WO2020078740A1 - Haftstempel und verfahren zum transfer fehlender halbleiterchips - Google Patents
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Definitions
- a postmark is given.
- a method for transferring missing semiconductor chips in a predetermined pattern is to be arranged on a carrier
- An adhesive stamp enables the simultaneous transfer of a large number of semiconductor chips from a source carrier to a target carrier. In this way, a large number of components can be manufactured in a composite, in which the target carrier with the semiconductor chips mounted on it in a later stage
- the semiconductor chips can be LEDs, for example, in particular in a small design - so-called pLEDs.
- the simultaneous transfer of is also possible for components with a large number of semiconductor chips mounted on them, such as displays with a large number of LEDs
- the described simultaneous transfer is also referred to as a parallel transfer.
- Carrier substrate is inexpensive and time-saving. It is desirable that the parallel recording of the
- Target substrate is controlled and done reliably. However, even with a 99.9% successful transfer of pLEDs to a target substrate for a display, several thousand pLEDs are subsequently defective and require a selective repair mechanism in order to remove the defective ones as well to replace or supplement any missing yLEDs.
- a conventional parallel transfer of semiconductor chips by means of a polymer adhesive stamp makes it possible, on the one hand, to compensate for smaller particles and surface roughness and thus allows the semiconductor chips to be picked up relatively reliably.
- liability is assumed by means of Van der Waals forces. The detachment of the semiconductor chip is brought about by shear forces, by a lateral movement of the adhesive stamp after the semiconductor chips have been placed on the target carrier or by stronger forces due to a
- Adhesive on which the semiconductor chip is placed and which connects it to the target carrier Adhesive on which the semiconductor chip is placed and which connects it to the target carrier.
- the transfer process at the time of admission is only determined by liability forces and therefore has the disadvantage that the liability on the adhesive stamp cannot be selectively switched on and off during the transfer process. Furthermore is a
- the adhesive stamp for transferring semiconductor chips has a plurality of variable-length stamp bodies arranged in an array, each stamp body having one
- the adhesive stamp enables the simultaneous reception and storage of a large number of semiconductor chips in a predetermined pattern corresponding to the array
- the array corresponds in such a way that a stamp body in the given pattern of each position
- the stamp body can have a base-like design with the adhesive surface on the head region.
- the head area faces the semiconductor chips during the transfer.
- a foot area faces away from the semiconductor chips during the transfer.
- the adhesive surface is suitable for a semiconductor chip
- Dimension corresponds to that of the semiconductor chip or is larger.
- Their diameter or edge length can range from 3 to 300 microns.
- a first electrode is arranged in the head region of the adhesive stamp, to which a charge can be applied, the polarity of which can be changed.
- the Electrode in the area of the adhesive surface allowed by means of
- Electrostatics switch the direct adhesive force on and off and thus pick up, hold and put down an advantageously precharged semiconductor chip.
- the length of the stamp body between head and foot can be changed depending on the charges applied to the first and second electrodes.
- any punch body can be inserted in the array.
- any pattern of defective semiconductor chips can be specifically corrected by means of a transfer step, that is to say removed and replaced, since only these are not
- the adhesive surface is in one version from a
- Rest position can be moved into a position closer to the foot area when charges are present on the first and second electrodes
- the adhesive surface back to its rest position. The same can be the case if the same charges are present.
- the adhesive surface is in one version from a
- the change in length can be achieved by the
- Stamp body is formed from an elastic material that can be stretched and / or shortened from a predetermined shape in the rest position by the loading forces.
- the elastic material is arranged between the first and the second electrode. Without force, it returns to its specified shape.
- Stamp body conceivable with a plurality of elements which can be retracted into one another or displaced relative to one another.
- the stamp body has an electrically insulating material and the first and second electrodes are electrically insulated from one another, so that a charge flow between the electrodes is prevented.
- the first electrode can be arranged as an electrically conductive layer on a surface of the head region, and the second electrode can be arranged as an electrically conductive layer on a surface of the foot region.
- the first and / or the second electrode as an electrically conductive layer in the interior of the head or
- Be foot area arranged Such an embodiment can be achieved, for example, by potting the electrodes with the
- the stamp body has a polymer or is formed from a polymer.
- the stamp body particularly preferably has a silicone or is formed from a silicone.
- the stamp body has polydimethylsiloxane (PDMS) or is formed from PDMS.
- PDMS is usually transparent, chemically inert and has a high elasticity.
- the stamp body can have a transparent, electrically insulating material or is made of one
- transparent means that an element designated in this way is transmissive for at least 80%, preferably for at least 85% and particularly preferably for at least 90% of radiated electromagnetic radiation of a certain wavelength range.
- the stamp body is particularly preferably transparent to visible light. Such a transparent stamp body permits the visual adjustment of the adhesive stamp also from the side facing away from the adhesive surfaces through the stamp body.
- the stamp body has a MEMS component, advantageously a MEMS actuator.
- MEMS is the abbreviation of the English term
- Microelectromechanical system that is to say micro-electro-mechanical system, also referred to as microsystem for short. It can be one or more sensors or actuators and one
- Control electronics include on a substrate.
- the described embodiments of the adhesive stamp can be used in a method for transferring missing semiconductor chips in a predetermined pattern of semiconductor chips to be arranged on a carrier.
- the method comprises picking up and depositing the missing semiconductor chips on the carrier by means of an adhesive stamp with a plurality of variable-length stamp bodies arranged in an array that corresponds to the predetermined pattern
- Adhesive surfaces the non-adhesive surfaces
- This process is a transfer step in one
- Transfer step which can be referred to as population transfer, is carried out.
- population transfer the large number of semiconductor chips should be transferred in the specified pattern.
- Stamp bodies are arranged in one plane around a
- stamp bodies which correspond to an occupied position in the predetermined pattern
- stamp bodies which correspond to a free position accept a still missing semiconductor chip.
- the position of the adhesive surfaces that accommodate the missing semiconductor chips in the array corresponds to the position of the missing semiconductor chips in the given pattern.
- the method can also be faulty after detection
- Semiconductor chips are used in the specified pattern and their inclusion and removal by means of an adhesive stamp.
- the adhesive surfaces that do not hold semiconductor chips are compared to the adhesive surfaces that contain the faulty ones
- any defective areas can be specifically corrected in a parallel transfer step in the repair mode, which reduces the total costs
- the stamp bodies of the adhesive surfaces which are not intended to accommodate semiconductor chips, are retracted by applying charges of different polarities to the first and second electrodes of the stamp bodies.
- the stamp bodies are advantageously located on the first and second electrodes Should accept semiconductor chips, charges of the same polarity, so that on the one hand these stamp bodies have an extended position and on the other hand the adhesion is supported by the charge.
- the semiconductor chip is placed on a carrier.
- a charge is applied to the first electrode, the polarity of which is different from the charge applied to the first electrode in the depositing step
- the semiconductor chip can be charged, for example by incidence of light, that it has a polarity opposite to the first electrode.
- the liability that can be set by the load enables better control of the pick-up and drop-off process.
- the control of liability by electrostatics described above enlarges the process window for the pick-and-place transfer.
- FIG. 1 schematically shows an exemplary embodiment of an adhesive stamp 30.
- Figure 2 shows schematically a transfer of a
- Figure 3 shows a top view of a predetermined pattern of semiconductor chips on the target carrier.
- FIG. 4 shows the adhesive stamp described in FIG. 1 in a repair mode.
- Figure 5 shows an alternative embodiment of a stick in repair mode.
- FIG. 6 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of an adhesive stamp.
- Figure 1 shows schematically an embodiment of a
- Adhesive stamp 30 The adhesive stamp 30 comprises a plurality of stamp bodies 32. Each stamp body 32 has one
- Adhesive surface 34 accommodates a semiconductor chip 40 to be transferred (not shown in FIG. 1). It holds the semiconductor chip 40 until it is set down again. In an idle state, as shown in Figure 1, the
- Adhesive surfaces 34 positioned in a plane parallel to the stamp plate 36.
- socket-shaped for example with a rectangular or round cross section, and can face the adhesive surface 34
- the cross section tapers in steps.
- a continuous taper or a cylindrical shape is conceivable.
- At least the regions of the stamp body 32 which extend from the stamp plate 36 to the adhesive surface 34 are formed from an insulating elastic material which is deformable in such a way that the length of the stamp body 32 can be changed between the head and foot, for example by compression or extension.
- the stamp body 32 can be used as a PDMS
- the stamp body 32 is hollow on the inside in order to facilitate the shortening of the length when deformed.
- Electrode 10 advantageously adjacent to the adhesive surface 34, arranged.
- a second electrode 20 is arranged in the foot region 38 of the stamp body 32.
- first and second electrodes 10, 20 can also be used as lower ones
- the first and second electrodes 10, 20 can be applied as electrically conductive areas on the outside of the stamp body 32. Alternatively, they can also be arranged at least partially in the interior of the stamp body. In this exemplary embodiment, the first electrode 10 is applied to a step plateau in the head region 39, beyond which only the adhesive surface 34 protrudes.
- the second electrode 20 is arranged in the foot region 38 between the stamp plate 36 and the region of the stamp body 32 protruding therefrom. Suitable charge can be applied to the first and second electrodes 10, 20 of each stamp body 30 in a targeted manner. Both the amount of charge and its polarity can be changed. It is possible to charge only one of the electrodes 10, 20 to apply or to both. In the latter case, the charge can have the same or different polarity, which causes a repulsive or attractive force between the first and second electrodes 10, 20.
- the plurality of stamp bodies 32 are in an array
- the arrangement corresponds to a pattern in that the semiconductor chips 40 are to be deposited on a target carrier. Every position in the given pattern
- stamp bodies 32 corresponds to the position of an adhesive surface 34 in the array of adhesive stamp 30.
- stamp bodies 32 are provided in the array as positions in the pattern.
- more stamp bodies 32 are provided in the array than positions in the pattern.
- the stamp bodies 32 are provided in the array than positions in the pattern.
- Stamp body 32 arranged in a grid in rows and columns in the array.
- the plurality of stamp bodies in the array can be formed in one piece, so that both the stamp plate 36 and the protruding stamp body regions as one piece
- Stamp plate 36 made of rigid material, for example glass, protruding stamp body areas made of an elastic material.
- the latter configuration enables, for example, the simple manufacture of a
- FIG. 2 schematically illustrates a transfer of a semiconductor chip 40 from a source carrier 50 to one
- Target carrier 60 by means of that shown in Figure 1
- Adhesive stamp 30 From the adhesive stamp 30 is only one
- the semiconductor chip 40 is a small-type LED, which is also referred to as “yLED”.
- the semiconductor chip 40 can be unhoused, which is also referred to as “die”.
- the semiconductor chip 40 is positioned on the source carrier 50, such as the one on the left, before the recording
- the semiconductor chip 40 can only be on the source carrier 50
- the adhesive surface 34 is above the
- the semiconductor chip 40 positioned.
- the first electrode 10 is charged. In this embodiment, it is negatively charged. This is illustrated by the "-" signs.
- the semiconductor chip 40 is more opposite when charged
- the semiconductor chip 40 is positively charged. This is illustrated by the "+" sign.
- Semiconductor chip 40 in contact. Due to the different charges, the adhesion between the semiconductor chip 40 and the adhesive surface 34 is increased, so that it is picked up and removed from the source carrier 50 by a movement of the adhesive stamp 30 and can be moved to the target carrier 60, as indicated by the arrow.
- the recording step described above for a stamp body 32 and a semiconductor chip 40 takes place simultaneously for a multiplicity of chips on the source carrier 50, which are connected to the
- Stamp bodies 32 of the adhesive stamp 30 are received and moved.
- the semiconductor chip 40 After the movement of the adhesive stamp 30 to the target carrier 60, the semiconductor chip 40 is placed in a predetermined position on the target carrier 60, as shown in the right partial image of FIG. 2. In order to detach the semiconductor chip 40, the polarity of the charge in the first electrode 10 is changed, so that in this exemplary embodiment it is now positive
- Adhesive stamp 30 with the stamp body 32 is moved away from the semiconductor chip 40.
- the transfer process with a picking and depositing step is also referred to as "pick and place”.
- the adhesive surfaces 34 are the plurality of stamp bodies 32 of the adhesive stamp 30 arranged in one plane to a
- predetermined patterns on the target carrier 60 are missing. Be it that they have not been recorded or that they move during the movement of the adhesive stamp 30 from the source to the
- Target carriers 50, 60 have detached or that they have not detached from the adhesive stamp 30 on the target carrier 60. Another problem is the successful transfer of
- the faulty semiconductor chips 45 are to be removed and replaced by fault-free ones.
- FIG. 3 shows a top view of a predetermined pattern of semiconductor chips on the target carrier 60.
- FIG. 3 shows a top view of a predetermined pattern of semiconductor chips on the target carrier 60.
- fault positions either the semiconductor chip is missing or is missing
- Semiconductor chips 44 are corrected in the repair mode.
- a Part of the defective semiconductor chips 45 can be
- Semiconductor chips provides an input variable for a repair mode. This can be done with a
- missing or defective semiconductor chips 44, 45 is within the predetermined pattern.
- error-free semiconductor chips 40 are placed on this error position.
- Error positions are positioned, it is necessary to remove them in a targeted manner without changing the positioning of the other semiconductor chips 40. This is done with the adhesive stamp 30, which is suitable for simultaneously picking up only the semiconductor chips 45 from the fault positions and moving them away from the target carrier 60. It should be noted that it is not necessary that the error positions also with
- FIG. 4 shows the adhesive stamp 30 described in FIG. 1 in the repair mode, so that it is used for the steps described above for removing defective semiconductor chips 45 or for
- Stamp body 32 in the array is controlled in such a way that the length of the stamp body 32 corresponding to the error positions is greater than the length of the other stamp body 32.
- the adhesive surfaces 34 of the shorter stamp bodies 32 are closer to the stamp plate 36 than the adhesive surfaces 34 of the longer stamp bodies 32. Only the latter are suitable for receiving semiconductor chips 40. For this reason, their state can also be referred to as an “on position”. The state of the shorter stamp bodies 32 can be referred to as an off state (“off position”).
- the length of the stamp bodies 32 which do not correspond to the error positions, is shortened by charging charges of different polarities on their first and second electrodes 10, 20
- a negative charge is present on the first electrode 10 and a positive charge is present on the second electrode 20.
- Electrode 10, 20, the stamp body 32 is deformed and its length L2 between the first and second electrodes 10, 20 is less than the length LI of the stamp body 32 corresponding to the fault positions between the first and second electrodes 10, 20, to which no charges are applied will.
- retracted stamp bodies 32 can be in the range of 1%.
- Adhesive surfaces 34 of the extended stamp body 32 in contact with the semiconductor chips 40. In this way, only the defective semiconductor chips 45 can be removed.
- semiconductor chips 40 can be picked up from a source carrier 50 with the adhesive stamp 30 in repair mode, moved to the target carrier 60 and deposited there in the now free positions in the pattern. In this step, only the extended stamp bodies 32 hold semiconductor chips 40 and
- the transfer can take place both when there is no charge on the first electrodes 10 of the stamp bodies 32 with which the transfer is carried out and when there is charge, as has already been described in connection with FIGS. 1 and 2.
- FIG. 5 schematically shows a further exemplary embodiment of an adhesive stamp 30 in repair mode. Only the differences from the previous exemplary embodiments are described.
- the adhesive stamp 30 comprises a multiplicity of stamp bodies 32.
- Each stamp body 32 has a head region 39 and a foot region 38.
- the interconnected foot regions 38 of the stamp body 32 form a stamp plate 36.
- At the outer end of the head region 39 of each stamp body 32 there is an adhesive surface 34 In an idle state, the adhesive surfaces 34 are positioned in a plane parallel to the stamp plate 36.
- the second electrode 20 of each of the stamp bodies 32 is arranged on the side of the stamp plate 36 facing away from the adhesive surfaces 34.
- the first electrode 10 is arranged in the interior of the stamp body 32, which projects from the stamp plate 36 to the adhesive surface 34.
- the exemplary embodiment is the first electrode 10 of FIG.
- Embodiment can, for example, from a
- Carrier plate can be made, on one side of which the second electrodes 20 are applied and on the other side of which the regions protruding from the stamp plate in which the first electrodes 10 are cast are formed from an elastic material.
- Stamp body 32 in the array is controlled such that the length LI between the electrodes 10, 20 of the stamp body 32 corresponding to the error pattern is greater than the length L2 between the electrodes 10, 20 for the others
- stamp bodies The stamp bodies 32 corresponding to the error pattern enable deliberately faulty ones
- Embodiment is the length L2 between the electrodes 10, 20 of the stamp body 32, which do not correspond to the error pattern, is shortened by adding charges of different polarity to their first and second electrodes 10, 20
- the stamp body 32 Due to the electrostatic force between the first and second electrodes 10, 20, the stamp body 32 is deformed and its length L2 between the electrodes 10, 20 is less than the length LI between the electrodes 10, 20 of the stamp body 32 corresponding to the error pattern whose first and second electrodes 10,
- FIG. 6 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a adhesive stamp 30, which differs from that in FIG. 5 only in that instead of first and second electrodes, MEMS actuators 80 are arranged in the stamp bodies 32.
- the actuators convert electrical signals into a mechanical movement, in this case a change in the length of the actuator 80.
- the actuators 80 are arranged in a carrier 86, on the underside of which regions of the stamp body 32 are arranged.
- a change in the length of the actuator 80 is also accompanied by a change in the length of the stamp body 32, since the actuator 80 extending the area of the
- Stamp body 32 pushes away from the carrier 86 on the underside of the carrier.
- semiconductor chips 40 as already described above, can be
- the method for exchanging defective semiconductor chips 45 and for transferring missing semiconductor chips 44 also allows selective transfer of several semiconductor chips in parallel in the repair mode and also has the advantage that the
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Abstract
Haftstempel (30) zum Transfer von Halbleiterchips (40) mit einer Vielzahl von in einem Array angeordneten längenveränderbaren Stempelkörpern (32), wobei jeder Stempelkörper (32 eine Anhaftfläche (34) für einen Halbleiterchip (40) auf einem Kopfbereich (39) des Stempelkörpers (32) aufweist.
Description
Beschreibung
HAFTSTEMPEL UND VERFAHREN ZUM TRANSFER FEHLENDER
HALBLEITERCHIPS
Es wird ein Haftstempel angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Transfer fehlender Halbleiterchips in einem vorgegebenen Muster auf einem Träger anzuordnender
Halbleiterchips angegeben.
Ein Haftstempel ermöglicht den gleichzeitigen Transfer einer Vielzahl von Halbleiterchips von einem Quellträger auf einen Zielträger. So lässt sich eine Vielzahl von Bauteilen im Verbund fertigen, bei denen der Zielträger mit den darauf montierten Halbleiterchips in einem späteren
Fertigungsschritt vereinzelt worden ist. Die Halbleiterchips können beispielsweise LEDs, insbesondere in kleiner Bauform - sogenannte pLEDs - sein. Auch für Bauteile mit einer Vielzahl von darauf montierten Halbleiterchips, wie Displays mit einer Vielzahl von LEDs, ist der gleichzeitige Transfer von
Halbleiterchips geeignet. Der beschriebene gleichzeitige Transfer wird auch als paralleler Transfer bezeichnet.
Der parallele Transfer vieler Halbleiterchips auf ein
Trägersubstrat ist kostengünstig und zeitsparend. Dabei ist wünschenswert, dass das parallele Aufnehmen der
Halbleiterchips vom Quellsubstrat und Absetzen auf dem
Zielsubstrat kontrolliert und zuverlässig erfolgt. Allerdings sind selbst bei einem zu 99, 9 % erfolgreichen Transfer von pLEDs auf ein Zielsubstrat für ein Display anschließend noch etliche tausende pLEDs defekt und erfordern einen selektiven Reparaturmechanismus, um die defekten, aber auch
möglicherweise fehlenden yLEDs zu ersetzen beziehungsweise zu ergänzen .
Ein konventioneller paralleler Transfer von Halbleiterchips mittels eines Polymer-Haftstempels ermöglicht einerseits, kleinere Partikel und Oberflächenrauigkeiten zu kompensieren und erlaubt so relativ zuverlässig die Halbleiterchips aufzunehmen. Bei der Aufnahme erfolgt die Haftung mittels Van-der-Waals-Kräfte . Das Ablösen des Halbleiterchips wird bewirkt durch Scherkräfte, durch eine Seitenbewegung des Haftstempels nach dem Aufsetzen der Halbleiterchips auf dem Zielträger oder durch stärkere Kräfte auf Grund eines
Klebers, auf den der Halbleiterchip gesetzt wird und der diesen mit dem Zielträger verbindet. Allerdings wird der Transferprozess bei der Aufnahme nur durch Haftungskräfte bestimmt und hat damit den Nachteil, dass die Haftung auf dem Haftstempel beim Transferprozess nicht selektiv an- und abgeschaltet werden kann. Des Weiteren ist ein
Reparaturmechanismus für fehlende oder fehlerhafte
Halbleiterchips aufwändig, da ein zweiter Stempel mit einem einzelnen Stempelkörper, auch als Einzelpad bezeichnet, seriell alle nicht erfolgreich transferierten Positionen, die von einem fehlerhaften Transfer oder defekten Halbleiterchips herrühren, nachbestücken muss.
Es stellt sich die Aufgabe, einen verbesserten Haftstempel und ein geeignetes Transferverfahren für einen
Reparaturmechanismus anzugehen.
Diese Aufgabe wird durch einen Haftstempel und ein Verfahren gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Der Haftstempel zum Transfer von Halbleiterchips weist eine Vielzahl von in einem Array angeordneten längenveränderbaren Stempelkörpern auf, wobei jeder Stempelkörper eine
Anhaftfläche für einen Halbleiterchip auf einem Kopfbereich des Stempelkörpers aufweist.
Der Haftstempel ermöglicht die gleichzeitige Aufnahme und Ablage von einer Vielzahl von Halbleiterchips, die in einem mit dem Array korrespondierenden vorgegebenen Muster
angeordnet sind. Das Array korrespondiert derart, dass im vorgegebenen Muster jeder Position ein Stempelkörper
zugeordnet ist, der geeignet ist, im ausgefahrenen Zustand einen Halbleiterchip auf dieser Position aufzunehmen oder abzulegen. Darüber hinaus ist es möglich, nur einen Teil der Halbleiterchips im Muster zu transferieren, um fehlende
Halbleiterchips im Muster zu ergänzen und/oder fehlerhafte Halbleiterchips aus dem Muster zu entfernen.
Der Stempelkörper kann sockelförmig ausgebildet sein mit der Anhaftfläche auf dem Kopfbereich. Der Kopfbereich ist während des Transfers den Halbleiterchips zugewandt. Ein Fußbereich ist während des Transfers von den Halbleiterchips abgewandt. Die Anhaftfläche ist geeignet, einen Halbleiterchip
aufzunehmen, während seines Transfers zu halten und dann abzulegen. Sie kann als runde oder rechteckige,
vorteilhafterweise ebene Fläche ausgebildet sein. Ihre
Abmessung korrespondiert mit der des Halbleiterchips oder ist größer. Ihr Durchmesser oder ihre Kantenlänge kann im Bereich zwischen 3 bis 300 Mikrometern liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist im Kopfbereich des Haftstempels eine erste Elektrode angeordnet, an die eine Ladung anlegbar ist, deren Polarität veränderbar ist. Die
Elektrode im Bereich der Anhaftfläche erlaubt mittels
Elektrostatik die direkte Haftkraft an- und abzuschalten und so einen vorteilhafterweise vorgeladenen Halbleiterchip aufzunehmen, zu halten und wieder abzulegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist außerdem in einem Fußbereich des Stempelkörpers eine zweite Elektrode
angeordnet, an die eine Ladung anlegbar ist, deren Polarität veränderbar ist. Die Länge des Stempelkörpers zwischen Kopf und Fuß ist in Abhängigkeit der an der ersten und der zweiten Elektrode anliegenden Ladungen veränderbar. Die
Längenveränderung ermöglicht gezielt und ortsfein den
Stempelkörper einzuziehen, sodass dessen Anhaftfläche
gegenüber einem Zustand, in dem keine Ladungen anliegen, in Richtung Fußbereich zurückgesetzt wird. Im Array können so gezielt beliebige Stempelkörper eingefahren werden. Hierdurch kann mittels eines Transferschritts gezielt ein beliebiges Muster von defekten Halbleiterchips korrigiert werden, das heißt entfernt und ersetzt werden, da nur die nicht
eingefahrenen Stempelkörper Halbleiterchips transferieren.
Die Anhaftfläche ist in einer Ausführung aus einer
Ruheposition in eine dem Fußbereich nähere Position bewegbar, wenn an der ersten und zweiten Elektrode Ladungen
unterschiedlicher Polarität anliegen. Bei Anlegen der
unterschiedlichen Ladungen an die erste und zweite Elektrode ziehen sich diese an und bewirken eine Verkürzung des
Stempelkörpers. Wenn keine Ladungen anliegen, kehrt die
Anhaftfläche wieder in ihre Ruheposition zurück. Gleiches kann der Fall sein, wenn gleiche Ladungen anliegen.
Die Anhaftfläche ist in einer Ausführung aus einer
Ruheposition in eine dem Fußbereich fernere Position
bewegbar, wenn an der ersten und zweiten Elektrode Ladungen gleicher Polarität anliegen. Bei Anlegen der gleichen
Ladungen an die erste und zweite Elektrode stoßen sich diese ab und bewirken eine Verlängerung des Stempelkörpers. Wenn keine Ladungen anliegen, kehrt die Anhaftfläche wieder in ihre Ruheposition zurück.
Die Längenveränderung lässt sich erreichen, indem der
Stempelkörper aus einem elastischen Material geformt ist, das aus einer vorgegebenen Form in der Ruheposition durch die Ladungskräfte gestreckt und/oder verkürzt werden kann. Das elastische Material ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet. Ohne Krafteinwirkung kehrt es in seine vorgegebene Form zurück. Alternativ ist auch ein
Stempelkörper mit mehreren ineinander versenkbaren oder zueinander verschiebbaren Elementen denkbar.
In einer Ausführung weist der Stempelkörper ein elektrisch isolierendes Material auf und die erste und zweite Elektrode sind elektrisch voneinander isoliert, sodass ein Ladungsfluss zwischen den Elektroden verhindert wird. Die erste Elektrode kann als elektrisch leitende Schicht auf einer Oberfläche des Kopfbereichs angeordnet sein, und die zweite Elektrode kann als elektrisch leitende Schicht auf einer Oberfläche des Fußbereichs angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die erste und/oder die zweite Elektrode als elektrisch leitende Schicht im Inneren des Kopf- beziehungsweise
Fußbereichs angeordnet sein. Solch eine Ausführung lässt sich beispielsweise durch Vergießen der Elektroden mit dem
isolierenden Material ausbilden.
Beispielsweise weist der Stempelkörper ein Polymer auf oder ist aus einem Polymer gebildet. Bevorzugt weist der
Stempelkörper ein Elastomer auf oder ist aus einem Elastomer gebildet. Besonders bevorzugt weist der Stempelkörper ein Silikon auf oder ist aus einem Silikon gebildet.
Beispielsweise weist der Stempelkörper Polydimethylsiloxan (PDMS) auf oder ist aus PDMS gebildet. PDMS ist in der Regel transparent, chemisch inert und weist eine hohe Elastizität auf. Der Stempelkörper kann ein transparentes, elektrisch isolierendes Material aufweisen oder ist aus einem
transparenten, elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Mit dem Begriff „transparent" ist vorliegend gemeint, dass ein derart bezeichnetes Element für mindestens 80 %, bevorzugt für mindestens 85 % und besonders bevorzugt für mindestens 90 % eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung eines gewissen Wellenlängenbereichs durchlässig ist.
Besonders bevorzugt ist der Stempelkörper transparent für sichtbares Licht. Solch ein transparenter Stempelkörper erlaubt die visuelle Justierung des Haftstempels auch von der den Anhaftflächen abgewandten Seite durch den Stempelkörper hindurch .
In einer Ausführung weist der Stempelkörper eine MEMS- Komponente, vorteilhafterweise einen MEMS-Aktor, auf. „MEMS" ist die Abkürzung des englischen Begriffs
„microelectromechanical System", das heißt mikro-elektro mechanisches System, kurz auch als Mikrosystem bezeichnet. Es kann einen oder mehrere Sensoren oder Aktoren und eine
Steuerungselektronik auf einem Substrat umfassen. Die
Längenveränderung des Stempelkörpers erfolgt in dieser
Ausführung durch die MEMS-Komponente, vorteilhafterweise einen ausfahrbaren MEMS-Aktor, als Alternative zum
elektrostatischen Einfahren der Anhaftfläche .
Die beschriebenen Ausführungen des Haftstempels können bei einem Verfahren zum Transfer fehlender Halbleiterchips in einem vorgegebenen Muster auf einem Träger anzuordnender Halbleiterchips eingesetzt werden. Das Verfahren umfasst Aufnahme und Ablage der fehlenden Halbleiterchips auf dem Träger mittels eines Haftstempels mit einer Vielzahl in einem Array, das mit dem vorgegebenen Muster korrespondiert, angeordneten längenveränderbaren Stempelkörpern mit
Anhaftflächen, wobei die Anhaftflächen, die keine
Halbleiterchips aufnehmen, gegenüber den Anhaftflächen, die die fehlenden Halbleiterchips aufnehmen, in einer
zurückgesetzten Position sind.
Dieses Verfahren ist ein Transferschritt in einem
Reparaturmodus, der nach einem vorangegangenen
Transferschritt, der als Bestückungstransfer bezeichnet werden kann, durchgeführt wird. Beim Bestückungstransfer soll die Vielzahl von Halbleiterchips im vorgegebenen Muster transferiert werden. Die Anhaftflächen der Vielzahl von
Stempelkörpern sind in einer Ebene angeordnet, um eine
Vielzahl von Halbleiterchips gleichzeitig aufzunehmen und dann gleichzeitig abzulegen. Der Transferschritt im
Reparaturmodus ergänzt fehlende Halbleiterchips im
vorgegebenen Muster. Dies ermöglicht, fehlende Positionen im vorgegebenen Muster von Halbleiterchips auf dem Zielträger gleichzeitig mit Halbleiterchips zu besetzen.
Durch das gezielte Einfahren der Stempelkörper, die mit einer besetzten Position im vorgegebenen Muster korrespondieren, nehmen nur Stempelkörper, die mit einer freien Position korrespondieren, einen noch fehlenden Halbleiterchip auf. Die Position der Anhaftflächen, die die fehlenden Halbleiterchips aufnehmen, korrespondiert im Array mit der Position der
fehlenden Halbleiterchips im vorgegebenen Muster. Im
Gegensatz zur konventionellen Korrektur, bei der die
fehlenden Halbleiterchips seriell ergänzt werden, erlaubt das beschriebene Verfahren den Transfer mehrerer fehlender Chips gleichzeitig und ist deshalb zeit- und kosteneffizienter.
Das Verfahren kann auch nach der Detektion fehlerhafter
Halbleiterchips im vorgegebenen Muster und deren Aufnahme und Entfernung mittels eines Haftstempels verwendet werden. Die Anhaftflachen, die keine Halbleiterchips aufnehmen, sind gegenüber den Anhaftflachen, die die fehlerhaften
Halbleiterchips aufnehmen, in einer zurückgesetzten Position. Dies erlaubt nur die Aufnahme der zuvor als fehlerhaft im Muster detektierten Halbleiterchips. Die Position der
Anhaftflachen, die die fehlerhaften Halbleiterchips
aufnehmen, korrespondiert im Array mit der Position der fehlerhaften Chips im vorgegebenen Muster. Durch das gezielte Ansteuern der einzelnen Stempelkörper lassen sich beliebige defekte Bereiche gezielt in einem parallelen Transferschritt im Reperaturmodus korrigieren, was die Gesamtkosten
reduziert .
Auch dem oben beschriebenen Entfernen und Ersetzen
fehlerhafter Halbleiterchips geht der Bestückungstransfer voraus. Dabei auftretende Fehler werden durch die zuvor beschriebenen Schritte korrigiert.
Bei diesen Reparaturschritten werden die Stempelkörper der Anhaftflachen, die keine Halbleiterchips aufnehmen sollen, eingefahren, indem an den ersten und zweiten Elektroden der Stempelkörper Ladungen unterschiedlicher Polarität angelegt werden. Vorteilhafterweise liegen beim Aufnahmeschritt an den ersten und zweiten Elektroden der Stempelkörper, die
Halbleiterchips aufnehmen sollen, Ladungen gleicher Polarität an, sodass einerseits diese Stempelkörper eine ausgefahrene Position haben und anderseits die Haftung durch die Ladung unterstützt wird.
Im Aufnahmeschritt mittels eines Haftstempels mit ersten und zweiten Elektroden an den Stempelkörpern wird der
Halbleiterchip von der Anhaftfläche aufgenommen, und im
Ablegeschritt wird der Halbleiterchip auf einem Träger abgelegt. Im Aufnahmeschritt liegt an der ersten Elektrode eine Ladung an, deren Polarität sich von der an der ersten Elektrode anliegenden Ladung beim Ablegeschritt
unterscheidet. Dies bewirkt eine gezielte Abstoßung des Halbleiterchips beim Ablegen auf dem Zielträger. Im
Aufnahmeschritt kann der Halbleiterchip derart aufgeladen sein, beispielsweise durch Lichteinfall, dass er eine zur ersten Elektrode gegensätzliche Polarität hat. Die durch die Ladung einstellbare Haftung ermöglicht eine bessere Kontrolle des Aufnahme- und Ablegeprozesses . Die oben beschriebene Steuerung der Haftung durch Elektrostatik vergrößert das Prozessfenster für den Pick-and-Place-Transfer .
Im Folgenden werden der Haftstempel und das Transferverfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Haftstempels 30.
Figur 2 zeigt schematisch einen Transfer eines
Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger.
Figur 3 zeigt in der Aufsicht ein vorgegebenes Muster von Halbleiterchips auf dem Zielträger.
Figur 4 zeigt den in Figur 1 beschriebenen Haftstempel in einem Reparaturmodus.
Figur 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Haftstempels im Reparaturmodus.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Haftstempels .
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines
Haftstempels 30. Der Haftstempel 30 umfasst eine Vielzahl von Stempelkörpern 32. Jeder Stempelkörper 32 hat einen
Kopfbereich 39 und einen Fußbereich 38. Die miteinander verbundenen Fußbereiche 39 der Stempelkörper 32 formen eine Stempelplatte 36. Am äußeren Ende des Kopfbereiches 39 jedes Stempelkörpers 32 ist eine Anhaftfläche 34. Mit der
Anhaftfläche 34 erfolgt die Aufnahme eines zu übertragenden Halbleiterchips 40 (in Figur 1 nicht dargestellt) . Sie hält den Halbleiterchip 40 bis er wieder abgesetzt wird. In einem Ruhezustand, wie in Figur 1 dargestellt, sind die
Anhaftflächen 34 in einer Ebene parallel zur Stempelplatte 36 positioniert .
Die sich von der Stempelplatte 36 zur Anhaftfläche 34
erstreckenden Bereiche der Stempelkörper 32 sind
sockelförmig, beispielsweise mit rechteckigem oder rundem Querschnitt, und können sich zur Anhaftfläche 34 hin
verjüngen. In diesem Ausführungsbeispiel verjüngt sich der Querschnitt stufenförmig. Alternativ ist eine kontinuierliche Verjüngung oder eine Zylinderform denkbar.
Zumindest die sich von der Stempelplatte 36 zur Anhaftfläche 34 erstreckenden Bereiche der Stempelkörper 32 sind aus einem isolierenden elastischen Material ausgebildet, das derart verformbar ist, dass die Länge des Stempelkörpers 32 zwischen Kopf und Fuß veränderbar ist, beispielsweise durch Stauchung oder Streckung. Der Stempelkörper 32 kann PDMS als
elastisches, isolierendes Material aufweisen. In einem
Ausführungsbeispiel ist der Stempelkörper 32 innen hohl, um die Längenverkürzung bei Verformung zu erleichtern.
Im Kopfbereich 39 des Stempelkörpers 32 ist eine erste
Elektrode 10, vorteilhafterweise benachbart zur Anhaftfläche 34, angeordnet. Im Fußbereich 38 des Stempelkörpers 32 ist eine zweite Elektrode 20 angeordnet. In diesem
Ausführungsbeispiel ist sie auf der den Anhaftflächen 34 zugewandten Seite der Stempelplatte 36 angeordnet. Die erste und zweite Elektrode 10, 20 können auch als untere
beziehungsweise obere Elektrode bezeichnet werden.
Die erste und zweite Elektrode 10, 20 können als elektrisch leitende Bereiche an der Außenseite des Stempelkörpers 32 aufgebracht sein. Alternativ können sie auch zumindest teilweise im Stempelkörperinneren angeordnet sei. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Elektrode 10 auf einem Stufenplateau im Kopfbereich 39 aufgebracht, über das lediglich noch die Anhaftfläche 34 hinausragt. Die zweite Elektrode 20 ist im Fußbereich 38 zwischen der Stempelplatte 36 und den daraus herausragenden Bereich des Stempelkörpers 32 angeordnet. Durch eine geeignete Ansteuerung kann auf die erste und zweite Elektrode 10, 20 jedes Stempelkörpers 30 gezielt elektrische Ladung aufgebracht werden. Sowohl die Ladungsmenge als auch deren Polarität ist veränderbar. Es ist möglich, lediglich Ladung auf eine der Elektroden 10, 20
aufzubringen oder auf beide. Im letztgenannten Fall kann die Ladung gleiche oder unterschiedliche Polarität haben, die eine abstoßende beziehungsweise anziehende Kraft zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 bewirkt.
Die Vielzahl von Stempelkörpern 32 ist in einem Array
angeordnet. Die Anordnung korrespondiert mit einem Muster, indem die Halbleiterchips 40 auf einem Zielträger abgelegt werden sollen. Jede Position im vorgegebenen Muster
korrespondiert mit der Position einer Anhaftfläche 34 im Array des Haftstempels 30. In einem Ausführungsbeispiel sind im Array genauso viele Stempelkörper 32 wie Positionen im Muster vorgesehen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind im Array mehr Stempelkörper 32 als Positionen im Muster vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel sind die
Stempelkörper 32 im Array in Zeilen und Spalten gitterförmig angeordnet .
Die Vielzahl von Stempelkörpern im Array kann einstückig geformt sein, sodass sowohl die Stempelplatte 36 als auch die herausragenden Stempelkörperbereiche als einstückiges
Kunststoffteil geformt sind, auf oder in dem die Elektroden 10, 20 angeordnet sind. Alternativ können auf einer
Stempelplatte 36 aus starrem Material, beispielsweise Glas, herausragenden Stempelkörperbereiche aus einem elastischen Material aufgebracht sein. Letztgenannte Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise die einfache Fertigung eines
Haftstempels 30 durch Aufbringen der zweiten Elektroden 20 auf der Stempelplatte 36 und das anschließende Aufbringen der herausragenden Stempelkörperbereiche aus elastischem Material auf den zweiten Elektroden 20.
Figur 2 veranschaulicht schematisch einen Transfer eines Halbleiterchips 40 von einem Quellträger 50 zu einem
Zielträger 60 mittels des in Figur 1 dargestellten
Haftstempels 30. Vom Haftstempel 30 ist lediglich ein
Stempelkörper 32 dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterchip 40 eine LED kleiner Bauart, die auch als „yLED" bezeichnet wird. Der Halbleiterchip 40 kann ungehäust sein, was auch als „Die" bezeichnet wird. Der Halbleiterchip 40 ist vor der Aufnahme auf dem Quellträger 50 positioniert, wie auf dem linken
Teilbild dargestellt. Der Halbleiterchip 40 kann in einem Ausführungsbeispiel lediglich auf dem Quellträger 50
aufliegen oder in einem alternativen Ausführungsbeispiel mit dem Quellträger 50 verbunden sein. Dies kann beispielsweise über dünne Brücken erfolgen, die während des Aufnahmevorgangs durch die Bewegung des Halbleiterchips 40 brechen.
Beim Aufnahmevorgang wird die Anhaftfläche 34 über dem
Halbleiterchip 40 positioniert. Die erste Elektrode 10 ist geladen. In diesem Ausführungsbeispiel ist sie negativ aufgeladen. Dies wird durch die „-"-Zeichen veranschaulicht. Der Halbleiterchip 40 ist mit Ladung gegensätzlicher
Polarität geladen. Dies kann beispielsweise durch
Lichteinstrahlung erfolgt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterchip 40 positiv aufgeladen. Dies wird durch die „+"-Zeichen veranschaulicht. Bei der Aufnahme des
Halbleiterchips 40 kommt die Anhaftfläche 34 mit dem
Halbleiterchip 40 in Kontakt. Auf Grund der unterschiedlichen Ladungen wird die Haftung zwischen Halbleiterchip 40 und Anhaftfläche 34 verstärkt, sodass er aufgenommen und durch eine Bewegung des Haftstempels 30 vom Quellträger 50 entfernt
und zum Zielträger 60 bewegt werden kann, wie durch den Pfeil angedeutet .
Der oben für einen Stempelkörper 32 und einen Halbleiterchip 40 beschriebene Aufnahmeschritt erfolgt gleichzeitig für eine Vielzahl von Chips auf dem Quellträger 50, die mit den
Stempelkörpern 32 des Haftstempels 30 aufgenommen und bewegt werden .
Nach der Bewegung des Haftstempels 30 zum Zielträger 60 wird der Halbleiterchip 40 auf einer vorgegebenen Position auf dem Zielträger 60 abgesetzt, wie auf dem rechten Teilbild von Figur 2 dargestellt. Zur Ablösung des Halbleiterchips 40 wird die Polarität der Ladung in der ersten Elektrode 10 geändert, sodass in diesem Ausführungsbeispiel nunmehr positive
Ladungen anliegen. Dies führt zur abstoßenden Kraft zwischen dem Halbleiterchip 40 und der ersten Elektrode 10, die es ermöglicht, dass es zu einer sicheren Ablösung von
Halbleiterchip 40 und Anhaftfläche 34 kommt, wenn der
Haftstempel 30 mit dem Stempelkörper 32 vom Halbleiterchip 40 weg bewegt wird.
Der Transfervorgang mit einem Aufnahme- und Ablegeschritt wird auch mit dem englischen Ausdruck „Pick and Place" bezeichnet .
Der oben für einen Stempelkörper 32 und einen Halbleiterchip 40 beschriebene Aufnahme- und Ablegeschritt erfolgt
gleichzeitig für eine Vielzahl von Chips auf dem Zielträger 60. Dieses ermöglicht den Transfer einer Vielzahl von
Halbleiterchips 40 und ihre Ablage in einem vorgegebenen Muster auf dem Zielträger 60. Bei diesem Bestückungstransfer sind die Anhaftflächen 34 der Vielzahl der Stempelkörpern 32
des Haftstempels 30 in einer Ebene angeordnet, um eine
Vielzahl von Halbleiterchips 40 gleichzeitig aufzunehmen und dann gleichzeitig abzulegen.
Bei der Bestückung des Zielträgers 60 mit der Vielzahl der Halbleiterchips 40 erfolgt zunächst der gleichzeitige
Transfer der Vielzahl von Halbleiterchips 40 und ihre Ablage im vorgegeben Muster auf dem Zielträger 50. Obgleich das oben beschriebene Verfahren durch die ladungsabhängige
einstellbare Anhaftung die Kontrolle über Aufnahme und
Ablösen des Halbleiterchips 40 an seiner gewünschten Position erhöht, kann es Vorkommen, dass Halbleiterchips 40 im
vorgegebenen Muster auf dem Zielträger 60 fehlen. Sei es, dass sie nicht aufgenommen worden sind oder dass sie sich während der Bewegung des Haftstempels 30 vom Quell- zum
Zielträger 50, 60 gelöst haben oder dass sie sich auf dem Zielträger 60 nicht vom Haftstempel 30 gelöst haben. Ein weiteres Problem ist der erfolgreiche Transfer von
Halbleiterchips 45, die sich in einem anschließenden
Kontroll- und Detektionsschritt jedoch als fehlerhaft erweisen. Im erstgenannten Fall sollen die fehlenden
Halbleiterchips 40 im Muster ergänzt werden. Im
letztgenannten Fall sollen die fehlerhaften Halbleiterchips 45 entfernt und durch fehlerfreie ersetzt werden.
Figur 3 zeigt in der Aufsicht ein vorgegebenes Muster von Halbleiterchips auf dem Zielträger 60. Allerdings sind nach dem Transfer der Vielzahl von Halbleiterchips 40 nicht alle Positionen mit fehlerfreien Halbleiterchips 40 besetzt. Bei einem Teil der Positionen, im Folgenden „Fehlerpositionen" genannt, fehlt entweder der Halbleiterchip oder ist
fehlerhaft. Fehlerhafte Halbleiterchips 45 und fehlende
Halbleiterchips 44 werden im Reparaturmodus korrigiert. Ein
Teil der fehlerhaften Halbleiterchips 45 lässt sich
möglicherweise durch Lasertrimmen, das heißt durch
laserstrahlinduzierte Materialveränderungen, in einen
betriebsbereiten Zustand überführen, sodass ein Austausch nicht erforderlich ist.
Für den selektiven Austausch fehlerhafter Halbleiterchips 45 ist es erforderlich, diese zunächst zu detektieren. Gleiches gilt für fehlende Halbleiterchips 44, sodass die
Mustererkennung für fehlende und/oder fehlerhafte
Halbleiterchips eine Eingangsgröße für einen Reparaturmodus bereitstellt . Dies kann beispielsweise mit einem
lasergestützten Verfahren erfolgen, dessen Ergebnis die
Erkennung eines Fehlermusters mit den Positionen der
fehlenden oder fehlerhaften Halbleiterchips 44, 45 innerhalb des vorgegebenen Musters ist. Im Reparaturmodus werden fehlerfreie Halbleiterchips 40 auf diese Fehlerposition abgelegt .
Falls noch fehlerhafte Halbleiterchips 45 auf den
Fehlerpositionen positioniert sind, ist es erforderlich, diese gezielt zu entfernen, ohne die Positionierung der anderen Halbleiterchips 40 zu verändern. Dies erfolgt mit dem Haftstempel 30, der geeignet ist, gleichzeitig lediglich die Halbleiterchips 45 von den Fehlerpositionen aufzunehmen und vom Zielträger 60 wegzubewegen. Es sei bemerkt, dass es nicht erforderlich ist, dass die Fehlerpositionen auch mit
fehlerhaften Halbleiterchips 45 besetzt sind. Im Falle eines fehlenden Halbleiterchips 44 erfolgt bei diesem Schritt dann keine Aufnahme, was das Ziel nicht beeinträchtigt, dass auf allen Fehlerpositionen kein Halbleiterchip mehr positioniert ist. Nichtsdestotrotz ist es natürlich auch denkbar, dass der Haftstempel 30 geeignet ist, gleichzeitig lediglich
Halbleiterchips 44 von den Fehlerpositionen aufzunehmen, auf denen fehlerhafte Chips detektiert worden sind. Er kann keine Halbleiterchips 40 von anderen Positionen, unabhängig davon, ob dort ein Halbleiterchip ist oder nicht, aufnehmen.
Figur 4 zeigt den in Figur 1 beschriebenen Haftstempel 30 im Reparaturmodus, sodass er für die oben beschriebenen Schritte zur Entfernung fehlerhafter Halbleiterchips 45 oder zum
Transfer fehlender Halbleiterchips 44 geeignet ist.
Im Reparaturmodus des Haftstempels 30 werden die
Stempelkörper 32 im Array so angesteuert, dass die Länge der mit den Fehlerpositionen korrespondierenden Stempelkörper 32 größer ist als die Länge der anderen Stempelkörper 32. Die mit den Fehlerpositionen korrespondieren Stempelkörper 32 ermöglichen, gezielt fehlerhafte Halbleiterchips 45 zu entfernen und durch andere Halbleiterchips 40 zu ersetzen.
Die Anhaftflächen 34 der kürzeren Stempelkörper 32 sind der Stempelplatte 36 näher als die Anhaftflächen 34 der längeren Stempelkörper 32. Lediglich die letztgenannten sind geeignet, Halbleiterchips 40 aufzunehmen. Deshalb kann deren Zustand auch als An-Stellung („on Position") bezeichnet werden. Der Zustand der kürzeren Stempelkörper 32 kann als Aus-Zustand („off Position") bezeichnet werden.
Im in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Länge der Stempelkörper 32, die nicht mit den Fehlerpositionen korrespondieren, verkürzt, indem an ihrer ersten und zweiten Elektrode 10, 20 Ladungen unterschiedlicher Polarität
angelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel liegt an der ersten Elektrode 10 eine negative Ladung an, und an der zweiten Elektrode 20 liegt eine positive Ladung an. In Figur 4 sind dies die äußeren Stempelkörper 32. Auf Grund der
elektrostatischen Kraft zwischen der ersten und zweiten
Elektrode 10, 20 wird der Stempelkörper 32 deformiert und seine Länge L2 zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 ist geringer als die Länge LI der mit den Fehlerpositionen korrespondierenden Stempelkörper 32 zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20, an denen keine Ladungen angelegt werden. Der Längenunterschied zwischen den aus- und
eingefahrenen Stempelkörpern 32 kann im Bereich von 1 % liegen .
Bei der Positionierung des Haftstempels 30 über dem Muster auf dem Zielträger 60 kommen nunmehr lediglich die
Anhaftflächen 34 der ausgefahrenen Stempelkörper 32 mit den Halbleiterchips 40 in Kontakt. Auf diese Weise lassen sich lediglich die defekten Halbleiterchips 45 entfernen.
Nach dem Entfernen der defekten Halbleiterchips 45 können mit dem Haftstempel 30 im Reparaturmodus Halbleiterchips 40 von einem Quellträger 50 aufgenommen werden, zum Zielträger 60 bewegt und dort an den nunmehr freien Positionen im Muster abgelegt werden. Lediglich die ausgefahrenen Stempelkörper 32 nehmen bei diesem Schritt Halbleiterchips 40 auf und
transferieren sie. Der Transfer kann sowohl erfolgen, wenn keine Ladung an den ersten Elektroden 10 der Stempelkörper 32, mit denen der Transfer erfolgt, anliegt als auch wenn Ladung anliegt, wie in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 bereits beschrieben worden ist.
Figur 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Haftstempels 30 im Reparaturmodus. Es werden lediglich die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschrieben .
Der Haftstempel 30 umfasst eine Vielzahl von Stempelkörpern 32. Jeder Stempelkörper 32 hat einen Kopfbereich 39 und einen Fußbereich 38. Die miteinander verbundenen Fußbereiche 38 der Stempelkörper 32 formen eine Stempelplatte 36. Am äußeren Ende des Kopfbereiches 39 jedes Stempelkörpers 32 ist eine Anhaftfläche 34. In einem Ruhezustand sind die Anhaftflächen 34 in einer Ebene parallel zur Stempelplatte 36 positioniert.
Die zweite Elektrode 20 jedes der Stempelkörper 32 ist auf der den Anhaftflächen 34 abgewandten Seite der Stempelplatte 36 angeordnet. Im Bereich des Stempelkörpers 32, der von der Stempelplatte 36 zur Anhaftfläche 34 ragt, ist in seinem Inneren die erste Elektrode 10 angeordnet. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die erste Elektrode 10 der
Stempelplatte 36 näher als in dem in Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Das in Figur 5 gezeigte
Ausführungsbeispiel kann beispielsweise aus einer
Trägerplatte gefertigt sein, auf deren einer Seite die zweiten Elektroden 20 aufgebracht werden und auf deren anderer Seite aus einem elastischen Material die über die Stempelplatte ragenden Bereiche geformt werden, in denen die ersten Elektroden 10 vergossen sind.
Im Reparaturmodus des Haftstempels 30 werden die
Stempelkörper 32 im Array so angesteuert, dass die Länge LI zwischen den Elektroden 10, 20 der mit dem Fehlermuster korrespondierenden Stempelkörper 32 größer ist als die Länge L2 zwischen den Elektroden 10, 20 bei den anderen
Stempelkörpern. Die mit dem Fehlermuster korrespondieren Stempelkörper 32 ermöglichen, gezielt fehlerhafte
Halbleiterchips 45 zu entfernen und durch fehlerfreie
Halbleiterchips 40 zu ersetzen. Im in Figur 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel wird die Länge L2 zwischen den Elektroden
10, 20 der Stempelkörper 32, die nicht mit dem Fehlermuster korrespondieren, verkürzt, indem an ihrer ersten und zweiten Elektrode 10, 20 Ladungen unterschiedlicher Polarität
angelegt werden. Auf Grund der elektrostatischen Kraft zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 wird der Stempelkörper 32 deformiert und seine Länge L2 zwischen den Elektroden 10, 20 ist geringer als die Länge LI zwischen den Elektroden 10, 20 der mit dem Fehlermuster korrespondierenden Stempelkörper 32, an deren erster und zweiter Elektrode 10,
20 gleiche Ladungen angelegt werden, sodass zwischen den Elektroden 10, 20 eine abstoßende Kraft wirkt, die entweder die Stempelkörper 32 in ihrer Ruheposition hält oder derart formt, dass die Länge LI zwischen den Elektroden 10, 20 vergrößert wird.
Der Austausch fehlerhafter Halbleiterchips 45 und das Füllen freier Positionen 44 im vorgegebenen Muster erfolgt wie bereits beschrieben.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Haftstempels 30, dass sich von dem in Figur 5 lediglich dadurch unterscheidet, dass statt erster und zweiter Elektroden MEMS-Aktoren 80 in den Stempelkörpern 32 angeordnet sind. Die Aktoren setzen elektrische Signale in eine mechanische Bewegung, in diesem Fall eine Längenänderung des Aktors 80, um. Die Aktoren 80 sind in einem Träger 86 angeordnet, an dessen Unterseite Bereiche der Stempelkörper 32 angeordnet sind. Mit einer Längenveränderung des Aktors 80 geht auch eine Längenveränderung des Stempelkörpers 32 einher, da der ausfahrende Aktor 80 den Bereich des
Stempelkörpers 32 an der Trägerunterseite vom Träger 86 wegdrückt .
Durch die beschriebenen Haftstempel 30 lassen sich Halbleiterchips 40, wie bereits oben beschrieben, im
Bestückungs- und Reperaturmodus transferieren.
Das Verfahren zum Austausch fehlerhafter Halbleiterchips 45 sowie zum Transfer fehlender Halbleiterchips 44 erlaubt auch im Reparaturmodus mehrere Halbleiterchips selektiv parallel zu transferieren und hat zudem den Vorteil, dass der
beschriebene Haftstempel 30 konventionelle Haftstempel mit anschließender serieller Korrektur auf einfache Weise
ersetzen kann, sodass keine große Umstellung des
Bestückungsprozesses erforderlich ist.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102018125903.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
10 erste Elektrode
20 zweite Elektrode
30 Hattstempel
32 Stempelkörper
34 Anhaftflache
3 6 Stempelplatte
38 Fußbereich
3 9 Kopfbereich
4 0 Halbleiterchip
44 fehlender Halbleiterchip
45 fehlerhafter Halbleiterchip 50 Quellträger
60 Zielträger
8 0 MEMS-Aktor
Claims
1. Haftstempel (30) zum Transfer von Halbleiterchips (40) mit einer Vielzahl von in einem Array angeordneten
längenveränderbaren Stempelkörpern (32), wobei jeder
Stempelkörper (32) eine Anhaftfläche (34) für einen
Halbleiterchip (40) auf einem Kopfbereich (39) des
Stempelkörpers (32) aufweist, und wobei im Kopfbereich (39) eine erste Elektrode (10) angeordnet ist, an die eine Ladung anlegbar ist, deren Polarität veränderbar ist, und wobei in einem Fußbereich (38) des Stempelkörpers (32) eine zweite Elektrode (20) angeordnet ist, an die eine Ladung anlegbar ist, deren Polarität veränderbar ist, und wobei die Länge des Stempelkörpers (32) in Abhängigkeit der an der ersten
Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) anliegenden Ladungen veränderbar ist.
2. Haftstempel (30) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Anhaftfläche (34) aus einer Ruheposition in eine dem Fußbereich (38) nähere Position bewegbar ist, wenn an der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) Ladungen unterschiedlicher Polarität angelegt werden.
3. Haftstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anhaftfläche (34) aus einer Ruheposition in eine dem Fußbereich (38) fernere Position bewegbar ist, wenn an der ersten Elektrode (10) und der zweiten Elektrode (20) Ladungen gleicher Polarität angelegt werden.
4. Haftstempel (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (10) als elektrisch leitende
Schicht auf einer Oberfläche des Kopfbereichs (39) oder als leitende Schicht im Inneren des Kopfbereichs (39) angeordnet
ist und die zweite Elektrode (20) als elektrisch leitende Schicht auf einer Oberfläche des Fußbereichs (38) oder als leitende Schicht im Inneren des Fußbereichs (38) angeordnet ist .
5. Haftstempel (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stempelkörper (32) ein elastisches Material
umfasst .
6. Haftstempel (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stempelkörper (30) eine MEMS-Komponente (80) umfasst .
7. Verfahren zum Transfer fehlender Halbleiterchips (44) in einem vorgegebenen Muster auf einem Träger (60) anzuordnender Halbleiterchips (40) umfassend:
Aufnahme und Ablage der fehlenden Halbleiterchips (44) auf dem Träger (60) mittels eines Haftstempels (30) mit einer Vielzahl in einem Array, das mit dem vorgegebenen Muster korrespondiert, angeordneten längenveränderbaren
Stempelkörpern (32) mit Anhaftflächen (34), wobei die
Anhaftflächen (34), die keine Halbleiterchips (40) aufnehmen, gegenüber den Anhaftflächen (34), die die fehlenden
Halbleiterchips (44) aufnehmen, in einer zurückgesetzten Position sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
ferner umfassend fehlerhafte Halbleiterchips (45) im
vorgegebenen Muster zu detektieren sowie diese aufzunehmen und zu entfernen mittels des Haftstempels (30), wobei die Anhaftflächen (34), die keine Halbleiterchips (40) aufnehmen, gegenüber den Anhaftflächen (34), die die fehlerhaften
Halbleiterchips (45) aufnehmen, in einer zurückgesetzten Position sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
wobei die Positionen der Anhaftflachen (34), die die
fehlenden oder fehlerhaften Halbleiterchips (44, 45) aufnehmen, im Array mit den Positionen der fehlenden
Halbleiterchips beziehungsweise fehlerhaften Halbleiterchips (44, 45) im vorgegebenen Muster korrespondieren.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 mit einem Haftstempel (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem an den ersten und zweiten Elektroden (10, 20) der Stempelkörper (32) mit den Anhaftflachen (34), die keine Halbleiterchips (40) aufnehmen, Ladungen unterschiedlicher Polarität anliegen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mit einem Haftstempel (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem an den ersten und zweiten Elektroden (10, 20) der Stempelkörper (32) mit den Anhaftflachen (34), die
Halbleiterchips (40, 45) aufnehmen, Ladungen gleicher
Polarität anliegen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 mit einem Haftstempel (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei im Aufnahmeschritt der Halbleiterchip (40) von der Anhaftfläche (34) aufgenommen wird und im Ablegeschritte der Halbleiterchip (40) auf dem Träger abgelegt wird, derart, dass im Aufnahmeschritt an den ersten Elektroden (10) Ladung anliegt, deren Polarität sich von der an den ersten
Elektroden (10) anliegenden Ladung beim Ablegeschritt unterscheidet .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
wobei bei einem weiteren Transferschritt die Anhaftflachen (34) der Vielzahl von Stempelkörpern (32) in einer Ebene angeordnet sind, um eine Vielzahl von Halbleiterchips (40) gleichzeitig aufzunehmen und dann gleichzeitig abzulegen.
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