WO2007096220A1 - Verfahren zum aufbringen und elektrischen kontaktieren von elektronischen bauteilen auf eine substratbahn - Google Patents

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WO2007096220A1
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contact
substrate strip
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Volker Brod
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    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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Definitions

  • the invention relates to a method for applying and electrically contacting first electronic components to a moving substrate web, wherein in one step the first components in succession, at least one row, the substrate web are supplied, and arranged in a further step on the first electronic components first contact pads with adjacently arranged on the substrate web second contact pads of second components are electrically connected, according to the preamble of claim 1.
  • a mechanical fixation of the chips on the module belt for example, by placement in a curing adhesive depot, which within a recess of the module belt is arranged take place.
  • a handling tool touches each chip during the assembly process and deposits it on the module tape while it is briefly stopped, so is moved step by step. Subsequently, the module belt is transported on for a next assembly step.
  • first and second contact pads are connected to each other with wires.
  • the wire bonding devices used for this purpose use previously detected position data of the first and second contact pads in their relative alignment with one another to lay thin gold or gold wires on the calculated connection paths between the contact pads and to attach them to the contact pads. For such a fastening operation, the wires are bonded to the pads, which in turn requires a short-term stop of the module band, since a bonding tip must be placed on the pad.
  • the first process step of depositing the chip on the module band and the second process step of electrically contacting the contact pads, as described above, proceed in succession.
  • the second process step is simultaneously carried out in another area of the module band. This requires a temporal coordination of the two process steps, since otherwise one of the process steps can not be completed.
  • FIG. 1 shows the production of chip card modules with a discontinuous substrate band course and with wire bond connection paths.
  • second contact pads 2, 3 are arranged on the left and right side of a centrally applied chip 4, wherein the second contact pads 2, 3 are associated with a second component not shown here.
  • the chip 4 is connected at first contact pads, which are not shown in detail in this illustration, by means of wires 5, 6 connected to the second contact pads 2, 3 by a wire bonding method.
  • first contact pads which are not shown in detail in this illustration
  • wires 5, 6 connected to the second contact pads 2, 3 by a wire bonding method.
  • a substrate strip can be mounted.
  • the first step of depositing the chip on the substrate tape and the second process step of electrically contacting with the second contact pads are summarized. Contacting via wire bonding is no longer necessary.
  • the positioning of the chips on the second contact pads must be performed with high precision. For this purpose, in turn, a short-term hold of the substrate strip is required.
  • FIG. 2 shows a production method for chip card modules or smart labels by means of the flip-chip method.
  • the substrate belt is moved discontinuously.
  • adhesive 13 is applied to antenna pads 19 a, 19 b of each antenna 18 by means of an adhesive application device.
  • a flip-chip 14 is applied by means of a flip-chip method 15 and the applied flip-chip 16 is heated by means of a heating source 17 in order to heat the conductive adhesive 13 arranged between the contact pads 19a, 19b of the antenna 18 and the inserted chip 16 and to create a lasting connection.
  • An essential point of the invention is that in a method for applying and electrically contacting first electronic components to a moving substrate web, a supply unit for feeding the first electronic components, - A -
  • a measuring device for measuring the orientations of the positioned first components relative to second contact pads and an application unit for applying an electrically conductive connection path between the first and second contact pads touch neither the components nor the contact pads.
  • this method in which the first components are fed one after the other, at least one row, to the substrate web, and in a further step the first contact pads arranged on the first electronic components are electrically connected to the second contact pads of the second components arranged adjacent to the substrate web be connected, due to the now no longer required discontinuous transport operation of the substrate web rapid production of transponders and smart card modules is possible.
  • this method according to the invention can be used for the production of any other product which consists of at least two electronic components with contact pads to be connected and which is produced on a substrate web.
  • the first electronic components which can be, for example, chips
  • the second contact pads which can be pads of antennas arranged on the substrate web, with upwardly directed first contact pads on the continuously moving substrate web in that they are in the free fall purposefully fall down.
  • the feed unit has a feed plane arranged at an angle to the substrate web, to which the first components are successively fed obliquely downwards to the surface of the substrate web. Each component falls onto the surface of the substrate web in free fall after reaching one end of the feed plane, leaving the feed plane.
  • a Scrissairinnenmaschine with integrated feed plane which is funnel-like, can be used. An acceleration of the components to the substrate web towards a predeterminable time leads to a targeted ejection of the chips from the feed plane and thus a targeted placement on the substrate web.
  • the application unit has at least one nozzle-like element for spraying or applying an electrically conductive ink liquid or an electrically conductive paste.
  • This ink liquid or paste is sprayed along a path of the connection path with a spacing from the contact pads such that no contact takes place between the nozzle-like elements or any other part of the application unit with the contact pads or the components.
  • the lead ink or conductive paste is dried as quickly as possible in a subsequent step by means of an opening through which the substrate web passes, a stationary UV lamp and / or a UV laser.
  • a paste by means of the application unit in each case one of the first and a second contact pad associated therewith covering and connecting with a spacing of the applicator is applied to the contact pads as the first layer.
  • a chemical conversion process is effected along the course of the connection path in the surface of the first layer.
  • a second electrically conductive layer is applied along the Kauswegverlaufes on the first layer to produce the actual electrically conductive connection path.
  • the optical measuring device preferably performs measurements during a stroboscopic flash on a selected first component and surrounding second contact pads to determine their alignment with each other. In this way, a selected first component can always be selected to be selected while the substrate web moves continuously. After an evaluation of the recorded image data that has taken place, the probable position of the intended connection paths between the first and second contact pads, wherein the second contact pads can be represented as a circuit trace, can be calculated. This computed data is then used to plot the connection paths or manufacture thereof to control the alignment and displacement of the application unit, if necessary, and the amount of material required to create the connection paths.
  • the second contact pads which may for example be associated with antennas, can be applied either before the first components are fed onto the substrate web or after they have been fed onto the substrate web.
  • FIG. 1 shows a schematic device representation of a manufacturing method for chip card modules with discontinuously operated substrate strip according to the prior art
  • FIG. 2 shows, in a schematic device representation, a production method for chip card modules or smart labels with a flip chip
  • FIG. 3 shows, in a schematic device representation, a method for applying and contacting chips on a substrate web according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows, in a schematic device representation, a method for applying and contacting chips on the substrate web according to a second embodiment of the invention.
  • Figures 1 and 2 have already been described as belonging to the prior art representations in the introduction to the description.
  • FIG. 3 shows, in a schematic device-side view, a method for applying and contacting chips on a substrate web according to a first embodiment of the invention.
  • a plurality of spaced-apart contact pads 23 are disposed on a substrate web 20 which moves continuously from left to right along an arrow 24 and which is unwound from a first roller 21 and then wound on a second roller 22
  • Antennas for the production of transponders, which are not shown here, can be assigned here.
  • the feeding step is represented by the reference numeral 26.
  • the vibratory channel 27 ensures that an optimized position is produced near above the substrate web surface.
  • any other similar acting device that forms a reservoir of chips and accelerates the chip at a particular trigger time toward the substrate may be used. The on the
  • Substrate web subsequently placed chip is fixed by a suitable manner so that its first contact pads face up.
  • An optical measuring device for example a camera 29 with a stroboscopic light flash device connected thereto, performs a measurement of the alignment of the first contact pads and the second contact pads 23, without the substrate web 20 having to be stopped for this purpose.
  • a subsequent evaluation of the measured image data leads to a determination of the intended position or orientation of connection paths between the first and the second contact pads.
  • This step of measuring and evaluating a chip 31 arranged on the substrate web is represented by the reference numeral 30.
  • a first and a second nozzle 32 a and 32 b arranged in a distance to the contact pads and the substrate web above the substrate web to apply a conductive ink or a conductive paste without touching the underlying components.
  • Such application of the conductive ink or conductive paste is along the previously calculated communication paths to provide electrically conductive communication paths 33a and 33b between the first and second contact pads.
  • FIG. 4 the inventive method is shown in a schematic device representation according to a second embodiment of the invention. Identical and equivalent components and method steps are provided with the same reference numerals.
  • the second embodiment shown in FIG. 4 differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that instead of an applied jet system, in a step 35 structuring takes place by means of a laser beam 35a of the previously applied first layer, shown schematically here.
  • Such structuring proceeds along previously calculated connection paths between the first and second contact pads 23 and allows subsequent application of a conductive paste to provide a second conductive layer in the substrate Area of pre-structured connection pathways. As a result, electrically conductive connection paths 34a and 34b are created.
  • activation of the contacting by means of the laser 35a can be effected by means of a conversion process taking place on the surface of a layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von ersten elektronischen Bauteilen (31) auf eine sich fortbewegende Substratbahn (20), wobei in einem Schritt (26) die ersten Bauteile (31) hintereinander, mindestens einreihig, der Substratbahn (20) zugeführt werden, und in einem weiteren Schritt (32, 35) auf den ersten elektronisehen Bauteilen (31) angeordnete erste Kontaktanschlussflächen mit daneben auf der Substratbahn (20) angeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen (23) zweiter Bauteile elektrisch verbunden werden, wobei: die Substratbahn (20) sich kontinuierlich fortbewegt (24), während das erste elektronische Bauteil (31) von einer Zuführeinheit (25, 27) kommend, frei fallend auf einer vorbestimmten Position an einer Oberfläche der Substratbahn (20) auftrifft, die Ausrichtung der positionierten ersten Bauteile (31) relativ zu den zweiten Kontaktanschlussflächen (23) mittels einer optischen Messeinrichtung (29) vermessen werden (30), aus den daraus resultierenden Messergebnissen vorzubestimmende Positionen von elektrisch leitfähigen Verbindungswegen (33a, 33b; 34a, 34b) zwischen den ersten und den ihnen zugeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen (23) berechnet werden, und die elektrisch leitfähigen Verbindungswege (33a, 33b; 34a, 34b) mittels mindestens einer gegenüber den Kontaktanschlussflächen (23) beabstandeten ein Leitfluid auftragende Auftrageeinheit (32a) erzeugt werden (32), wobei die Zuführeinheit (26) die Messeinrichtung (29) und die Auftrageeinheit (32a) während des gesamten Verfahrensablaufes die Substratbahn (20), die Bauteile (31) und die Kontaktanschlussflächen (23) nicht berühren.

Description

Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von elektronischen Bauteilen auf eine Substratbahn
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von ersten elektronischen Bauteilen auf eine sich fortbewegende Substratbahn, wobei in einem Schritt die ersten Bauteile hintereinander, mindestens einreihig, der Substratbahn zugeführt werden, und in einem weiteren Schritt auf den ersten elektronischen Bauteilen angeordnete erste Kontaktanschlussflächen mit daneben auf der Substratbahn angeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen zweiter Bauteile elektrisch verbunden werden, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Verfahren zur schnellen Montage von elektronischen Bauteilen einschließlich derer elektrischer Kontaktierung mit Kontaktanschlussflächen auf einer Substratbahn sind häufig aus dem Bereich der Herstellung von Chipkartenmodulen bekannt. Hierbei werden auf einem sogenannten Modulband elektronische Chips mit ersten Kontaktanschlussflächen angeordnet, wobei diese elektronischen Chips mit nach oben weisenden Kontaktanschlussflächen zwischen reihenartig ausgebildeten leiterzugähnlichen zweiten Kontaktanschlussflächen, die bereits auf dem Modulband angeordnet sind, positioniert werden. Mittels eines Kamerasystems werden als Zwischenschritt die richtigen Positionsdaten des zu positionierenden elektronischen Chips auf dem Modulband vor dessen Positionierung erfasst. Anschließend werden die Chips mittels eines Handhabungswerkzeuges montiert.
Eine mechanische Fixierung der Chips auf dem Modulband kann beispielsweise durch Ablage in ein aushärtendes Klebstoffdepot, welches innerhalb einer Vertiefung des Modulbandes angeordnet ist, erfolgen. Ein derartiges Handhabungswerkzeug berührt jeden Chip während des Montagevorganges und legt ihn auf dem Modulband ab, während dieses kurzzeitig angehalten wird, also schrittweise fortbewegt wird. Anschließend wird das Modulband für einen nächsten Montageschritt weitertransportiert.
Um eine Kontaktierung zwischen den ersten und zweiten Kontaktanschlussflächen zu erreichen, werden diese Anschlussflächen mit Drähten miteinander verbunden. Die hierfür verwendeten Drahtbond-Einrichtungen benutzen zuvor erfasste Positionsdaten der ersten und zweiten Kontaktanschlussflächen in ihrer relativen Ausrichtung zueinander, um dünne GoId- oder Aluminiumdrähte auf den berechneten Verbindungsstrecken zwischen den Kontaktanschlussflächen zu verlegen und auf den Kontaktanschlussflächen zu befestigen. Für einen derartigen Befestigungsvorgang werden die Drähte auf die Anschlussflächen aufgebondet, welches wiederum ein kurzzeitiges Anhalten des Modulbandes erfordert, da eine Bondspitze auf die Anschlussfläche aufgesetzt werden muss.
In der Regel laufen der erste Prozessschritt des Aufbringens des Chips auf dem Modulband und der zweite Prozessschritt des elektrischen Kontaktierens der Kontaktanschlussflächen, wie oben beschrieben, nacheinander ab. Im besten Fall wird während eines für den ersten Prozessschritt erforderlichen kurzzeitigen Stopps des Modulbandes gleichzeitig der zweite Prozessschritt in einem anderen Bereich des Modulbandes durchgeführt. Dies erfordert eine zeitliche Aufeinanderabstimmung der beiden Prozessschritte, da ansonsten einer der Prozessschritte nicht zu Ende geführt werden kann.
In Fig. 1 ist die Herstellung von Chipkartenmodulen mit diskontinuierlichem Substratbandver- lauf und mit Drahtbond-Verbindungswegen dargestellt. Auf einem Substratband 1 sind zweite Kontaktanschlussflächen 2, 3 links- und rechtsseitig eines mittig aufgebrachten Chips 4 angeordnet, wobei die zweiten Kontaktanschlussflächen 2, 3 einem hier nicht näher dargestellten zweiten Bauteil zugeordnet sind.
Der Chip 4 wird an ersten Kontaktanschlussflächen, die in dieser Darstellung nicht näher wiedergegeben sind, mittels Drähten 5, 6 mit den zweiten Kontaktanschlussflächen 2, 3 durch ein Drahtbond-Verfahren verbunden. Aus dem Bereich der Chipkartenmodul- und Smart-Label-Herstellung ist bekannt, dass im Rahmen der Flip-Chip-Verfahren ein Chip mit unterseitig angeordneten ersten Kontaktanschlussflächen direkt auf die leiterzugartigen zweiten Kontaktanschlussflächen, welche in der Regel einer Antenne oder einem sonstigen zweiten elektronischen Bauteil zugeordnet sind, eines Substratbandes montiert werden können. In diesem Fall werden der erste Schritt des Aufbringens des Chips auf dem Substratband und der zweite Prozessschritt des elektrischen Kontaktierens mit den zweiten Kontaktanschlussflächen zusammengefasst. Eine Kontaktie- rung mittels Drahtbonding entfällt. Allerdings muss bei einem derartigen Herstellungsverfahren die Positionierung der Chips auf den zweiten Kontaktanschlussflächen mit einer hohen Präzision durchgeführt werden. Hierfür ist wiederum ein kurzzeitiger Halt des Substratbandes erforderlich.
In Fig. 2 ist ein Herstellungsverfahren für Chipkartenmodule oder Smart Labels mittels dem Flip-Chip-Verfahren wiedergegeben. Wiederum wird das Substratband diskontinuierlich fort- bewegt. Auf einem Substratband 10, welches mit Antennen 1 1 bestückt ist, wird mittels einer Klebstoffauftrageeinrichtung 12 Klebstoff 13 auf Antennenanschlussflächen 19a, 19b von jeder Antenne 18 aufgetragen. Anschließend wird mittels eines Flip-Chip-Verfahrens 15 ein Flip-Chip 14 aufgetragen und der aufgetragene Flip-Chip 16 mittels einer Erwärmungsquelle 17 erwärmt, um den zwischen den Kontaktanschlussflächen 19a, 19b der Antenne 18 und dem eingesetzten Chip 16 angeordneten Leitkleber 13 zu erwärmen und eine dauerhafte Verbindung zu schaffen.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen und elektronischen Kontaktieren von ersten elektronischen Bauteilen auf einem sich fortbewegenden Substratband zur Verfügung zu stellen, bei welchem sowohl der Aufbrin- gungs- als auch der Kontaktierungsvorgang und somit der gesamte Herstellungsvorgang für die Herstellung von Chipkartenmodulen oder Smart Labels keinen Zwischenstopp der Substratband erfordert und somit das gesamte Verfahren schnell durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einem Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von ersten elektronischen Bauteilen auf eine sich fortbewegende Substratbahn eine Zuführeinheit zum Zuführen der ersten elektronischen Bauteile, - A -
eine Messeinrichtung zum Vermessen der Ausrichtungen der positionierten ersten Bauteile relativ zu zweiten Kontaktanschlussflächen und eine Auftrageeinheit zum Auftragen eines elektrisch leitfähigen Verbindungsweges zwischen den ersten und zweiten Kontaktanschlussflächen weder die Bauteile noch die Kontaktanschlussflächen berühren. Dies wird dadurch erreicht, dass, während sich die Substratbahn kontinuierlich fortbewegt, das erste elektronische Bauteil von der Zuführeinheit kommend, freifallend auf einer vorbestimmten Position an einer Oberfläche der Substratbahn auftrifft, die Ausrichtung der positionierten ersten Bauteile relativ zu den zweiten Kontaktanschlussflächen mittels der optischen Messeinrichtung vermessen werden, aus den daraus resultierenden Messergebnissen vorzube- stimmende Positionen von den elektrisch leitfähigen Verbindungswegen zwischen den ersten und den ihnen zugeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen berechnet werden und die elektrisch leitfähigen Verbindungswege mittels mindestens der gegenüber den Kontaktanschlussflächen beabstandeten ein Leitfluid auftragenden Auftrageeinheit erzeugt werden.
Bei einem derartigen Verfahren, in dem in einem Schritt die ersten Bauteile hintereinander, mindestens einreihig, der Substratbahn zugeführt werden, und in einem weiteren Schritt die auf den ersten elektronischen Bauteilen angeordneten ersten Kontaktanschlussflächen mit den daneben auf der Substratbahn angeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen der zweiten Bauteile elektrisch verbunden werden, ist aufgrund des nun nicht mehr erforderli- chen diskontinuierlichen Transportbetriebs der Substratbahn eine schnelle Herstellung von Transpondern und Chipkartenmodulen möglich. Selbstverständlich kann dieses erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung von jedem anderen Produkt, welches aus mindestens zwei elektronischen Bauteilen mit zu verbindenden Kontaktanschlussflächen besteht und auf einer Substratbahn hergestellt wird, verwendet werden.
Die ersten elektronischen Bauteile, bei denen es sich beispielsweise um Chips handeln kann, werden zwischen den zweiten Kontaktanschlussflächen, die Anschlussflächen von auf der Substratbahn angeordneten Antennen sein können, mit nach oben gerichteten ersten Kontaktanschlussflächen auf der sich kontinuierlich fortbewegenden Substratbahn dadurch platziert, dass sie im freien Fall zielgerichtet nach unten fallen. Hierfür weist die Zuführeinheit eine in einem Winkel zu der Substratbahn angeordnete Zuführebene auf, auf weicher die ersten Bauteile sukzessive nach schräg unten der Oberfläche der Substratbahn zugeführt werden. Jedes Bauteil fällt nach Erreichen eines Endes der Zuführebene, die Zuführebene verlassend, auf die Oberfläche der Substratbahn im freien Fall. Um die ersten Bauteile vor Erreichen des Endes der Zuführebene mittels einer Ausrichteinrichtung ausgerichtet zu bekommen, kann eine Schütteirinneneinheit mit integrierter Zuführebene, welche trichterartig ausgebildet ist, verwendet werden. Eine Beschleunigung der Bau- teile zur Substratbahn hin zu einem vorbestimmbaren Zeitpunkt führt zu einem zielgerichteten Abwerfen der Chips von der Zuführebene und damit eine zielgerichtete Platzierung auf der Substratbahn.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auftrageeinheit mindestens ein dü- senartiges Element zum Aufspritzen bzw. Auftragen einer elektrisch leitfähigen Tintenflüssigkeit oder einer elektrisch leitfähigen Paste auf. Dieses Tintenflüssigkeit oder Paste wird entlang eines Verlaufs des Verbindungsweges mit einer Beabstandung gegenüber den Kontaktanschlussflächen derart aufgespritzt, dass keine Berührung zwischen den düsenartigen Elementen oder einem sonstigen Teil der Auftrageeinheit mit den Kontaktanschlussflächen oder den Bauteilen stattfindet. Hierdurch wird kein kurzzeitiges Anhalten des sich kontinuierlich fortbewegenden Substratbandes erforderlich.
Die Leittinte oder die Leitpaste wird in einem sich anschließenden Schritt mittels eines O- fens, den die Substratbahn durchläuft, einer stationären UV-Lampe und/oder eines UV- Lasers möglichst schnell getrocknet.
Alternativ oder zusätzlich wird eine Paste mittels der Auftrageeinheit jeweils eine der ersten und eine ihr zugeordnete zweite Kontaktanschlussfläche abdeckend und verbindend mit einer Beabstandung der Auftrageeinheit zu den Kontaktanschlussflächen als erste Schicht aufgetragen. Anschließend wird mittels mindestens eines Lasers ein chemischer Umwand- lungsprozess entlang des Verlaufs des Verbindungsweges in der Oberfläche der ersten Schicht bewirkt. Abschließend wird eine zweite elektrisch leitende Schicht entlang des Verbindungswegverlaufes auf die erste Schicht aufgetragen, um den eigentlichen elektrisch leitfähigen Verbindungsweg zu erzeugen.
Die optische Messeinrichtung führt vorzugsweise während eines Stroboskop-Lichtblitzes Messungen an einem ausgewählten ersten Bauteil und ihm umgebenden zweiten Kontaktanschlussflächen durch, um deren Ausrichtung zueinander festzustellen. Auf diese Weise kann immer ein ausgewähltes erstes Bauteil ausgewählt vermessen werden, während sich die Substratbahn kontinuierlich fortbewegt. Nach einer stattgefundenen Auswertung der aufgenommen Bilddaten kann die voraussichtliche Lage der beabsichtigten Verbindungswege zwischen ersten und zweiten Kontaktanschlussflächen, wobei die zweiten Kontaktanschlussflächen als Leiterzug dargestellt sein können, berechnet werden. Diese berechneten Daten werden dann zur Auftragung der Verbindungswege bzw. deren Herstellung verwendet, um die Ausrichtung und das Verschieben der Auftrageeinheit, sofern erforderlich, und die Menge des Materials, welche für die Erzeugung der Verbindungswege erforderlich ist, zu steuern.
Die zweiten Kontaktanschlussflächen, welche zum Beispiel Antennen zugeordnet sein kön- nen, können entweder vor der Zuführung der ersten Bauteile auf der Substratbahn oder nach deren Zuführung auf die Substratbahn aufgetragen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen vorrichtungsmäßigen Darstellung ein Herstellungsverfahren für Chipkartenmodule mit diskontinuierlich betriebenen Substratband gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 in einer schematischen vorrichtungsmäßigen Darstellung ein Herstellungs- verfahren für Chipkartenmodule oder Smart Labels mit einem Flip-Chip-
Verfahren gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 in einer schematischen vorrichtungsmäßigen Darstellung ein Verfahren zum Aufbringen und Kontaktieren von Chips auf einer Substratbahn gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 4 in einer schematischen vorrichtungsmäßigen Darstellung ein Verfahren zum Aufbringen und Kontaktieren von Chips auf der Substratbahn gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 1 und 2 sind bereits als zum Stand der Technik gehörende Darstellungen in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen vorrichtungsmäßigen seitlichen Darstellung ein Verfahren zum Aufbringen und Kontaktieren von Chips auf eine Substratbahn gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Darstellung ist auf einer Substratbahn 20, die sich entlang eines Pfeils 24 kontinuierlich von links nach rechts fortbewegt und die von einer ersten Rolle 21 abgewickelt und dann auf einer zweiten Rolle 22 aufgewickelt wird, eine Vielzahl von voneinander beabstandete Kontaktanschlussflächen 23 angeordnet, die einzelnen hier nicht näher dargestellten Antennen zur Herstellung von Transpondern zugeordnet sein können.
Eine Zuführebene 25, die schräg zu der Substratbahn 20 mit einem Winkel α angeordnet ist, führt in einer trichterförmigen Schüttelrinne 27 entlang der Pfeilrichtung 28 einzelne Chips 31 der Substratbahn 20 zu. Diese Chips werden in den zwischen den Kontaktanschlussflächen 23 bestehenden Zwischenräumen durch freien Fall zielgerichtet platziert. Hierfür können die Chips im Endbereich, also im unteren Bereich der Zuführebene 25 kurzzeitig beschleunigt werden. Dies findet nahe oberhalb der Substratbahnoberfläche statt. Der Zuführschritt wird durch das Bezugszeichen 26 wiedergegeben.
Aufgrund der extrem geringen Eigenmasse der Chips 25 kann deren Trägheit und damit zusammenhängende Trägheitskräfte vernachlässigt werden, sodass der Chip 31 unverzüglich nach dem stattgefundenem Beschleunigungsvorgang von der sich kontinuierlich bewegen- den Substratbahn 20 mitgenommen wird.
Die Schüttelrinne 27 sorgt dafür, dass eine optimierte Position nahe oberhalb der Substratbahnoberfläche hergestellt wird. Selbstverständlich kann jede andere ähnlich wirkende Vorrichtung, welche ein Reservoir für Chips bildet und den Chip zu einem bestimmten Trigger- Zeitpunkt in Richtung auf das Substrat hin beschleunigt, verwendet werden. Der auf der
Substratbahn anschließend platzierte Chip wird durch geeignete Weise so fixiert, dass seine ersten Kontaktanschlussflächen nach oben zeigen. Eine optische Messeinrichtung, beispielsweise eine Kamera 29 mit einer damit verbundenen Stroboskop-Lichtblitzeinrichtung, führt eine Vermessung der Ausrichtung der ersten Kontaktanschlussflächen und der zweiten Kontaktanschlussflächen 23 durch, ohne dass hierfür die Substratbahn 20 gestoppt werden muss. Eine sich anschließende Auswertung der gemes- senen Bilddaten führt zu einer Bestimmung der vorgesehenen Lage bzw. Ausrichtung von Verbindungswegen zwischen den ersten und den zweiten Kontaktanschlussflächen. Dieser Schritt des Vermessens und Auswertens eines auf der Substratbahn angeordneten Chips 31 wird durch das Bezugszeichen 30 wiedergegeben.
In einem Schritt 32 wird mittels eines sogenannten Jet-Systems eine erste und eine zweite Düse 32 a und 32b in einer Beabstandung zu den Kontaktanschlussflächen und der Substratbahn oberhalb der Substratbahn angeordnet, um eine Leittinte oder eine Leitpaste ohne Berührung der darunterliegenden Bauteile aufzutragen. Eine derartige Auftragung der Leittinte oder Leitpaste erfolgt entlang der zuvor berechneten Verbindungswege, um elektrisch leitfähige Verbindungswege 33a und 33b zwischen den ersten und den zweiten Kontaktanschlussflächen zu schaffen.
Somit liegen fertig ausgebildete Chipkartenmodule bzw. Transponder mit erfolgtem berührungslosem Aufbringen von Chips, erfolgtem berührungslosem Vermessen und erfolgtem berührungslosem Kontaktieren der Kontaktanschlussflächen vor.
In Fig. 4 wird gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen vorrichtungsmäßigen Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren wiedergegeben. Gleiche und gleichbedeutende Bauteile und Verfahrensschritte sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 4 wiedergegebene zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsform darin, dass anstelle eines angewendeten Jet-Systems in einem Schritt 35 eine Strukturierung mittels eines hier schematisch dargestellten Laser- Strahls 35a der zuvor aufgetragenen ersten Schicht stattfindet.
Eine derartige Strukturierung verläuft entlang von zuvor berechneten Verbindungswegen zwischen den ersten und zweiten Kontaktanschlussflächen 23 und ermöglicht eine nachträgliche Auftragung einer leitfähigen Paste zur Schaffung einer zweiten leitfähigen Schicht im Bereich der vorstrukturierten Verbindungswegverläufe. Hierdurch werden elektrisch leitfähige Verbindungswege 34a und 34b geschaffen.
Zusätzlich und alternativ kann mittels des Lasers 35a eine Aktivierung der Kontaktierung durch einen an der Oberfläche einer Schicht hierdurch stattfindenden Umwandlungsprozess bewirkt werden.
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 Substratbahn
2, 3 zweite Kontaktanschlussflächen
4 Chip
5, 6 Drähte
10 Substratbahn
1 1 Antennen
12 Klebstoffauftrageeinrichtung
13 Klebstoff
14 Chip
15 Flip-Chip-Bewegungsrichtung
16 abgelegter Chip
17 Erwärmungseinrichtung
18 Antenne
19a, 19b Antennenanschlussflächen
20 Substratbahn
21 Abwickelrolle
22 Aufwickelrolle
23 zweite Kontaktanschlussflächen
24 Bewegungsrichtung der Substratbahn
25 Zuführebene
26 Schritt des Zuführens Schütteltrichter
Bewegungsrichtung optische Messeinrichtung
Schritt des Vermessens
Chips a, 32b Düsen
Schritt des Auftragens von Leittinte/Leitpaste a, 33b Verbindungswege a, 34b Verbi n d u ng sweg e
Schritt der Strukturierung a Laser

Claims

Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von elektronischen Bauteilen auf eine SubstratbahnPatentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen und elektrischen Kontaktieren von ersten elektronischen Bauteilen (31) auf eine sich fortbewegende Substratbahn (20), wobei in einem Schritt (26) die ersten Bauteile (31 ) hintereinander, mindestens einreihig, der Substratbahn
(20) zugeführt werden, und in einem weiteren Schritt (32, 35) auf den ersten elektronischen Bauteilen (31) angeordnete erste Kontaktanschlussflächen mit daneben auf der Substratbahn (20) angeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen (23) zweiter Bauteile elektrisch verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Substratbahn (20) sich kontinuierlich fortbewegt (24), während das erste elektronische Bauteil (31 ) von einer Zuführeinheit (25, 27) kommend, frei fallend auf einer vorbestimmten Position an einer Oberfläche der Substratbahn (20) auftrifft,
- die Ausrichtung der positionierten ersten Bauteile (31) relativ zu den zweiten Kon- taktanschlussflächen (23) mittels einer optischen Messeinrichtung (29) vermessen werden (30),
- aus den daraus resultierenden Messergebnissen vorzubestimmende Positionen von elektrisch leitfähigen Verbindungswegen (33a, 33b; 34a, 34b) zwischen den ersten und den ihnen zugeordneten zweiten Kontaktanschlussflächen (23) berechnet wer- den, und
- die elektrisch leitfähigen Verbindungswege (33a, 33b; 34a, 34b) mittels mindestens einer gegenüber den Kontaktanschlussflächen (23) beabstandeten ein Leitfluid auftragende Auftrageeinheit (32a) erzeugt werden (32), wobei die Zuführeinheit (26) die Messeinrichtung (29) und die Auftrageeinheit (32a) während des gesamten Verfah- rensablaufes die Substratbahn (20), die Bauteile (31) und die Kontaktanschlussflächen (23) nicht berühren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein düsenartiges Element (32a) der Auftrageeinheit eine elektrisch leitfä- hige Tintenflüssigkeit oder eine elektrisch leitfähige Paste dem Verlauf des Verbindungsweges (33a, 33b) entlang mit einem Abstand zu den Kontaktanschlussflächen (23) aufgespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leittinte oder die Leitpaste in einem sich anschließenden Schritt mittels eines O- fens, den die Substratbahn (20) durchläuft, einer stationären UV-Lampe und/oder eines UV-Lasers getrocknet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Paste mittels der Auftrageeinheit jeweils eine der ersten und eine ihr zugeordnete zweite Kontaktanschlussfläche (23) abdeckend und verbindend mit einem Ab- stand der Auftrageeinheit zu den Kontaktanschlussflächen (23) als erste Schicht aufgetragen wird,
- mindestens ein Laser (35a) entlang dem Verlauf des Verbindungsweges (34a, 34b) einen chemischen Umwandlungsprozess der Oberfläche der ersten Schicht bewirkt (35) und - eine zweite elektrisch leitende Schicht entlang den Verbindungswegen (34a, 34b) aufgetragen wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinheit (25, 27) eine in einem Winkel (α) zu der Substratbahn (20) angeordnete Zuführebene (25) umfasst, aufweicher die ersten Bauteile (31) sukzessive nach schräg unten der Oberfläche der Substratbahn (20) zugeführt werden, wobei jedes Bauteil (31) nach Erreichen eines Endes der Zuführebene (25) die Zuführebene verlassend auf die Oberfläche der Substratbahn (20) im freien Fall fällt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bauteile (31 ) vor Erreichen des Endes der Zuführebene (25) mittels einer Ausrichteinrichtung (27) ausgerichtet und anschließend zu einem vorbestimmbaren Zeitpunkt zur Substratbahn (20) hin beschleunigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung eine Schütteirinneneinheit (27) mit integrierter Zuführebene (25) ist.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messeinrichtung (29) während eines Stroboskop-Lichtblitzes Messungen an einem ausgewählten ersten Bauteil (31) und ihm umgebenden zweiten Kontaktanschlussflächen (23) durchführt.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontaktanschlussflächen (23) vor der Zuführung (26) der ersten Bauteile (31) auf die Substratbahn (20) aufgetragen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontaktanschlussflächen (23) nach der Zuführung (26) der ersten Bauteile (31) auf die Substratbahn (20) aufgetragen werden.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bauteile Chips (31) sind.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Bauteile Antennen, vorzugsweise Transponderantennen sind.
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