel 18, which turns along the arrow 19 wound.
  • the chips on the outer periphery of the second wheel 10 at the time of transfer to the web 15 have a position that causes the second elements 14 to engage the second surface 9 of the chip.
  • a mechanical and conductive connection of the contact surfaces 7 of the chip and the contact surfaces of the antennas 17 not shown here is possible by simply pressing the chips 6 onto the antenna contact surfaces. This is done by a displacement and pressurization of the second vacuumizing elements 14 in the radial direction of the wheel 10th
  • a synchronization between the alignment of the individual chip contact surfaces 7 and the contact surfaces (bond pads) of the antennas, not shown here, is achieved by means of optical sensors and a position correction of the second vacuum-effecting elements and the variation of the rotational speed of the flip-chip pressure wheel 10 reached.
  • the optical sensors are arranged in a chip inspection device 13 for measuring the chip position.
  • the web speed of the web or the band can be kept constant or changed here.
  • a discontinuous belt may be used to control the positioning synchronization so that the chips are loaded in a stop-and-go process.
  • the highest possible throughput of the device according to the invention ie the highest possible speed of the chip-mounting process is achieved when both wheels 2, 10 rotate continuously without being stopped.
  • the wheels can be discontinuously moved, so alternately stopped and moved on.
  • a parallelization of the method described in this figure and the device associated therewith is conceivable for increasing the throughput of the entire device, in that the removal of the chips from the wafer is effected by a plurality of chip receiving wheels arranged parallel to one another. Likewise, a plurality of second wheels 10 take over the chips picked up by the first wheels and provide a wide multi-lane web-equipped with antennas with chips at the same time.
  • FIG. 2 the device according to the invention according to a second embodiment of the invention is shown in a schematic representation.
  • This embodiment shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the second wheel 10 is displaced along an axis 20, as represented by reference numeral 21.
  • the second wheel 10 is a locally spaced mounting axis, on which the web 15 is arranged, supplied, wherein the chip inspection, so the measurement of the chip position by means of the device 13 takes place at the location of the mounting axis.
  • the individual chip positions relative to the first and second vacuumizing elements 4, 14 are shown enlarged in separate views.
  • FIG. 3 the device according to the invention according to a third embodiment of the invention is shown in a schematic representation.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in Fig. 2 in that not only one but two or more second wheels 10, 10a, 10b are used to be shifted alternately to the first wheel 2 for receiving the chips, as by the arrows 21 a and 21 b is reproduced.
  • axes 20a and 20b are used. In this way it is possible that after previous measurement of the chip positions according to the devices 13a and 13b, two antenna webs 15a and 15b can be populated almost simultaneously. This results in a higher throughput since the antenna webs 17a and 17b are associated with the two or more second wheels 10a and 10b operating separately from each other.
  • the web take-up wheels 18a and 18b there are two or more existing for the web take-up wheels 18a and 18b.
  • the webs as the substrate material are preferably moved continuously along the arrow directions 16a and 16b.
  • that period of time during which the second wheel 10a deposits the chips on the antennas 17a may be used to populate the second wheel 10b with chips 6 currently located on the first wheel 2 loaded.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the device according to the invention in accordance with a fourth embodiment of the invention. If the reference numbers reproduced in this figure correspond to the reference numbers reproduced in the remaining figures, these are the same or equivalent components.
  • the chips are picked up by the chip pick-up wheel 2 in a position as shown enlarged on the left side of the wheel, and then to third vacuumizing elements 23 attached to a linear beam-shaped element 23 a surface 22 a are transmitted.
  • the first wheel 2 is shown again stylistically below the third vacuumizing elements 23, which is one and the same wheel 2.
  • the vacuumizing third elements 23 hold each chip on the second surface 9, which is opposite to the surface 8 containing the chip contact surfaces 7. As a result, a flip process of the individual chips 6 is already carried out without having to use another second wheel. Subsequently, a displacement of the third elements takes place along the direction of the arrow 24, in order thereby to obtain a position in relation to a multi-track antenna-equipped web 26.
  • a chip inspection device 25 in turn monitors the positioning and the measurement of the chip alignment.
  • the individual third vacuumizing elements 23 are rotated by a rotation about an axis which is perpendicular to the linear element 22, and then driven by means of a pressurized displacement movement down to the here in a transferred manner from above web to the chips on it to take off and align it.
  • the antennas 28 are thus - if a simultaneous depression of the elements 23 happens to be equipped at the same time with the chips 6 within a row and the web 26 is then pushed according to the direction of arrow 27 by a row forward.
  • a parallel assembly of 1 n rows is possible.
  • the laying down of the chips on the web 26 takes place either sequentially, ie one after the other, or in parallel.
  • Such a linear element is also called a flip-chip print axis.
  • Such flip-chip axes can be used for simultaneous or sequential placement of multiple rows on the antenna web 26.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung einer Mehrzahl von Chips (6) von einem Wafer (1) auf ein Substrat, insbesondere ein Web (15), wobei mindestens ein erstes Rad (2) oder mindestens eine erste Rolle zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen der Chips (6) an dessen/deren Außenumfang (3) mittels einer Rotationsbewegung (5) des ersten Rades (2) oder der ersten Rolle angeordnet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Übertragung einer Mehrzahl von Chips von einem Wafer auf ein Substrat
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen einer Mehrzahl von Chips von einem Wafer auf ein Substrat gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 14.
Bei der Herstellung von Wafern, insbesondere Silizium-Wafern, die eine Vielzahl von Chips in einer Ebene liegend aufweisen, werden die Wafer in Chipgröße zerlegt. Die einzelnen Chips kleben sodann noch an einer ihrer Oberflächen auf einer gemeinsamen Substratfolie und weisen in der Regel auf der gegenüberliegenden freien Oberfläche elektrische Anschlüsse in Form von Bumps auf. Diese ersten mit Bumps versehenen Oberflächen der Chips müssen mittels eines Flip-Prozesses des Chips nach unten gewendet werden, um den Chip anschließend auf ein Web oder eine Karte abzulegen, auf dem/der weitere Kontaktanschlüsse zur Kontaktierung des Chips mit weiteren Bauelementen, wie beispielsweise Antennen, angeordnet sind.
Derartige Flip-Chip-Vorgänge sind zeitintensiv, da beispielsweise mittels einer pipettenartigen Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums jeder Chip vom Wafer aufgenommen bzw. gepickt wird, anschließend ein Umdrehen des Chips um 180° erfolgen muss, um die Kontaktanschlüsse von oben nach unten zu wenden, dann ein Transport des Chips und ein Vermessungsvorgang der Chipgeometrie zu einer Bestückungsachse, auf weicher ein Web mit einer Vielzahl von Antennen oder Karten angeordnet ist, erfolgen muss. Eine Vermessung der Chipgeometrie ist hierfür notwendig, um anschließend den Chip in geeigneter Kon- taktierungsposition gegenüber Kontaktanschlüssen, die bereits auf dem Web bzw. dem Substratmaterial angeordnet sind, abzulegen.
Für die erforderliche Montagepräzision der auf dem Web bzw. dem Substratmaterial ange- ordneten Kontaktanschlüsse werden vor dem Kontaktierungsprozess und Verbindungspro- zess (Bondprozess) die Kontaktflächen geometrisch vermessen, um mittels der ebenso gemessenen Koordinaten (x, y und Phi) des Chips eine präzise Ablage des Chips auf der Bondposition des Webs bzw. dem Substratmaterial zu erreichen.
Um eine derartige sequentielle Verkettung mehrerer zu dem Bond-Prozess gehörender Schritte durchzuführen, wird häufig eine Parallelisierung mittels angeordneter Mehrachsensysteme angestrebt. Hierdurch kann der Durchsatz der gesamten Vorrichtung erhöht werden, selbst wenn es sich um zeitintensive Bond-Prozess-Abläufe handelt. Allerdings ist mit einer derartigen Parallelisierung in der Regel die Anordnung langer Transportwege und die Ausführung mehrerer Mehrachsensysteme notwendig. Dies führt zu hohen Herstellungs- und Betriebskosten.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung einer Mehrzahl von Chips von einem Wafer auf ein Substrat, ins- besondere ein Web, zur Verfügung zu stellen, bei der/dem unter Vermeidung von langen Transportwegen eine Verkürzung von Chip-Montage-Zeiten erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und ver- fahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 14 gelöst.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei der Vorrichtung zur Übertragung einer Mehrzahl von Chips von einem Wafer auf ein Web mindestens ein erstes Rad oder mindestens eine erste Rolle zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen der Chips an dessen/deren Außenumfang mittels einer Rotationsbewegung des ersten Rades oder der ersten Rolle angeordnet ist. Die Anordnung eines derartigen Rades ermöglicht eine fortlaufend kontinuierliche oder mit kurzen Anhaltepausen diskontinuierlich durchgeführte Aufnahme der Chips, die innerhalb einer Ebene in den Wafern angeordnet sind und eine zeitgleiche Ablage der Chips auf der dem Wafer gegenüberliegenden Seite des ersten Rades bzw. der ersten Rolle auf ein weiteres Rad oder ein lineares Element mit einer linear ausgebildeten Oberflä- che. Es findet somit eine wesentliche Zeitersparnis zwischen dem eigentlichen Pick- Vorgang, der dem Entnahmevorgang von dem Wafer entspricht, und dem Ablege-Vorgang der Chips auf dem Web, welches Antennen aufweisen kann, zum Beispiel zur Herstellung von Smart Label Inlays aufgrund der Anwendung eines rotartorischen Verfahrens statt. Dies ermöglicht die Erhöhung des Durchsatzes der gesamten Chip-Montage-Vorrichtung unter Einsparung des zuvor notwendig gewesenen langen Transportweges und somit eine schnelle Produktion von Chips aufweisenden Transpondern, Karten etc. pro Zeiteinheit.
Vorzugsweise wird mindestens ein zweites Rad bzw. mindestens eine zweite Rolle dazu verwendet, um die am Außenumfang des ersten Rades/der ersten Rolle angeordneten Chips mittels einer Rotationsbewegung an dem Außenumfang des zweiten Rades/der zweiten Rolle aufeinanderfolgend aufzunehmen und dadurch einen Flip-Prozess zu erreichen. Somit wird vorteilhaft jeder Chip in einem fortlaufenden Verfahren schnell und einfach umgedreht, ohne dass hierfür herstellungs- und kostenaufwendige Konstruktionen zur Durchführung ei- ner 180°-Wendung des Chips erforderlich sind.
Mittels dem zweiten Rad oder der zweiten Rolle sind die Chips aufeinanderfolgend auf dem Web entweder direkt in dem Bereich ablegbar, in dem die Antennenanschlussflächen der bereits auf dem Web angeordneten Antennen angeordnet sind, oder indirekt über ein Ver- schieben des zweiten Rades oder mehrerer Räder in axialer Richtung seitlich zu einer Radi- alrichtungsebene des ersten Rades derart, dass nach einer erfolgten Verschiebebewegung des zweiten Rades ein seitlich zum ersten Rad beabstandetes Web bestückt wird.
Idealerweise werden mindestens zwei zweite Räder/Rollen links- und rechtsseitig gegenüber der Radialrichtungsebene des ersten Rades nach links und rechts verschoben und werden abwechselnd oberhalb des ersten Rades zur Aufnahme der einzelnen Chips von dem ersten Rad auf das zweite Rad angeordnet. Dies ermöglicht eine schnelle Übertragung der Chips von dem ersten Rad auf die zu bestückenden Substrate, wie zum Beispiel Webs..
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird an dem ersten Rad/der ersten Rolle jeder Chip an seiner ersten Oberfläche mittels jeweils einem vakuumisierend wirkenden ersten Element festgehalten. An dem zweiten Rad/der zweiten Rolle wird jeder Chip an seiner zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegend angeordnet ist, mittels jeweils einem vakuumisierend wirkenden zweiten Element festgehalten. - A -
Die vakuumisierend wirkenden zweiten Elemente sind in radialer Richtung des Rades/der Rolle verschiebbar und gegebenenfalls druckbeaufschlagbar ausgebildet, um bei Ablage der Chips auf dem Web einen Druck zur Herstellung einer Kontaktierung zwischen dem Chip und den Kontaktanschlüssen der Antennen auf den Chips auszuüben.
Zusätzlich sind die ersten und die zweiten vakuumisierend wirkenden Elemente um eine sich in radialer Richtung des Rades/der Rolle erstreckende Achse drehbar gelagert, um eine optimierte Ausrichtung der an diesen Elementen haftenden Chips auch hinsichtlich ihrer Dreh- position zu erhalten.
Durch die druckbeaufschlagbaren vakuumisierend wirkenden zweiten Elemente an dem zweiten Rad/der zweiten Rolle kann beispielsweise eine sogenannte Nanobond-Technologie verwendet werden, die durch ein einfaches Aufdrücken der Chips auf die Kontaktflächen der Antennen eine dauerhafte Kontaktverbindung erzeugt. Dies wird durch die Ausbildung der an der Antenne und an dem Chip vorhandenen Kontaktflächen als selbstleitende kleinste Härchen und selbstleitende kleinste Ösen, die beispielsweise die Antennenkontaktflächen darstellen, erreicht. Hierbei sind die Kontaktflächen möglichst großflächig ausgestaltet.
Die Chips werden somit bei der Chip-Montage durch einfaches Aufsetzen und einfaches Andrücken auf die Antennen-Kontaktanschlüsse montiert und zugleich elektrisch mit diesen Kontaktanschlüssen kontaktiert. Demzufolge erübrigen sich die bisher verwendeten zumeist anisotropisch leitfähigen Klebstoffe zur Herstellung einer dauerhaften Kontaktierung zwischen den Antennen-Kontaktflächen und den Kontaktflächen des Chips bzw. des Chipmo- duls, die zumeist eine Aushärtezeit von mehreren Sekunden benötigen. Eine derartige Aushärtezeit würde wiederum den Durchsatz der gesamten Vorrichtung reduzieren. Somit wird durch die Kombination der Nanobond-Technologie in Verbindung mit einer rotationsmäßigen Entnahme der einzelnen Chips von dem Wafer eine Vorrichtung mit hohem Durchsatz erhalten.
Grundsätzlich können zur Erhöhung des Durchsatzes der gesamten Vorrichtung, also zur Erhöhung der Chipanzahl während eines Chipmontageprozesses innerhalb einer vorgegebenen Zeit, mehrere erste Räder bzw. erste Rollen parallel und unabhängig voneinander betreibbar über den Wafer geführt und mit Chips bestückt werden. Ebenso können mehrere zweite Räder/zweite Rollen als Flip-Chip-Druckräder bzw. Flip-Chip-Druckrollen zur Durchführung des Flip-Prozesses verwendet werden.
Alternativ zu den zweiten Rädern/zweiten Rollen ist die Verwendung von mindestens einem Linearelement denkbar, das an einer zumeist linear ausgebildeten Oberfläche eine Mehrzahl von reihenartig angeordneten vakuumisierend wirkende dritte Elemente zur aufeinanderfolgenden Aufnahme der am Außenumfang des ersten Rades/der ersten Rolle angeordneten Chips an ihrer zweiten Oberfläche mittels einer Verschiebebewegung in Längsrichtung Linearelementes aufweist.
Das Linearelement, welches beispielsweise als balkenartiges linear ausgebildetes Transportelement vorhanden ist, kann zur Durchführung eines linearen Flip-Chip-Druck- Verfahrens entweder mehrere Chips, die an den dritten Elementen hängen, parallel auf dem Web ablegen oder die Chips einzeln der Reihe nach ablegen.
Ein paralleles Ablegen der Chips bietet sich an, sofern die Toleranzen der Kontaktflächen der Chips und der Antennen groß sind. Hierfür bietet sich eine diskontinuierlich durchgeführte Bestückung, also ein kurzzeitiges Anhalten des Webs zur Ablage der einzelnen Chips auf den Antennenkontaktanschlussflächen, an.
Demgegenüber wird bei der Verwendung von mindestens einem zweiten Druckrad bzw. einer zweiten Druckrolle ein kontinuierlich fortlaufendes Webband vorzugsweise verwendet, da hierdurch eine kontinuierliche Auftragung der einzelnen Chips auf dem Web aufgrund der Rotationsbewegung ermöglicht wird. Alternativ kann hier ebenso eine diskontinuierliche Auf- tragung der Chips derart, dass das Web kurzzeitig für jeden Chip angehalten wird, durchgeführt werden.
Die dritten vakuumisierend wirkenden Elemente sind wiederum ebenso verschiebbar und gegebenenfalls druckbeaufschlagbar ausgebildet, wobei dies in senkrechter Richtung zu der Längsrichtung des Linearelementes geschieht. Ebenso lassen sich die dritten vakuumisierend wirkenden Elemente um eine sich senkrecht zur Längsrichtung des Linearelementes erstreckende Achse verdrehen, um eine optimierte Ausrichtung des Chips gegenüber Kontaktanschlüssen der Antennen auf dem Web zu erhalten. Ein Verfahren zur aufeinanderfolgenden Übertragung einer Mehrzahl der Chips von dem Wafer auf das Web verwendet vorteilhaft eine Rotationsbewegung des ersten Rades/der ersten Rolle, um die Chips von mindestens einem der ersten Räder oder mindestens einer der ersten Rollen an seinem/ihrem Außenumfang aufzunehmen und anschließend von dem ersten Rad auf den Außenumfang eines zweiten Rades/einer zweiter Rolle oder die Oberfläche mindestens eines linearen Elementes zu übertragen. Hierfür sind die vakuumisierend wirkenden Elemente an dem Außenumfang des ersten Rades, des zweiten Rades und der Oberfläche des linearen Elementes dichtmöglichst hintereinander angeordnet, wobei sich der Abstand der ersten und zweiten Elemente auf dem ersten und zweiten Rad voneinander unterscheiden können, um hierdurch eine gegebenenfalls gewünschte Geschwindigkeitsabstimmung auf dem Ablageprozess der Chips auf dem Substratmaterial, wie zum Beispiel einem Web oder Karten, zu erreichen.
Sofern zwei oder mehrere zweite Räder bzw. zwei oder mehrere zweite Rollen verwendet werden, werden diese abwechselnd zu der Übertragungsposition von der ersten Rolle hin- und weggeschoben, um anschließend die Bestückung der auf dem Web angeordneten Antennen mit den Chips durchzuführen.
Sämtliche vakuumisierend wirkenden Elemente greifen an kontaktelementfreien Bereichen der Oberflächen der Chips an, um eine Beschädigung der Kontaktflächen zu vermeiden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass zwischen zwei Kontaktflächen eine pipettenartig ausgebildete Vakuumeinrichtung die Oberfläche des Chips berührt.
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 Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung ge- maß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 4 in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung ge- maß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 wir in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, werden von einem Wafer 1 mit einer Vielzahl von darauf angeordneten Chips mittels ei- nes sich drehenden ersten Chip-Aufnahme-Rades 2 mit einem Außenumfang 3 und einzelnen darauf angeordneten vakuumisierend wirkenden ersten Elementen 4 Chips 6 entnommen werden. Die Drehrichtung des ersten Rades 3 wird durch das Bezugszeichen 5 wiedergegeben. Für das Aufnehmen bzw. Picken der einzelnen Chips von dem Wafer können beispielsweise bekannte Verfahren, wie eine Ejector-Nadel zum Loslösen der Chips von der darunterliegenden Substratfolie verwendet werden.
Die mit hoher Dichte am Außenumfang 3 des ersten Rades 2 angeordneten vakuumisierend wirkenden Elemente 4 ermöglichen, dass eine große Menge an Chips (Dice) vom Wafer auf das Chip-Aufnahme-Rad 2 durch dessen Rotationsbewegung 5 übertragen werden können. Hierbei werden die Chips 6 zwischen den Chip-Kontaktflächen 7, die an einer ersten Oberfläche 8 des Chips angeordnet sind, gehalten, wie es durch die links von dem ersten Rad 2 dargestellte vergrößerte Wiedergabe des Chips in seiner Anordnung auf dem Außenumfang 3 des ersten Rades 2 gezeigt wird.
Zeitgleich zu der Entnahme der einzelnen Chips von dem Wafer 1 findet an der gegenüberliegenden Seite des ersten Rades 2 eine Übertragung einzelner Chips 6 auf ein zweites Rad 10 derart statt, dass die Chips 6 nun nicht mehr mit der ersten Oberfläche 8, sondern mit ihrer zweiten Oberfläche 9 mittels zweiter vakuumisierend wirkender Elemente 14, die am Außenumfang 12 des zweiten Rades 10 angeordnet sind, gehalten werden. Die Rotations- bewegung des zweiten Rades 10 wird durch den Pfeil 1 1 wiedergegeben. Eine genaue Abstimmung der Laufgeschwindigkeiten beider Räder 2, 10 sollte derart gegeben sein, dass eine exakte Aufnahme der einzelnen Chips 6 durch die zweiten vakuumisierend wirkenden Elemente 14 zur Vermeidung von Beschädigungen der Kontaktflächen 7 möglich ist. Dieser durch das Zusammenspiel der beiden Räder 2, 10 entstehende Flip-Prozess der einzelnen Chips kann dazu genutzt werden, auf einfache und schnelle Weise mittels einer Rotationsbewegung beider Räder die einzelnen Chips 6 von dem Wafer 1 auf ein Web 15, welches sich in Richtung 16 vorzugsweise kontinuierlich oder auch diskontinuierlich bewegt, zu übertragen.
Auf dem Web 15 sind einzelne Antennen 17 angeordnet. Das Web 15 wird nach dem erfolgten Bestückungsvorgang durch eine Übertragung der auf dem Außenumfang 12 des zweiten Rades 10 angeordneten Chips auf das Web auf einem hierfür vorgesehenen Rad 18, wel- ches sich entlang des Pfeils 19 dreht, aufgewickelt. In diesem Fall weisen die Chips an dem Außenumfang des zweiten Rades 10 zum Zeitpunkt der Übertragung auf das Web 15 eine Position auf, die die zweiten Elemente 14 an der zweiten Oberfläche 9 des Chips angreifen lassen. Somit ist eine mechanische und leitfähige Verbindung der Kontaktflächen 7 des Chips und der hier nicht näher dargestellten Kontaktflächen der Antennen 17 durch einfa- ches Andrücken der Chips 6 auf die Antennen-Kontaktflächen möglich. Dies erfolgt durch ein Verschieben und Druckbeaufschlagen der zweiten vakuumisierend wirkenden Elemente 14 in radialer Richtung des Rades 10.
Eine Synchronisation zwischen der Ausrichtung der einzelnen Chip-Kontaktflächen 7 und den hier nicht näher dargestellten Kontaktflächen (Bond-Pads) der Antennen wird mittels optischer Sensoren und einer Positionskorrektur der zweiten vakuumisierend wirkenden E- lemente und der Variierung der Drehgeschwindigkeit des Flip-Chip-Druckrades 10 erreicht. Hierfür sind die optischen Sensoren in einer Chip-Inspektions-Einrichtung 13 zum Vermessen der Chipposition angeordnet. Die Bahngeschwindigkeit des Webs bzw. des Bandes kann hierbei konstant gehalten oder verändert werden.
Alternativ zu einem kontinuierlich fortlaufenden Band kann ein diskontinuierlich fortlaufendes Band zur Steuerung der Positionierungssynchronisation verwendet werden, sodass die Bestückung der Chips in einem Stopp-and-Go-Verfahren erfolgt.
Der höchstmögliche Durchsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also die größtmögliche Geschwindigkeit des Chip-Montage-Vorganges wird dann erreicht, wenn sich beide Räder 2, 10 kontinuierlich drehen, ohne dass sie angehalten werden. Alternativ können die Räder diskontinuierlich fortbewegt werden, also abwechselnd angehalten und weiterbewegt werden.
Eine Parallelisierung des in dieser Figur beschriebenen Verfahrens und der damit zusam- menhängenden Vorrichtung ist zur Erhöhung des Durchsatzes der gesamten Vorrichtung denkbar, indem die Entnahme der Chips vom Wafer durch mehrere parallel nebeneinander angeordnete Chip-Aufnahme-Räder erfolgt. Ebenso können mehrere zweite Räder 10 die von den ersten Rädern aufgenommenen Chips übernehmen und ein breites mehrspurig mit Antennen bestücktes Web mit Chips zeitgleich versehen.
In Fig. 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung gezeigt. Diese in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform darin, dass das zweite Rad 10 entlang einer Achse 20 verschoben wird, wie es durch das Bezugszei- chen 21 wiedergegeben wird. Hierdurch wird das zweite Rad 10 einer örtlich beabstandeten Bestückungsachse, auf der das Web 15 angeordnet ist, zugeführt, wobei die Chip- Inspektion, also die Vermessung der Chip-Position mittels der Einrichtung 13 am Ort der Bestückungsachse stattfindet. Wiederum sind die einzelnen Chip-Positionen im Verhältnis zu den ersten und zweiten vakuumisierend wirkenden Elemente 4, 14 in separaten Darstellun- gen vergrößert wiedergegeben.
In Fig. 3 wird in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform darin, dass nicht nur ein sondern zwei oder mehrere zweite Räder 10, 10a, 10b verwendet werden, um abwechselnd zu dem ersten Rad 2 zur Aufnahme der Chips hinverschoben zu werden, wie es durch die Pfeile 21 a und 21 b wiedergegeben wird. Hierfür werden Achsen 20a und 20b verwendet. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass nach vorangegangener Vermessung der Chip-Positionen gemäß den Einrichtungen 13a und 13b zwei Antennenwebs 15a und 15b nahezu zeitgleich bestückt werden können. Dies führt zu einem höheren Durchsatz, da die Antennenwebs 17a und 17b den zwei oder mehrerer getrennt voneinander arbeitenden zweiten Rädern 10a und 10b zugeordnet sind. Ebenso bestehen zwei oder mehrere für das Web vorhandene Aufwickelräder 18a und 18b. Die Webs als Substratmaterial werden entlang der Pfeilrichtung 16a und 16b vorzugsweise kontinuierlich fortbewegt. Somit kann beispielsweise diejenige Zeitspanne, während das zweite Rad 10a die Chips auf die Antennen 17a ablegt bzw. druckt, dafür genutzt werden, um das zweite Rad 10b mit Chips 6, die momentan auf dem ersten Rad 2 angeordnet sind, zu bestücken bzw. zu beladen.
In Fig. 4 wird in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Sofern die in dieser Figur wiedergege- benen Bezugszeichen den in den restlichen Figuren wiedergegebenen Bezugszeichen entsprechen, handelt es sich um gleiche bzw. gleichbedeutende Bauteile.
Wiederum werden die Chips von dem Chip-Aufnahme-Rad 2 in einer Position, wie sie linksseitig von dem Rad in vergrößerter Darstellung wiedergegeben wird, aufgenommen und an- schließend auf dritte vakuumisierend wirkende Elemente 23, die an einem linearen balken- förmigen Element 23 an einer Oberfläche 22a angeordnet sind, übertragen. Für die Darstellung des Übertragungsvorganges ist das erste Rad 2 nochmals stilistisch unterhalb der dritten vakuumisierend wirkenden Elemente 23 dargestellt, wobei es sich hierbei um ein und dasselbe Rad 2 handelt.
Die vakuumisierend wirkenden dritten Elemente 23 halten jeden Chip an der zweiten Oberfläche 9, der die Chip-Kontaktflächen 7 enthaltenen Oberfläche 8 gegenüberliegt. Hierdurch ist bereits ein Flip-Prozess der einzelnen Chips 6 erfolgt, ohne dass ein weiteres zweites Rad verwendet werden muss. Anschließend findet eine Verschiebung der dritten Elemente entlang der Pfeilrichtung 24 statt, um hierdurch eine Position gegenüber einem mehrspurig mit Antennen bestückten Web 26 zu erhalten.
Eine Chip-Inspektions-Einrichtung 25 überwacht wiederum die Positionierung und das Vermessen der Chipausrichtung. Gegebenenfalls werden die einzelnen dritten vakuumisierend wirkenden Elemente 23 durch eine Drehung um eine Achse die senkrecht zu dem linearen Element 22 ausgerichtet ist, gedreht und anschließend mittels einer druckbeaufschlagten Verschiebebewegung nach unten auf das hier in übertragener Weise von oben dargestellte Web gefahren, um die Chips darauf abzulegen und darauf auszurichten. Die Antennen 28 sind somit - sofern ein zeitgleiches Herabdrücken der Elemente 23 geschieht, zeitgleich mit den Chips 6 innerhalb einer Reihe bestückt und das Web 26 wird anschließend gemäß der Pfeilrichtung 27 um eine Reihe nach vorne geschoben. Somit ist eine parallele Bestückung von 1 n Reihen möglich.
Wiederum kann zur Erhöhung des Durchsatzes der gesamten Anlage eine Parallelisierung eines derart hier dargestellten Vorganges durch parallel angeordnete Vorrichtungen innerhalb einer Chip-Montage-Anlage erreicht werden.
Das Ablegen der Chips auf dem Web 26 erfolgt entweder sequentiell, also einzeln aufeinanderfolgend, oder parallel.
Ein derartiges lineares Element wird auch Flip-Chip-Druckachse genannt. Derartige Flip- Chip-Achsen können zur zeitgleichen oder nacheinander erfolgten Bestückung mehrerer Reihen auf dem Antennenweb 26 verwendet werden.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Übertragung einer Mehrzahl von Chips (6) von einem Wafer (1 ) auf ein Substrat, insbesondere ein Web (15), gekennzeichnet durch mindestens ein erstes Rad (2) oder mindestens eine erste Rolle zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen der Chips (6) an dessen/deren Außenumfang (3) mittels einer Rotationsbewegung (5) des ersten Rades oder der ersten Rolle.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein zweites Rad (10) oder mindestens eine zweite Rolle, das/die außen- umfangsseitig (12) die am Außenumfang (3) des ersten Rades (2)/der ersten Rolle angeordneten Chips (6) mittels einer Rotationsbewegung (11) aufeinanderfolgend aufnimmt, und auf einer einer ersten Oberfläche (8) mit Kontaktflächen (7) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (9) um 180°gedreht festhält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem zweiten Rad (10) oder der zweiten Rolle die Chips (6) aufeinanderfolgend auf dem Web (15) mittels eines kontinuierlichen Ablegevorganges ablegbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Rad (10)/die zweite Rolle vor der Ablage der Chips (6) auf dem Web (15) axial verschiebbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Räder (10a, 10b)/zwei zweite Rollen links- und rechtsseitig gegenüber der radialen Richtungsebene des ersten Rades (2)/der ersten Rolle verschiebbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rad (2)/der ersten Rolle jeder Chip (6) an seiner ersten Oberfläche (8) mittels jeweils einem vakuumisierend wirkenden ersten Element (4) befestigbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Rad (10)/der zweiten Rolle jeder Chip (6) an seiner zweiten Oberfläche (9) mittels jeweils einem vakuumisierend wirkenden zweiten Element (14; 14a; 14b) befestigbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vakuumisierend wirkenden zweiten Elemente (14; 14a; 14b) in radialer Richtung des Rades (10)/der Rolle verschiebbar und gegebenenfalls druckbeaufschlagbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die vakuumisierend wirkenden Elemente (14; 14a; 14b) um eine sich in radialer Rich- tung des Rades (10)/der Rolle erstreckende Achse drehbar gelagert sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Linearelement (22), das an einer Oberfläche (22a) eine Mehrzahl von reihenartig angeordneten vakuumisierend wirkende dritte Elemente (23) zur aufeinanderfolgenden Aufnahme der am Außenumfang (3) des ersten Rades(2)/der ersten Rolle angeordneten Chips (6) an ihrer zweiten Oberfläche (9) mittels einer Verschiebebewegung (24) in Längsrichtung des Linearelements (22).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem Linearelement (22) die Chips (6) aufeinanderfolgend oder zeitgleich auf dem Web (26) ablegbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die dritten vakuumisierend wirkenden Elemente (23) senkrecht zur Längsrichtung des Linearelements (22) verschiebbar und gegebenenfalls druckbeaufschlagbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10- 12, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten vakuumisierend wirkenden Elemente (23) um eine sich senkrecht zur Längsrichtung des Linearelements (22) erstreckende Achse drehbar gelagert sind.
14. Verfahren zum Übertragen einer Mehrzahl von Flip-Chips (6) von einem Wafer (1) auf ein Substrat, insbesondere ein Web (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (6) von mindestens einem ersten Rad (2) oder mindestens einer ersten Rolle an seinem/ihrem Außenumfang (3) mittels einer Rotationsbewegung (5) des
Rades (2)/der Rolle aufeinanderfolgend aufgenommen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (6) von dem ersten Rad (2)/der ersten Rolle auf einen Außenumfang (12) mindestens eines zweiten Rades (10)/mindestens einer zweiten Rolle übertragen werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Rad (10)/die zweite Rolle nach Übertragung der Chips (6) axial verschoben (21) wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Räder (10a, 10b)/zwei zweite Rollen nach Übertragung der Chips (6) in entgegengesetzter Richtung axial verschoben werden (21a, 21b).
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (6) von dem ersten Rad (2)/der ersten Rolle auf eine lineare Oberfläche (22a) eines Linearelementes (22) übertragen werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14- 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Chips (6) am Außenumfang (3) des ersten Rades (2)/der ersten Rolle mittels erster vakuumisierend wirkender Elemente (4) mit ihren ersten Oberflächen (8) gehalten werden und am Außenumfang (12) des (der) zweiten Rades (10) (Räder (10a, 1Ob)) der zweiten Rolle(n) mittels zweiter vakuumisierend wirkender Elemente (14; 14a; 14b) sowie an der linearen Oberfläche (22a) des Linearelementes (22) mittels dritter vakuumisierend wirkender Elemente (23) mit ihren zweiten Oberflächen (9) gehalten werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die vakuumisierend wirkende Elemente (4; 14; 14a; 14b; 23) die Chips (6) im kontaktfreien Bereich der Oberflächen (8, 9) der Chips (6) berühren.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-20, dadurch gekennzeichnet, dass das Web (15; 15a; 15b) kontinuierlich während eines Übertragens der Chips (6) vom zweiten Rad (10; 10a; 10b)/von der zweiten Rolle oder von dem Linearelement (22) auf das Web (15; 15a; 15b; 26) fortbewegt oder kurzzeitig angehalten wird.
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