WO2021028484A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufnehmen und ablegen von optoelektronischen halbleiterchips - Google Patents

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optoelectronic semiconductor
tool
pick
electron
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PCT/EP2020/072648
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Tobias Meyer
Korbinian Perzlmaier
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • German patent application No. 102019121672.9 which was filed with the German Patent and Trademark Office on August 12, 2019.
  • the disclosure content of the German patent application No. 102019 121 672.9 is hereby incorporated into the disclosure content of the present application.
  • the present invention relates to a method and a device for receiving and storing optoelectronic semiconductor chips.
  • Optoelectronic semiconductor chips are tested in some conventional Mon day processes and, if necessary, sorted out before they are mounted on a circuit board. However, this can be very complex and is often associated with high additional costs.
  • the present invention is based inter alia on the object of specifying a method with which optoelectronic semiconductor chips can be picked up and stored and at the same time those optoelectronic semiconductor chips that have certain defects can be sorted out. Furthermore, a corresponding device for picking up and storing optoelectronic semiconductor chips is to be created.
  • One object of the invention is achieved by a method for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips with the features of claim 1.
  • Another object of the invention is achieved by a device for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips with the features of independent claim 13.
  • Preferred Embodiments and developments of the invention are given in the dependent claims.
  • a method according to the invention for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips comprises that electron-hole pairs are generated in the optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic semiconductor chips can each have a semiconductor layer with a photosensitive area, which can also be referred to as an optically active area. This area can be the active zone of a light emitting diode, for example. Charge carriers or electron-hole pairs can be generated in the photosensitive area by a corresponding excitation, in particular by incident light.
  • An electron-hole pair consists of a defect electron and an electron that has been transferred from its ground state in the crystal to an excited state through the absorption of energy.
  • the electron-hole pairs can be separated from one another by suitable properties of the semiconductor material, such as two regions with different concentrations of dopants, such as a p-n junction, for example.
  • suitable properties of the semiconductor material such as two regions with different concentrations of dopants, such as a p-n junction, for example.
  • the height of the dipole field generated by a respective semiconductor chip depends on the properties of the semiconductor chip.
  • Semiconductor chips can have defects such as short circuits, shunt circuits or lower efficiency, which typically lead to an accelerated discharge of the charges generated by the excitation and thus to a reduced dipole field.
  • a recording tool is provided which is used to pick up the optoelectronic semiconductor chips and place them at predetermined locations, for example on a circuit board on which the optoelectronic semiconductor chips are to be mounted. This process is also referred to as "pick and place" in the English-language specialist literature.
  • the pick-up tool generates an electric field at least at certain points, for example by being electrically charged at these points.
  • the optoelectronic semiconductor chips are picked up by the pickup tool during or after the generation of the electron-hole pairs.
  • the electric field generated by the pick-up tool interacts with the dipole fields of the optoelectronic semiconductor chips, whereby an attractive or repulsive force is generated between the pick-up tool and the optoelectronic semiconductor chips.
  • the electrostatic interaction or force can overlay an interaction or force that prevails between the pick-up tool and the optoelectronic semiconductor chips even without the electrical dipole fields caused by the electron-hole pairs.
  • the pick-up tool there can be a van der Waals attraction or an electrostatic attraction between the pick-up tool and the respective optoelectronic semiconductor chips even without the dipole charge generated by the excitation.
  • the additional electrostatic attraction can overcome a threshold above which the optoelectronic semiconductor chips are detached from a carrier on which the optoelectronic semiconductor chips are arranged and are picked up by the pickup tool.
  • the force required to remove the optoelectronic semiconductor chips from the carrier can be greater than the force required to hold the removed optoelectronic semiconductor chips by the recording tool is required.
  • the electrostatic force can therefore only be required to remove and not to hold the optoelectronic semiconductor chips.
  • the presence of the electrical dipole fields is only necessary for removing the optoelectronic semiconductor chips, but not necessarily afterwards for holding the optoelectronic semiconductor chips.
  • Optoelectronic semiconductor chips with certain defects for example short circuits, shunts, low efficiency or other defects, have a lower dipole field when excited than optoelectronic semiconductor chips without such defects.
  • the electrostatic interaction between the pick-up tool and the defective optoelectronic semiconductor chips is so small that they are not picked up by the pick-up tool and remain on the carrier.
  • the invention therefore makes it possible that defective optoelectronic semiconductor chips are not picked up and accordingly not mounted either, whereby the repair effort that is caused by the mounting of defective optoelectronic semiconductor chips can be considerably reduced.
  • Functional, ie “good”, optoelectronic semiconductor chips can, however, be picked up by the pickup tool and, for example, transferred to a new carrier.
  • a suitable configuration can alternatively cause optoelectronic semiconductor chips with certain defects that reduce the dipole field to be picked up by the pickup tool and "good" optoelectronic semiconductor chips with higher dipole fields to be repelled by the pickup tool and remain on the carrier Ausgestal device separates good and defective optoelectronic semiconductor chips.
  • the pick-up tool can be made of a suitable material gefer to generate an electric field.
  • the pick-up tool can have polydimethylsiloxane (PDMS for short) in which metal contacts are embedded. The metal contacts can be connected to an electrical voltage source in order to charge the PDMS material accordingly for generating the electrical field.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the pick-up tool can be made of a suitable electrically charged material which by itself generates an electric field.
  • Another option for generating the electric field is to generate the electric field, for example by means of contacts within or on the surface of the pick-up tool and an electric voltage.
  • the electric field can also extend between the receiving tool and an electrical contact, the optoelectronic semiconductor chips being located between the receiving tool and the electrical contact.
  • the electrical contact can be, for example, the carrier on which the optoelectronic semiconductor chips are placed, or can be integrated into it.
  • the optoelectronic semiconductor chips can be produced on a semiconductor wafer and then separated, for example by sawing. After the separation, the optoelectronic semiconductor chips can be mounted on a circuit board or another carrier with the aid of the method described here.
  • the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chips can, for example, be light in the visible range, ultraviolet (UV) light and / or infrared light.
  • UV ultraviolet
  • the optoelectronic semiconductor chips can, for example, as light emitting diodes (English: light emitting diode; short: LED), as organic light emitting diodes (English: organic light emitting diode; short: OLED), as light-emitting transistors or as organic light-emitting transistors be formed sistors.
  • the optoelectronic semiconductor hips C may be one in tegrated circuit in various embodiments part.
  • Such LEDs can be used, for example, in video walls, lighting devices in buildings and vehicles, or surrounding lighting or terrain lighting.
  • Such LEDs are also used for larger matrices in which individual LEDs are set.
  • the optoelectronic semiconductor chips can be solar cells, for example.
  • the optoelectronic semiconductor chips are designed as LEDs, which have edge lengths in the range of 100 pm or greater.
  • the LEDs have an edge length in the range from 250 pm to 600 pm.
  • Such LEDs can, for example, be particularly suitable for the application examples mentioned above.
  • the excitation of the optoelectronic semiconductor chips to generate the electron-hole pairs can take place by irradiating the optoelectronic semiconductor chips with light, in particular UV light.
  • the light spectrum must have a wavelength or a wavelength range that enables excitation, in particular special photoluminescence excitation.
  • the excitation radiation must have a higher energy than that of the radiation emitted from optoelectronic semiconductor chips. Consequently, the wavelength of the excitation radiation must be shorter than the wavelength of the radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chips.
  • blue LEDs emit light at approx. 460 nm.
  • the excitation radiation should have a wavelength of 440 nm or shorter, for example a wavelength of approx. 420 nm.
  • the light used to generate the electron-hole pairs can fall through the pick-up tool onto the optoelectronic semiconductor chips.
  • the receiving tool can at least partially consist of a material that is at least partially transparent or permeable to the light. Furthermore, openings or light guides, through which the light reaches the optoelectronic semiconductor chips, can be integrated into the receiving tool.
  • the optoelectronic semiconductor chips can be arranged on a carrier or a substrate before being picked up by the pick-up tool.
  • the light used to generate the electron-hole pairs can fall through the carrier or the substrate onto the optoelectronic semiconductor chips.
  • the carrier or the substrate can be made at least partially from a material that is at least partially transparent or permeable to the light, or openings or light guides can be integrated into the carrier or the substrate.
  • the light can be radiated sideways or at an angle onto the optoelectronic semiconductor chips.
  • electron-hole pairs are generated not in all optoelectronic semiconductor chips, but only selectively in some of the optoelectronic semiconductor chips.
  • a plurality of optoelectronic semiconductor chips can be provided and the electron-hole pairs are generated only in selected optoelectronic semiconductor chips of the plurality of optoelectronic semiconductor chips. Then, apart from the defective optoelectronic semiconductor chips, only these optoelectronic semiconductor chips are picked up by the pick-up tool.
  • the selective excitation of the optoelectronic semiconductor chips can, for example, be achieved by guiding the light through a mask to generate the electron-hole pairs.
  • a further possibility for only picking up a selection of the optoelectronic semiconductor chips is that the pickup tool generates an electric field only in predetermined areas. This can be made possible, for example, by the metal contacts embedded in the receiving tool being at least partially individually controllable.
  • the receiving tool has a plurality of elevations or stamps on a surface that faces the optoelectronic semiconductor chips.
  • the receiving tool When lowering the receiving tool, only the elevations come into contact with the optoelectronic semiconductor chips, so that only the elevations receive optoelectronic semiconductor chips.
  • the areas between the elevations and the areas outside the elevations do not accommodate any optoelectronic semiconductor chips.
  • the pick-up tool can have a continuously flat surface, at least in one area, which is intended for picking up the optoelectronic semiconductor chips. This enables greater flexibility, since optoelectronic semiconductor chips which are arranged in different patterns and / or at different distances can be accommodated.
  • the pick-up tool can for example have approximately the size of the semiconductor wafer on which the optoelectronic semiconductor chips are produced and then, for example, are separated by sawing.
  • the pick-up tool can have the shape of a cylinder which is rolled over the optoelectronic semiconductor chips to pick up the optoelectronic semiconductor chips.
  • the pickup tool can be designed like the drum of a laser printer.
  • the cylindrical receiving tool can be moved over the optoelectronic semiconductor chips.
  • the axis of rotation of the cylindrical pick-up tool can be stationary and the carrier with the optoelectronic semiconductor chips can be pushed through under the pick-up tool.
  • the electrical charge of the pick-up tool can be changed via the metal contacts.
  • the polarity of the metal contacts can be reversed. This leads to a repulsive electrical interaction between the pick-up tool and the optoelectronic semiconductor chips polarized by the electron-hole pairs.
  • the charge can also be changed only at certain points or in certain areas of the pick-up tool, so that certain optoelectronic semiconductor chips are selectively deposited.
  • the carrier or the substrate to which the optoelectronic semiconductor chips are applied generates an adhesive force that is greater than that attractive force between the pick-up tool and the opto-electronic semiconductor chips.
  • the surface of the carrier or of the substrate can be coated with an adhesive, a lacquer, a solder material or other suitable materials.
  • the optoelectronic semiconductor chips can be released from the receiving tool by means of mechanical forces, for example by shearing or acceleration forces.
  • the pick-up tool touches the opto-electronic semiconductor chips directly in order to pick them up.
  • the pickup tool holds them by means of van der Waals forces.
  • a device according to the invention is intended for receiving and depositing optoelectronic semiconductor chips.
  • the device can be, for example, a placement machine or be integrated into a placement machine.
  • the device comprises an excitation element for generating electron-hole pairs in optoelectronic semiconductor chips and a pick-up tool for picking up and depositing the optoelectronic semiconductor chips.
  • the electron-hole pairs generate electrical dipole fields in the vicinity of the optoelectronic semiconductor chips.
  • the pickup tool is designed such that it generates an electric field which interacts with the electric dipole fields of the optoelectronic semiconductor chips in order to be able to pick them up.
  • the optoelectronic semiconductor chips picked up are transferred to given locations and stored there.
  • the excitation element is formed in such a way that it emits light with a predetermined wavelength or a predetermined wavelength range for generating the electron-hole pairs in the optoelectronic semiconductor chips.
  • the excitation element can for example comprise a light source and / or a light guide.
  • the excitation element can be arranged such that the light for generating the electron-hole pairs through the receiving tool or through a carrier on which the optoelectronic semiconductor chips are arranged falls on the optoelectronic semiconductor chips.
  • the receiving tool can have a plurality of elevations on a surface facing the optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic semiconductor chips can be picked up by the elevations of the pickup tool.
  • At least one region of a surface of the receiving tool facing the optoelectronic semiconductor chips can be continuously flat and be designed to receive the optoelectronic semiconductor chips.
  • the device for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips can have the above-described configurations of the method for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips.
  • Semiconductor chips can then be selected from these individual bins, e.g. in an individual luminaire or a video wall, and arranged in relation to one another in such a way that a uniform and desired color temperature or color of the luminaire or video wall is achieved in the overall picture.
  • the method or the device for picking up and storing optoelectronic semiconductor chips can therefore be suitable, for example, for picking up the semiconductor chips according to their color temperature or the color and the luminous flux and either storing them in appropriate bins or with semiconductor chips according to a desired combination a different color temperature and to transfer to a new carrier or a housing component.
  • the method or the apparatus for picking and placing the optoelectronic semiconductor chip may be further adapted to the semiconductor chip transfer of the optoelectronic semiconductor, or also an intermediate of the semiconductor C hips -beispielmik before the separation of the Halbleiterchips-, in a provided housing component and thus in to use a final product or package.
  • the quality and / or functionality of the components can be checked.
  • an additional step of checking the semiconductor chips individually at wafer level for their quality and / or functionality can be omitted. This makes it possible, for example, for the semiconductor chips to be binned only when they have already been inserted into a designated housing component and thus into a final product or package. Even doing this can be an additional step that There is no need to individually check semiconductor chips at wafer level for their quality and / or functionality.
  • FIG. 2 shows an illustration of a further device for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips
  • 4 shows a representation of a pick-up tool with elevations for picking up optoelectronic semiconductor chips
  • FIG. 5 shows a representation of a pick-up tool with selective irradiation of optoelectronic semiconductor chips
  • FIG. 6 shows a representation of a pick-up tool with a flat surface for picking up optoelectronic semiconductor chips
  • FIG. 1A shows schematically a device 10 for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips as an exemplary embodiment according to the invention.
  • the optoelectronic semiconductor chips are designed as LEDs 11 and are arranged on a carrier 12 at a distance from one another.
  • the device 10 has a pick-up tool 13, an excitation element 14 and a voltage source 15.
  • the excitation element 14 emits light 16 with which the LEDs 11 are irradiated. That emitted by the excitation element 14 Light 16 comprises wavelengths which generate electron-hole pairs in the optically active region of the LEDs 11 by excitation. The electron-hole pairs cause electrostatic polarization within the LEDs 11, as a result of which an electric dipole field is generated in the vicinity of the respective LED 11.
  • the receiving tool 13 is arranged between the excitation element 14 and the LEDs 11.
  • the pick-up tool 13 is at least partially permeable to the light 16 emitted by the excitation element 14, so that the light 16 can reach the LEDs 11.
  • the pick-up tool 13 has metal contacts that are embedded, for example, in polydimethylsiloxane (PDMS for short) or another suitable material.
  • the metal contacts are connected to the voltage source 15.
  • An electrostatic field can be generated by applying a voltage to the metal contacts.
  • the receiving tool 13 has elevations 17 which extend from a surface on the underside of the receiving tool 13 in the direction of the LEDs 11.
  • a method for picking up and laying down the LEDs 11 with the aid of the device 10 is described below as an exemplary embodiment according to the invention with reference to FIGS. 1A to ID.
  • the light 16 emitted by the excitation element 14 causes an excitation and a resulting electrostatic polarization in the LEDs 11.
  • the pick-up tool 13 is charged by the voltage source 15 in such a way that an attractive interaction between the pick-up tool 13 and the LEDs 11 occurs becomes.
  • the pick-up tool 13 is lowered to the LEDs 11 until the elevations 17 with the LEDs 11 underneath are shown in FIG Contact are.
  • every second LED 11 is in contact with one of the elevations 17.
  • FIG. 1B shows, the pick-up tool 13 is then lifted together with the LEDs 11 adhering to the elevations 17.
  • FIG. IC shows an enlarged detail from FIG. 1B.
  • Fig. IC shows the electrostatic charge of the recording tool 13 and the polarization of the LEDs 11.
  • the excitation element 14 and the voltage source 15 are not provided in Fig. 1B and all subsequent figures.
  • LEDs 11 lying between the elevations 13 are not lifted by the pick-up tool 13. Furthermore, LEDs 11 are not raised in which the light 16 emitted by the excitation element 14 causes little or no polarization due to defects in the LEDs 11. These LEDs 11 have a dark background in FIGS. 1A to IC. The lower polarization in comparison to intact LEDs 11 enables LEDs 11 with corresponding defects to be sorted out without having to test the LEDs 11 beforehand.
  • FIG. ID shows, the LEDs 11 are transferred to a desired location by means of the pick-up tool 13 and stored there.
  • FIG. 2 schematically shows a device 20 for picking up and depositing optoelectronic semiconductor chips as a further exemplary embodiment according to the invention.
  • the device 20 shown in FIG. 2 is largely identical to the device 10 from FIG. 1A. The difference is that the excitation element 14 in FIG. 2 is arranged below the carrier 12 on which the LEDs 11 are located. In this case, the carrier 14 must be at least partially permeable to that of the excitation element 14 emitted light 16 so that a photoluminescence excitation in the LEDs 11 can take place.
  • 3A shows schematically a cylinder-shaped pick-up tool 13 which can be designed like the drum of a laser printer.
  • the pick-up tool 13 is electrostatically charged in such a way that there is an attractive interaction between the surface of the pick-up tool 13 and the LEDs 11 located thereunder due to the polarization caused by the photoluminescence excitation.
  • the cylindrical receiving tool 13 is rolled over the carrier 12 and while those LEDs 11 are included in which the incident light 16 generated sufficient polarization.
  • FIG. 4 schematically shows a receiving tool 13 with elevations 17 on its underside, which extend in the direction of the LEDs 11 arranged below the receiving tool 13.
  • the light 16 emitted by the excitation element 14 falls through the receiving tool 13 onto the LEDs 11.
  • the receiving tool 13 can be made of a material that is at least partially permeable to the light 16, or corresponding through openings or light guides can be integrated into the receiving tool 13.
  • Fig. 5 shows the pick-up tool 13 from Fig. 4, but in Fig. 5 only certain LEDs 11 are selectively irradiated with the light 16, for example every second LED 11.
  • corresponding through openings or Lichtlei ter can be in the pick-up tool 13 can be integrated or a corresponding shading mask can be provided, which the Light 16 only falls on the predetermined LEDs 11.
  • only the LEDs 11 irradiated with the light 16 are excited to photoluminescence and only these LEDs 11 can be picked up by the pick-up tool 13, provided that they develop sufficient polarization due to the photoluminescence excitation.
  • FIG. 6 shows schematically a pick-up tool 13 which has a continuously flat surface 21 on its underside.
  • the flat surface 21 makes it possible to accommodate LEDs 11 arranged in different patterns and / or at different distances.
  • shading elements for example a mask, can be provided in order to selectively stimulate only certain LEDs 11 to produce photo luminescence.
  • FIGS. 1A to ID show the device 10 while the LEDs 11 are being deposited.
  • the pickup tool 13 is transferred to a circuit board shown in FIG. 7A, on which some of the LEDs 11 are mounted should be.
  • the electrostatic charge of the pick-up tool 13 is changed in such a way that the attractive interaction between the pick-up tool 13 and the LEDs 11 is reduced or converted into a repulsive interaction.
  • the electrical charge can be changed in certain areas of the pick-up tool in the desired manner, so that only a predetermined number of LEDs 11 are placed on the board 22.
  • the pick-up tool 13 is removed from the board 22, as shown in FIG. 7C.
  • the at the admission Tool 13 remaining LEDs 11 can be removed or placed elsewhere, for example on a cleaning tape.
  • Fig. 8A to 8C different options are shown schematically how the pick-up tool 13 can generate an electric field.
  • the field lines 23 shown in FIGS. 8A to 8C indicate the direction and strength of the electric field at the respective location.
  • FIG. 8B there are dipole charges in the pick-up tool 13, which are arranged such that the electric field strength at the tips of the elevations 17 is particularly great.
  • the elevations 17 of the pick-up tool 13 are electrically charged and the counter charges are arranged below the carrier 12, so that the LEDs 11 to be picked up are located between the pick-up tool 13 and the counter charges and thus within the electric field.
  • the electric fields generated with the aid of the pick-up tool 13 should not be homogeneous in order to exert an effective force on the dipoles of the LEDs 11 so that they can be picked up by the carrier 12.
  • FIGS. 8A to 8C also show electric field lines 24 of the LEDs 11, which are generated by the excitation. The interaction of the field lines 24 of the LEDs 11 with the field lines 23 of the pick-up tool 13 is not illustrated for the sake of simplicity.

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips (11) umfasst, dass Elektron-Loch-Paare in optoelektronischen Halbleiterchips (11) erzeugt werden und dadurch in der Umgebung des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips (11) ein elektrisches Dipolfeld erzeugt wird, ein Aufnahmewerkzeug (13) ein elektrisches Feld erzeugt und die optoelektronischen Halbleiterchips (11) während oder nach der Erzeugung der Elektron-Loch-Paare mit dem Aufnahmewerkzeug (13) aufgenommen und an vorgegebenen Stellen abgelegt werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM AUFNEHMEN UND ABLEGEN VON OPTO ELEKTRONISCHEN HALBLEITERCHIPS
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deut schen Patentanmeldung Nr. 102019121672.9, die am 12. August 2019 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der deutschen Patentanmeldung Nr. 102019 121 672.9 wird hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegen den Anmeldung aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halb leiterchips.
Optoelektronische Halbleiterchips, insbesondere LEDs (englisch: light emitting diodes), werden bei einigen herkömmlichen Mon tageprozessen getestet und gegebenenfalls aussortiert, bevor sie auf eine Platine montiert werden. Dies kann jedoch sehr aufwändig sein und ist oft mit hohen zusätzlichen Kosten ver bunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem optoelektronische Halbleiterchips aufgenommen und abgelegt und gleichzeitig die jenigen optoelektronischen Halbleiterchips, die bestimmte De fekte aufweisen, aussortiert werden können. Ferner soll eine entsprechende Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von opto elektronischen Halbleiterchips geschaffen werden.
Eine Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine weitere Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips mit den Merkma len des unabhängigen Anspruchs 13. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen An sprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips umfasst, dass Elektron-Loch- Paare in den optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt werden.
Die optoelektronischen Halbleiterchips können jeweils eine Halbleiterschicht mit einem photosensitiven Bereich aufweisen, der auch als optisch aktiver Bereich bezeichnet werden kann. Dieser Bereich kann beispielsweise die aktive Zone einer Leucht diode sein. In dem photosensitiven Bereich können Ladungsträger bzw. Elektron-Loch-Paare durch eine entsprechende Anregung, insbesondere durch einfallendes Licht, erzeugt werden.
Ein Elektron-Loch-Paar besteht aus einem Defektelektron und ei nem Elektron, das durch die Absorption von Energie aus seinem Grundzustand im Kristall in einen angeregten Zustand versetzt wurde.
Durch geeignete Eigenschaften des Halbleitermaterials, wie bei spielsweise zwei Bereiche mit unterschiedlichen Konzentrationen von Dotierstoffen, wie einem p-n-Übergang, können die Elektron- Loch-Paare voneinander getrennt werden. Dadurch werden in den jeweiligen Halbleiterchips Ladungen erzeugt, die außerhalb der Halbleiterchips ein Dipolfeld erzeugen. Dieser Vorgang ist auch als photovoltaischer Effekt bekannt.
Die Höhe des von einem jeweiligen Halbleiterchip erzeugten Di- polfelds hängt von Eigenschaften des Halbleiterchips ab. Halb leiterchips können Defekte, wie zum Beispiel Kurzschlüsse, Ne benschlüsse oder geringere Effizienz, aufweisen, die typischer weise zu einem beschleunigten Abfließen der durch die Anregung erzeugten Ladungen und damit zu einem verringerten Dipolfeld führen. Weiterhin wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Auf nahmewerkzeug bereitgestellt, welches dazu dient, die opto elektronischen Halbleiterchips aufzunehmen und an vorgegebenen Stellen bzw.Orten abzusetzen, beispielsweise auf einer Platine, auf welche die optoelektronischen Halbleiterchips montiert wer den sollen. Dieser Vorgang wird in der englischsprachigen Fach literatur auch als „pick and place" bezeichnet.
Erfindungsgemäß erzeugt das Aufnahmewerkzeug zumindest an be- stimmten Stellen ein elektrisches Feld, beispielsweise indem es an diesen Stellen elektrisch geladen wird. Die optoelektroni schen Halbleiterchips werden während oder nach der Erzeugung der Elektron-Loch-Paare von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen. Das von dem Aufnahmewerkzeug generierte elektrische Feld wech selwirkt mit den Dipolfeldern der optoelektronischen Halb leiterchips, wodurch eine anziehende oder auch abstoßende Kraft zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den optoelektronischen Halb leiterchips erzeugt wird. Die elektrostatische Wechselwirkung bzw. Kraft kann eine Wechselwirkung bzw. Kraft, die zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den optoelektronischen Halbleiterchips auch ohne die durch die Elektron-Loch-Paare bewirkten elektri schen Dipolfelder herrscht, überlagern. Beispielsweise kann zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den jeweiligen optoelektro- nischen Halbleiterchips eine van der Waals-Anziehung oder eine elektrostatische Anziehung auch ohne die durch die Anregung erzeugte Dipolladung bestehen. Durch die zusätzliche elektro statische Anziehung kann eine Schwelle überwunden werden, ober halb derer die optoelektronischen Halbleiterchips von einem Träger, auf dem die optoelektronischen Halbleiterchips angeord net sind, gelöst werden und von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen werden.
Die Kraft zum Abnehmen der optoelektronischen Halbleiterchips vom Träger kann größer sein als die Kraft, die zum Halten der abgenommenen optoelektronischen Halbleiterchips durch das Auf nahmewerkzeug benötigt wird. Unter Umständen kann daher die elektrostatische Kraft nur zum Abnehmen und nicht zum Halten der optoelektronischen Halbleiterchips erforderlich sein. Folg- lieh ist das Vorhandensein der elektrischen Dipolfelder nur zum Abnehmen der optoelektronischen Halbleiterchips, aber nicht un bedingt danach zum Halten der optoelektronischen Halbleiter chips notwendig. Optoelektronische Halbleiterchips mit bestimmten Defekten, zum Beispiel Kurzschlüssen, Nebenschlüssen, geringer Effizienz oder anderen Defekten, haben bei einer Anregung ein geringeres Di polfeld als optoelektronische Halbleiterchips ohne derartige Defekte. Dementsprechend ist die elektrostatische Wechselwir- kung zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den defekten optoelekt ronischen Halbleiterchips derart gering, dass diese von dem Aufnahmewerkzeug nicht aufgenommen werden und auf dem Träger Zurückbleiben. Die Erfindung ermöglicht es daher, dass defekte optoelektronische Halbleiterchips nicht aufgenommen und dement- sprechend auch nicht montiert werden, wodurch der Reparaturauf wand, der durch die Montage defekter optoelektronischer Halb leiterchips verursacht wird, erheblich reduziert werden kann. Funktionsfähige, d.h. „gute" optoelektronische Halbleiterchips können jedoch von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen werden und beispielsweise auf einen neuen Träger transferiert werden.
Durch eine geeignete Ausgestaltung kann alternativ bewirkt wer den, dass optoelektronische Halbleiterchips mit bestimmten De fekten, die das Dipolfeld verringern, von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen werden und „gute" optoelektronische Halbleiterchips mit höheren Dipolfeldern von dem Aufnahmewerkzeug abgestoßen werden und auf dem Träger Zurückbleiben. Auch diese Ausgestal tung bewirkt eine Trennung von guten und defekten optoelektro nischen Halbleiterchips. Das Aufnahmewerkzeug kann aus einem geeigneten Material gefer tigt sein, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Beispielsweise kann das Aufnahmewerkzeug Polydimethylsiloxan (kurz: PDMS) auf- weisen, in welches Metallkontakte eingebettet sind. Die Metall- kontakte können an eine elektrische Spannungsquelle angeschlos sen sein, um das PDMS-Material zur Erzeugung des elektrischen Felds entsprechend zu laden.
Weiterhin kann das Aufnahmewerkzeug aus einem geeigneten elektrisch geladenen Material gefertigt sein, welches von sich aus ein elektrisches Feld erzeugt.
Eine weitere Option zur Erzeugung des elektrischen Felds besteht darin, das elektrische Feld zum Beispiel durch Kontakte inner- halb oder an der Oberfläche des Aufnahmewerkzeugs und eine elektrische Spannung zu generieren.
Das elektrische Feld kann sich auch zwischen dem Aufnahmewerk zeug und einem elektrischen Kontakt erstrecken, wobei sich die optoelektronischen Halbleiterchips zwischen dem Aufnahmewerk zeug und dem elektrischen Kontakt befinden. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise der Träger sein, auf dem die opto elektronischen Halbleiterchips abgelegt sind, oder in diesen integriert sein.
Die optoelektronischen Halbleiterchips können auf einem Halb leiterwafer hergestellt und anschließend, beispielsweise durch Sägen, vereinzelt werden. Nach dem Vereinzeln können die opto elektronischen Halbleiterchips mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens auf eine Platine oder einen anderen Träger montiert werden.
Die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, Ultraviolett (UV)-Licht und/oder Infrarot- Licht sein.
Die optoelektronischen Halbleiterchips können beispielsweise als Licht emittierende Dioden (englisch: light emitting diode; kurz: LED), als organische Licht emittierende Dioden (englisch: organic light emitting diode; kurz: OLED), als Licht emittie rende Transistoren oder als organische Licht emittierende Tran sistoren ausgebildet sein. Die optoelektronischen Halbleiter- Chips können in verschiedenen Ausführungsformen Teil einer in tegrierten Schaltung sein.
Solche LEDs können zum Beispiel Anwendung in VideoWalls, Be leuchtungseinrichtungen in Gebäuden und Fahrzeugen, oder Um- feldbeleuchtungen beziehungsweise Geländebeleuchtungen finden.
Auch für großflächigere Matrizen, bei denen einzelne LED gesetzt werden kommen solche LEDs zum Einsatz.
Die optoelektronischen Halbleiterchips können beispielsweise Solarzellen sein.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die optoelektronischen Halb leiterchips als LEDs ausgeführt, die Kantenlängen im Bereich von lOOpm oder größer aufweisen. Beispielsweise weisen die LEDs eine Kantenlänge im Bereich von 250pm bis 600pm auf. Solche LEDs können beispielsweise besonders geeignet für die oben genannten Anwendungsbeispiele sein.
Die Anregung der optoelektronischen Halbleiterchips zur Erzeu- gung der Elektron-Loch-Paare kann durch die Bestrahlung der optoelektronischen Halbleiterchips mit Licht, insbesondere UV- Licht, erfolgen. Das Lichtspektrum muss eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich aufweisen, der eine Anregung, insbe sondere eine Photolumineszenzanregung, ermöglicht. Insbesondere muss die Anregungsstrahlung eine höhere Energie als die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte Strahlung aufwei sen. Folglich muss die Wellenlänge der Anregungsstrahlung kür zer sein als die Wellenlänge der von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Strahlung. Beispielsweise emittie- ren blaue LEDs Licht bei ca. 460 nm. Die Anregungsstrahlung sollte in diesem Fall eine Wellenlänge von 440 nm oder kürzer aufweisen, beispielsweise eine Wellenlänge von ca. 420 nm.
Das zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare verwendete Licht kann durch das Aufnahmewerkzeug auf die optoelektronischen Halb leiterchips fallen. Um dies zu ermöglichen, kann das Aufnahme werkzeug zumindest teilweise aus einem Material bestehen, das für das Licht zumindest teilweise transparent bzw. durchlässig ist. Weiterhin können Öffnungen oder Lichtleiter in das Aufnah- mewerkzeug integriert sein, durch die das Licht zu den opto elektronischen Halbleiterchips gelangt.
Die optoelektronischen Halbleiterchips können vor dem Aufnehmen durch das Aufnahmewerkzeug auf einem Träger bzw. einem Substrat angeordnet sein. Das zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare ver wendete Licht kann durch den Träger bzw. das Substrat auf die optoelektronischen Halbleiterchips fallen. Zu diesem Zweck kann der Träger bzw. das Substrat zumindest teilweise aus einem Ma terial gefertigt sein, das für das Licht zumindest teilweise transparent bzw. durchlässig ist, oder aber es können Öffnungen oder Lichtleiter in den Träger bzw. das Substrat integriert sein.
Alternativ kann das Licht seitlich oder schräg auf die opto- elektronischen Halbleiterchips gestrahlt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass nicht in allen optoelektronischen Halbleiterchips, sondern nur selektiv in einigen der optoelekt ronischen Halbleiterchips Elektron-Loch-Paare erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von optoelektronischen Halb leiterchips bereitgestellt werden und die Elektron-Loch-Paare werden nur in ausgewählten optoelektronischen Halbleiterchips der Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt. Dann werden bis auf die defekten optoelektronischen Halbleiter chips auch nur diese optoelektronischen Halbleiterchips von dem Aufnahmewerkzeug aufgenommen. Das selektive Anregen der opto elektronischen Halbleiterchips kann beispielsweise dadurch er folgen, dass das Licht zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch eine Maske geführt wird.
Eine weitere Möglichkeit, um nur eine Auswahl der optoelektro nischen Halbleiterchips aufzunehmen, besteht darin, dass das Aufnahmewerkzeug nur in vorgegebenen Bereichen ein elektrisches Feld erzeugt. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht wer den, indem die in das Aufnahmewerkzeug eingebetteten Metallkon takte zumindest teilweise individuell ansteuerbar sind.
Gemäß einer Ausgestaltung weist das Aufnahmewerkzeug eine Mehr- zahl von Erhebungen bzw. Stempeln an einer Oberfläche auf, die den optoelektronischen Halbleiterchips zugewandt ist. Beim Ab senken des Aufnahmewerkzeugs kommen nur die Erhebungen mit den optoelektronischen Halbleiterchips in Kontakt, so dass nur die Erhebungen optoelektronische Halbleiterchips aufnehmen. Die zwischen den Erhebungen sowie die außerhalb der Erhebungen lie genden Bereiche nehmen keine optoelektronischen Halbleiterchips auf.
Alternativ kann das Aufnahmewerkzeug zumindest in einem Bereich eine durchgehend ebene Oberfläche aufweisen, die für das Auf nehmen der optoelektronischen Halbleiterchips bestimmt ist. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität, da optoelektronische Halbleiterchips, die in unterschiedlichen Mustern und/oder mit unterschiedlichen Abständen angeordnet sind, aufgenommen werden können. Das Aufnahmewerkzeug kann beispielsweise ungefähr die Größe des Halbleiterwafers aufweisen, auf dem die optoelektronischen Halbleiterchips hergestellt werden und anschließend, beispiels weise durch Sägen, vereinzelt werden.
Weiterhin kann das Aufnahmewerkzeug die Form eines Zylinders haben, der zur Aufnahme der optoelektronischen Halbleiterchips über die optoelektronischen Halbleiterchips gerollt wird. Bei spielsweise kann das Aufnahmewerkzeug wie die Trommel eines Laserdruckers ausgestaltet sein. Zum Aufnehmen der optoelekt ronischen Halbleiterchips kann das zylinderförmige Aufnahme werkzeug über die optoelektronischen Halbleiterchips bewegt werden. Alternativ kann die Drehachse des zylinderförmigen Auf nahmewerkzeugs ortsfest sein und der Träger mit den optoelekt- ronischen Halbleiterchips kann unter dem Aufnahmewerkzeug durchgeschoben werden.
Zum Ablegen der optoelektronischen Halbleiterchips kann die elektrische Ladung des Aufnahmewerkzeugs über die Metallkon- takte geändert werden. Beispielsweise können die Metallkontakte umgepolt werden. Dies führt zu einer abstoßenden elektrischen Wechselwirkung zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den durch die Elektron-Loch-Paare polarisierten optoelektronischen Halb leiterchips.
Weiterhin kann die Ladung auch nur an bestimmten Stellen oder in bestimmten Bereichen des Aufnahmewerkzeugs geändert werden, so dass selektiv bestimmte optoelektronische Halbleiterchips abgelegt werden.
Eine weitere Möglichkeit, um die optoelektronischen Halbleiter chips abzulegen, besteht darin, dass der Träger bzw. das Sub strat, auf den die optoelektronischen Halbleiterchips aufge bracht werden, eine Haftkraft erzeugt, welche größer als die anziehende Kraft zwischen dem Aufnahmewerkzeug und den opto elektronischen Halbleiterchips ist. Beispielsweise kann die Oberfläche des Trägers bzw. des Substrats mit einem Klebstoff, einem Lack, einem Lotmaterial oder anderen geeigneten Materia- lien beschichtet sein.
Weiterhin können die optoelektronischen Halbleiterchips mittels mechanischer Kräfte von dem Aufnahmewerkzeug gelöst werden, beispielsweise durch Abscheren oder Beschleunigungskräfte.
Gemäß einer Ausgestaltung berührt das Aufnahmewerkzeug die opto elektronischen Halbleiterchips zu deren Aufnahme direkt. Wäh rend des Transfers der optoelektronischen Halbleiterchips hält das Aufnahmewerkzeug diese mittels Van-der-Waals-Kräften.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips bestimmt. Die Vorrich tung kann beispielsweise ein Bestückungsautomat sein oder in einen Bestückungsautomaten integriert sein.
Die Vorrichtung umfasst ein Anregungselement zur Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren in optoelektronischen Halbleiterchips und ein Aufnahmewerkzeug zum Aufnehmen und Ablegen der optoelekt ronischen Halbleiterchips. Durch die Elektron-Loch-Paare werden in der Umgebung der optoelektronischen Halbleiterchips elekt rische Dipolfelder generiert. Das Aufnahmewerkzeug ist derart ausgebildet, dass es ein elektrisches Feld erzeugt, welches mit den elektrischen Dipolfeldern der optoelektronischen Halb leiterchips wechselwirkt, um diese aufnehmen zu können. Die aufgenommenen optoelektronischen Halbleiterchips werden zu vor gegebenen Stellen transferiert und dort abgelegt.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Anregungselement derart aus gebildet, dass es Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge oder einem vorgegebenen Wellenlängenbereich zur Erzeugung der Elekt- ron-Loch-Paare in den optoelektronischen Halbleiterchips er zeugt. Das Anregungselement kann beispielsweise eine Licht quelle und/oder einen Lichtleiter umfassen.
Das Anregungselement kann derart angeordnet sein, dass das Licht zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch das Aufnahmewerk zeug oder durch einen Träger, auf dem die optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind, auf die optoelektronischen Halbleiterchips fällt.
Das Aufnahmewerkzeug kann an einer den optoelektronischen Halb leiterchips zugewandten Oberfläche eine Mehrzahl von Erhebungen aufweisen. Die optoelektronischen Halbleiterchips können von den Erhebungen des Aufnahmewerkzeugs aufgenommen werden.
Alternativ kann zumindest ein Bereich einer den optoelektroni schen Halbleiterchips zugewandten Oberfläche des Aufnahmewerk zeugs durchgehend eben sein und dazu ausgebildet sein, die opto- elektronischen Halbleiterchips aufzunehmen.
Weiterhin kann die Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips die oben beschriebenen Aus gestaltungen des Verfahrens zum Aufnehmen und Ablegen von opto- elektronischen Halbleiterchips aufweisen.
Weiterhin ist es möglich, dass es im Produktionsprozess der Halbleiterchips Chips innerhalb von einzelnen Chargen zu klei nen Abweichungen und somit zu geringen Unterschieden der ein- zelnen Halbleiterchips zueinander kommt. Die Farbtemperatur (Kelvin) bzw. die Farbe und der Lichtstrom (Lumen), die nötige Vorwärtsspannung, können innerhalb einer Fertigungscharge von einander abweichen. Dies hat zur Folge, dass Halbleiterchips, welche z.B. in einer einzelnen Leuchte verbaut sind, leicht unterschiedlich sein können. Die Halbleiterchips, deren Kennzahlen je nach gewünschter Qua lität weiter oder enger gefasst sind, können in verschiedene Bins - also Bereiche - sortiert werden. Diesen Prozess nennt man Binning.
Aus diesen einzelnen Bins können anschließend Halbleiterchips z.B. in einer einzelnen Leuchte oder einer VideoWall so ausge wählt und zueinander angeordnet werden, dass im Gesamtbild eine einheitliche und gewünschte Farbtemperatur bzw. Farbe der Leuchte oder der VideoWall erreicht wird.
Das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips kann daher bei spielsweise geeignet sein, die Halbleiterchips entsprechend ih- rer Farbtemperatur bzw. der Farbe und des Lichtstroms, aufzu nehmen und entweder in entsprechenden Bins abzulegen oder aber entsprechend einer gewünschten Kombination Halbleiterchips mit einer unterschiedlichen Farbtemperatur aufzunehmen und auf ei nen neuen Träger oder ein Gehäusebauteil zu transferieren.
Das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips kann weiterhin dazu geeignet sein einen Transfer der optoelektronischen Halb leiterchips, oder aber auch eine Zwischenstufe der Halbleiter- Chips -beispielsweise vor dem vereinzeln der Halbleiterchips-, in ein vorgesehenes Gehäusebauteil und damit in ein finales Produkt bzw. Package einzusetzen. Gleichzeitig kann beispiels weise die Qualität und/oder die Funktionalität der Bauteile überprüft werden. Entsprechend kann ein zusätzlicher Schritt, die Halbleiterchips auf Waferebene einzeln auf ihre Qualität und/oder Funktionalität zu überprüfen, entfallen. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass ein Binning der Halbleiter chips erst erfolgt, wenn diese bereits in ein vorgesehenes Ge häusebauteil und damit in ein finales Produkt bzw. Package ein- gesetzt wurden. Auch dabei kann ein zusätzlicher Schritt, die Halbleiterchips auf Waferebene einzeln auf ihre Qualität und/o der Funktionalität zu überprüfen, entfallen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:
Fig. 1A bis ID Darstellungen eines Verfahrens und einer
Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips;
Fig. 2 eine Darstellung einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektro nischen Halbleiterchips; Fig. 3A und 3B Darstellungen eines Verfahrens zum Aufneh men und Ablegen von optoelektronischen Halb leiterchips mittels eines zylinderförmigen Aufnahmewerkzeugs; Fig. 4 eine Darstellung eines Aufnahmewerkzeugs mit Erhebungen zum Aufnehmen von optoelekt ronischen Halbleiterchips;
Fig. 5 eine Darstellung eines Aufnahmewerkzeugs mit selektiver Bestrahlung von optoelektro nischen Halbleiterchips;
Fig. 6 eine Darstellung eines Aufnahmewerkzeugs mit einer ebenen Oberfläche zum Aufnehmen von optoelektronischen Halbleiterchips;
Fig. 7A bis 7C Darstellungen eines Verfahrens zum Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips; und Fig. 8A bis 8C Darstellungen verschiedener Ausgestaltungen zur Erzeugung eines elektrischen Felds durch das Aufnahmewerkzeug. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die bei gefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Be schreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifi sche Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert wer den können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschauli chung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merk male der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbei spiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spe zifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschrei bung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identi schen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Fig. 1A zeigt schematisch eine Vorrichtung 10 zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips als ein erfin- dungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
Die optoelektronischen Halbleiterchips sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als LEDs 11 ausgebildet und auf einem Träger 12 voneinander beabstandet angeordnet.
Die Vorrichtung 10 weist ein Aufnahmewerkzeug 13, ein Anre gungselement 14 und eine Spannungsquelle 15 auf.
Das Anregungselement 14 emittiert Licht 16, mit welchem die LEDs 11 bestrahlt werden. Das von dem Anregungselement 14 emittierte Licht 16 umfasst Wellenlängen, die Elektron-Loch-Paare in dem optisch aktiven Bereich der LEDs 11 durch Anregung erzeugen. Die Elektron-Loch-Paare bewirken eine elektrostatische Polari sation innerhalb der LEDs 11, wodurch ein elektrisches Dipolfeld in der Umgebung der jeweiligen LED 11 erzeugt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Aufnahmewerk zeug 13 zwischen dem Anregungselement 14 und den LEDs 11 ange ordnet. Das Aufnahmewerkzeug 13 ist für das von dem Anregungs- element 14 emittierte Licht 16 zumindest teilweise durchlässig, so dass das Licht 16 zu den LEDs 11 gelangen kann.
Das Aufnahmewerkzeug 13 weist Metallkontakte auf, die beispiels weise in Polydimethylsiloxan (kurz: PDMS) oder ein anderes ge- eignetes Material eingebettet sind. Die Metallkontakte sind an die Spannungsquelle 15 angeschlossen. Über eine Spannung an den Metallkontakten kann ein elektrostatisches Feld erzeugt werden.
Ferner weist das Aufnahmewerkzeug 13 Erhebungen 17 auf, die sich von einer Oberfläche an der Unterseite des Aufnahmewerkzeugs 13 in Richtung der LEDs 11 erstrecken.
Anhand der Fig. 1A bis ID wird im Folgenden ein Verfahren zum Aufnehmen und Ablegen der LEDs 11 mit Hilfe der Vorrichtung 10 als ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das von dem Anregungselement 14 emittierte Licht 16 bewirkt eine Anregung und eine dadurch hervorgerufene elektrostatische Po larisation in den LEDs 11. Gleichzeitig wird das Aufnahmewerk- zeug 13 mittels der Spannungsquelle 15 derart geladen, das eine anziehende Wechselwirkung zwischen dem Aufnahmewerkzeug 13 und den LEDs 11 bewirkt wird.
Das Aufnahmewerkzeug 13 wird zu den LEDs 11 heruntergefahren, bis die Erhebungen 17 mit den darunter befindlichen LEDs 11 in Kontakt sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jede zweite LED 11 mit einer der Erhebungen 17 in Kontakt.
Wie Fig. 1B zeigt, wird das Aufnahmewerkzeug 13 anschließend zusammen mit den an den Erhebungen 17 haftenden LEDs 11 ange hoben. In Fig. IC ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1B dargestellt. Fig. IC zeigt die elektrostatische Ladung des Auf nahmewerkzeugs 13 sowie die Polarisation der LEDs 11. Aus Grün den der Einfachheit sind in Fig. 1B und allen folgenden Figuren das Anregungselement 14 und die Spannungsquelle 15 nicht dar gestellt.
Die zwischen den Erhebungen 13 liegenden LEDs 11 werden von dem Aufnahmewerkzeug 13 nicht angehoben. Ferner werden LEDs 11 nicht angehoben, bei denen das von dem Anregungselement 14 emittierte Licht 16 aufgrund von Defekten in den LEDs 11 nur eine geringe oder keine Polarisation verursacht. Diese LEDs 11 sind in Fig. 1A bis IC dunkel hinterlegt. Die geringere Polarisation im Ver gleich zu intakten LEDs 11 ermöglicht es, LEDs 11 mit entspre- chenden Defekten auszusortieren, ohne die LEDs 11 vorher testen zu müssen.
Anschließend werden die LEDs 11, wie Fig. ID zeigt, mittels des Aufnahmewerkzeugs 13 zu einem gewünschten Ort transferiert und dort abgelegt.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 20 zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektronischen Halbleiterchips als ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Die in Fig. 2 darge- stellte Vorrichtung 20 ist weitgehend identisch mit der Vor richtung 10 aus Fig. 1A. Der Unterschied besteht darin, dass das Anregungselement 14 in Fig. 2 unterhalb des Trägers 12, auf dem sich die LEDs 11 befinden, angeordnet ist. In diesem Fall muss der Träger 14 zumindest teilweise durchlässig für das von dem Anregungselement 14 emittierte Licht 16 sein, damit eine Photolumineszenzanregung in den LEDs 11 erfolgen kann.
Fig. 3A zeigt schematisch ein zylinderförmig ausgebildetes Auf- nahmewerkzeug 13, das wie die Trommel eines Laserdruckers aus gestaltet sein kann. Das Aufnahmewerkzeug 13 ist elektrostatisch derart geladen, dass zwischen der Oberfläche des Aufnahmewerk zeugs 13 und den darunter befindlichen LEDs 11 aufgrund der durch die Photolumineszenzanregung verursachten Polarisation eine attraktive Wechselwirkung besteht.
Wie in Fig. 3B gezeigt ist, wird das zylinderförmige Aufnahme werkzeug 13 über den Träger 12 gerollt und dabei werden dieje nigen LEDs 11 aufgenommen, in denen durch das einfallende Licht 16 eine ausreichende Polarisation erzeugt wurde.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Aufnahmewerkzeug 13 mit Erhebungen 17 an seiner Unterseite, die sich in Richtung der unterhalb des Aufnahmewerkzeugs 13 angeordneten LEDs 11 erstrecken. Das von dem in Fig. 4 nicht dargestellten Anregungselement 14 emittierte Licht 16 fällt durch das Aufnahmewerkzeug 13 hindurch auf die LEDs 11.
Um den Durchgang des Lichts 16 zu ermöglichen, kann das Aufnah- mewerkzeug 13 aus einem für das Licht 16 zumindest teilweise durchlässigen Material gefertigt sein oder es können entspre chende Durchgangsöffnungen oder Lichtleiter in das Aufnahme werkzeug 13 integriert sein. Fig. 5 zeigt das Aufnahmewerkzeug 13 aus Fig. 4, jedoch werden in Fig. 5 selektiv nur bestimmte LEDs 11 mit dem Licht 16 bestrahlt, beispielsweise jede zweite LED 11. Um dies zu ermög lichen, können entsprechende Durchgangsöffnungen oder Lichtlei ter in das Aufnahmewerkzeug 13 integriert sein oder aber es kann eine entsprechende abschattende Maske vorgesehen sein, die das Licht 16 nur auf die vorgegebenen LEDs 11 fallen lässt. Im Ergebnis werden nur die mit dem Licht 16 bestrahlten LEDs 11 zur Photolumineszenz angeregt und nur diese LEDs 11 können von dem Aufnahmewerkzeug 13 aufgenommen werden, sofern sie durch die Photolumineszenzanregung eine ausreichende Polarisation ausbilden.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Aufnahmewerkzeug 13, das an seiner Unterseite eine durchgehend ebene Oberfläche 21 aufweist. Die ebene Oberfläche 21 ermöglicht es, in unterschiedlichen Mustern und/oder mit unterschiedlichen Abständen angeordnete LEDs 11 aufzunehmen.
Weiterhin können abschattende Elemente, zum Beispiel eine Maske, vorgesehen sein, um selektiv nur bestimmte LEDs 11 zur Photo lumineszenz anzuregen.
Fig. 7A bis 7C zeigt die Vorrichtung 10 während des Ablegens der LEDs 11. Nach dem in Fig. 1A bis ID dargestellten Aufnehmen der LEDs 11 wird das Aufnahmewerkzeug 13 zu einer in Fig. 7A dargestellten Platine transferiert, auf welche einige der LEDs 11 montiert werden sollen.
Mittels der in Fig. 7B dargestellten Spannungsquelle 15 wird die elektrostatische Ladung des Aufnahmewerkzeugs 13 derart ge ändert, dass die anziehende Wechselwirkung zwischen dem Aufnah mewerkzeug 13 und den LEDs 11 verringert oder in eine abstoßende Wechselwirkung umgewandelt wird. Mittels der individuell an steuerbaren Metallkontakte in dem Aufnahmewerkzeug kann die elektrische Ladung in bestimmten Bereichen des Aufnahmewerk zeugs in der gewünschten Weise geändert werden, so dass nur eine vorgegebene Anzahl der LEDs 11 auf der Platine 22 abgesetzt wird. Anschließend wird das Aufnahmewerkzeug 13 von der Platine 22 entfernt, wie in Fig. 7C gezeigt ist. Die an dem Aufnahme- Werkzeug 13 verbleibenden LEDs 11 können an anderer Stelle ent fernt oder abgesetzt werden, zum Beispiel an einem Reinigungs klebestreifen. In Fig. 8A bis 8C sind verschiedene Optionen schematisch dar gestellt, wie durch das Aufnahmewerkzeug 13 ein elektrisches Feld erzeugt werden kann. Die in Fig. 8A bis 8C dargestellten Feldlinien 23 geben die Richtung und Stärke des elektrischen Felds an dem jeweiligen Ort an.
In der in Fig. 8A gezeigten Ausgestaltung befinden sich Ladungen in den Erhebungen 17 des Aufnahmewerkzeugs 13. Die Gegenladungen sich in der Umgebung des Aufnahmewerkzeugs 13 angeordnet. Dadurch ergibt sich ein elektrisches Feld in der Umgebung jeder der Erhebungen 17, das dem Feld einer Punktladung ähnlich ist.
In Fig. 8B befinden sich Dipolladungen in dem Aufnahmewerkzeug 13, die derart angeordnet sind, dass die elektrische Feldstärke an den Spitzen der Erhebungen 17 besonders groß ist.
In Fig. 8C sind die Erhebungen 17 des Aufnahmewerkzeugs 13 elektrisch geladen und die Gegenladungen sind unterhalb des Trägers 12 angeordnet, so dass sich die aufzunehmenden LEDs 11 zwischen dem Aufnahmewerkzeug 13 und den Gegenladungen und damit innerhalb des elektrischen Felds befinden.
Die mit Hilfe des Aufnahmewerkzeugs 13 erzeugten elektrischen Felder sollten nicht homogen sein, um eine effektive Kraft auf die Dipole der LEDs 11 auszuüben, damit diese von dem Träger 12 aufgenommen werden können.
In Fig. 8A bis 8C sind außerdem elektrische Feldlinien 24 der LEDs 11 dargestellt, die durch die Anregung erzeugt werden. Die Wechselwirkung der Feldlinien 24 der LEDs 11 mit den Feldlinien 23 des Aufnahmewerkzeugs 13 ist zur Vereinfachung nicht darge stellt.
BEZUGSZEICHENLISTE
Vorrichtung
LED
Träger
Aufnahmewerkzeug
Anregungselement
Spannungsquelle
Licht
Erhebung
Vorrichtung
Oberfläche
Platine
Feldlinie des Aufnahmewerkzeugs Feldlinie des Halbleiterchips

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Aufnehmen und Ablegen von optoelektroni schen Halbleiterchips (11), wobei
Elektron-Loch-Paare in optoelektronischen Halbleiter chips (11) erzeugt werden und dadurch in der Umgebung des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips (11) ein elektrisches Dipolfeld erzeugt wird, ein Aufnahmewerkzeug (13) ein elektrisches Feld erzeugt, und die optoelektronischen Halbleiterchips (11) während oder nach der Erzeugung der Elektron-Loch-Paare mit dem Auf nahmewerkzeug (13) aufgenommen und an vorgegebenen Stel len abgelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die optoelektronischen Halbleiterchips LEDs sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optoelektro nischen Halbleiterchips (11) zur Erzeugung der Elektron- Loch-Paare mit Licht (16), das eine vorgegebene Wellen länge oder einen vorgegebenen Wellenlängenbereich auf weist, bestrahlt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Licht (16) zur Er zeugung der Elektron-Loch-Paare durch das Aufnahmewerk zeug (13) auf die optoelektronischen Halbleiterchips (11) fällt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die optoelektronischen
Halbleiterchips (11) auf einem Träger (12) angeordnet sind und das Licht (16) zur Erzeugung der Elektron-Loch- Paare durch den Träger (12) auf die optoelektronischen Halbleiterchips (11) fällt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (11) bereitgestellt wird und die elektrischen Dipolfelder nur in ausgewählten optoelektronischen Halbleiterchips (11) der Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (11) erzeugt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) nur in vorgegebenen Bereichen ein elektrisches Feld erzeugt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) an einer den optoelektronischen Halbleiterchips (11) zugewandten Oberfläche eine Mehrzahl von Erhebungen (17) aufweist und die optoelektronischen
Halbleiterchips (11) von den Erhebungen (17) des Aufnah mewerkzeugs (13) aufgenommen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumin dest ein Bereich einer den optoelektronischen Halbleiter chips (11) zugewandten Oberfläche (21) des Aufnahmewerk zeugs (13) eben ist und die optoelektronischen Halb leiterchips (11) mit dem ebenen Bereich des Aufnahmewerk zeugs (13) aufgenommen werden.
10 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) die Form eines Zylinders hat, der zur Aufnahme der optoelektronischen Halbleiterchips (11) über die optoelektronischen Halbleiterchips (11) gerollt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Ablegen der optoelektronischen Halbleiterchips (11) das von dem Aufnahmewerkzeug (13) erzeugte elektrische Feld geändert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) zur Aufnahme der optoelektro nischen Halbleiterchips (11) die optoelektronischen Halb leiterchips (11) direkt berührt und mittels Van-der- Waals-Kräften hält.
13. Vorrichtung (10, 20) zum Aufnehmen und Ablegen von opto elektronischen Halbleiterchips (11), umfassend: ein Anregungselement (14) zur Erzeugung von Elektron- Loch-Paaren in optoelektronischen Halbleiterchips (11), um in der Umgebung des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips (11) ein elektrisches Dipolfeld zu er zeugen, und ein Aufnahmewerkzeug (13) zum Aufnehmen und Ablegen der optoelektronischen Halbleiterchips (11), wobei das Auf nahmewerkzeug (13) derart ausgestaltet ist, dass es ein elektrisches Feld erzeugt, anschließend die optoelektro nischen Halbleiterchips (11) mit den von dem Anregungs element (14) erzeugten Elektron-Loch-Paaren aufnimmt und die optoelektronischen Halbleiterchips (11) an vorgege benen Stellen ablegt.
14. Vorrichtung (10, 20) nach Anspruch 13, wobei das Anre gungselement (14) derart ausgebildet ist, dass es Licht (16) mit einer vorgegebenen Wellenlänge oder einem vor gegebenen Wellenlängenbereich zur Erzeugung der Elektron- Loch-Paare in den optoelektronischen Halbleiterchips (11) erzeugt.
15. Vorrichtung (10, 20) nach Anspruch 14, wobei das Anre gungselement (14) derart angeordnet ist, dass das Licht (16) zur Erzeugung der Elektron-Loch-Paare durch das Auf nahmewerkzeug (13) oder durch einen Träger (12), auf dem die optoelektronischen Halbleiterchips (11) angeordnet sind, auf die optoelektronischen Halbleiterchips (11) fällt.
16. Vorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) an einer den optoelekt ronischen Halbleiterchips (11) zugewandten Oberfläche eine Mehrzahl von Erhebungen (17) aufweist und die opto elektronischen Halbleiterchips (11) von den Erhebungen (17) des Aufnahmewerkzeugs (13) aufgenommen werden.
17. Vorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei zumindest ein Bereich einer den optoelektronischen Halbleiterchips (11) zugewandten Oberfläche (21) des Auf nahmewerkzeugs (13) eben ist und die optoelektronischen Halbleiterchips (11) mit dem ebenen Bereich des Aufnah mewerkzeugs (13) aufgenommen werden.
18. Vorrichtung (10, 20) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Aufnahmewerkzeug (13) die Form eines Zylinders hat, der zur Aufnahme der optoelektronischen Halbleiter chips (11) über die optoelektronischen Halbleiterchips (11) gerollt wird.
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