DE10159974C1 - Halbleiterchip-Montageanlage mit einem Saugnippel zur Abnahme eines Halbleiterchips - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterchip-Montageanlage (1) mit einem Saugnippel (2) zur Aufnahme eines Halbleiterchips (3) von einer Trägerfolie (4). Dazu weist der Saugnippel (2) ein formstabiles zylindrisches Mundstück (5) mit einer Saugbohrung (6) auf. An dieses Mundstück (5) schließt sich ein gummielastischer Bereich (7) des Saugnippels (2) an und geht in einen formstabilen Saugrohransatz (8) des Saugnippels (2) über.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterchip-Montageanlage mit einem Saugnippel zur Abnahme eines Halbleiterchips von einer Trägerfolie und zur Positionierung und Ablage des Halbleiter­ chips in einer Bauteilposition eines Systemträgers für elek­ tronische Bauteile gemäß der Gattung des unabhängigen An­ spruchs 1.

Mit zunehmender Miniaturisierung der Halbleiterchips, insbe­ sondere mit zunehmender Verkleinerung des Volumens der Halb­ leiterchips durch Verminderung der Dicke der Halbleiterchips mittels Dünnätzens oder Dünnschleifens auf nur noch wenige 10 Mikrometer Dicke, wird die Handhabung von Halbleiterchips in einer Halbleiterchip-Montageanlage zunehmend schwieriger. Ge­ genwärtig beträgt die Ausfallrate bei Einsatz von Standard- Handhabungswerkzeugen in einer Halbleiterchip-Montageanlage bereits etwa 20%. Bei einem derart hohen Anteil beschädigter miniaturisierter Halbleiterchips insbesondere bei Halbleiter­ chips, die für Hochfrequenzanwendungen bestimmt sind, ist es erforderlich, diese Ausfallrate zu verringern. Besonders hohe Ausfallraten treten in Halbleiterchip-Montageanlagen auf, die dem sogenannten "die bonding" dienen. Dabei wird der Halblei­ terchip von einer einseitig klebenden Trägerfolie abgenommen und in eine Position verbracht, bei der der Halbleiterchip auf eine Chipinsel eines Systemträgers in einer Bauteilposi­ tion zur Herstellung eines elektronischen Bauteils fixiert wird.

Das Dokument DE 44 30 381 C2 offenbart eine Saugpipette zum An­ ziehen, Halten und Transportieren eines Halbleiterbauelements. Die dort offenbarte Saugpipette umfasst einen zylindrischen Grundkörper aus elastischem Material wie Gummi, wobei an einem Ende des Grundköpers ein Werkzeuganziehungsabschnitt aus metal­ lischem Material und an einem gegenüberliegenden Ende einen Ad­ apter ebenfalls aus metallischem Material angeordnet ist. Der Werkzeuganziehungsabschnitt bildet ein Mundstück und verfügt über eine Anziehungsöffnung, die mit einer Öffnung des Grund­ körpers in Verbindung steht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleiterchip- Montageanlage anzugeben, die einen Saugnippel zur Aufnahme eines Halbleiterchips von einer Trägerfolie aufweist, mit dem die Ausfallrate bei der Handhabung und beim Transport des Halbleiterchips innerhalb der Halbleiterchip-Montageanlage vermindert wird.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird eine Halbleiterchip-Montageanlage ge­ schaffen, die mit einem Saugnippel zur Aufnahme eines Halb­ leiterchips von einer Trägerfolie ausgestattet ist und der gleichzeitig den Halbleiterchip zur Positionierung und zur Ablage in einer Bauteilposition eines Systemträgers für elek­ tronische Bauteile hält. Dazu weist der Saugnippel ein form­ stabiles zylindrisches Mundstück mit einer Saugbohrung auf, an die sich ein gummielastischer Bereich des Saugnippels an­ schließt, der in einen formstabilen Saugrohransatz übergeht.

Bei dem Einsatz eines Saugnippels in einer Halbleiterchip- Montageanlage steht dieser unter Vakuum, sobald eine Oberflä­ che des Halbleiterchips seine Saugöffnung verschließt. Durch die formstabile Auslegung eines zylindrischen Mundstücks wird gewährleistet, daß das Mundstück nicht kollabiert, sich ver­ formt oder in anderer Weise den Halbleiterchip bei der Mani­ pulation innerhalb der Halbleiterchip-Montageanlage beschä­ digt oder verliert. Außerdem wird durch das formstabile zy­ lindrische Mundstück dafür gesorgt, daß sich die Oberfläche des Halbleiterchips auf einer formstabilen Oberfläche des zy­ lindrischen Mundstücks abstützen kann.

Durch den sich an das Mundstück anschließenden gummielasti­ schen Bereich des Saugnippels kann dieser sich an die Lage der Oberseite des Halbleiterchips anpassen ohne einen beschä­ digenden Druck auf den Halbleiterchip auszuüben. Vielmehr wird das Mundstück gummielastisch abgefedert und kann somit schonend auf der Halbleiterchipoberfläche abgesetzt werden. Der sich anschließende formstabile Saugrohransatz des Saug­ nippels sorgt dafür, daß gasdicht der Saugrohransatz des Saugnippels mit einem entsprechenden Vakuumrohr oder einer Vakuumleitung verbunden werden kann. Dabei versorgt im Be­ trieb der formstabile Saugrohransatz den gummielastischen Be­ reich und das formstabile zylindrische Mundstück des Saugnip­ pels mit Vakuum, ohne selbst zu kollabieren und damit das si­ chere Halten eines Halbleiterchips zu gefährden.

Der Innendurchmesser des Saugrohransatzes ist um ein Mehrfa­ ches größer als die Saugbohrung des zylindrischen Mundstücks. Der gummielastische Bereich bildet nun den Übergang von der Saugbohrung zu dem um ein Mehrfaches größeren Durchmesser des Saugrohransatzes. Dazu weist der gummielastische Bereich ei­ nen Innenkonus und einen Außenkonus auf, die dazwischen eine dünne gummielastische Wand bilden. Durch die Gestaltung von Innenkonus und Außenkonus kann die Elastizität des gummiela­ stischen Bereichs variiert werden und auf die Erfordernisse einer Halbleiterchip-Montageanlage für miniaturisierte Halb­ leiterchips eingestellt werden. Durch die Wahl der gleichen Steigung von Innenkonus und Außenkonus kann eine gleichblei­ bende Wandstärke eines gummielastischen Materials von dem Saugrohransatz bis zu dem Mundstück realisiert werden. Die Wandstärke selbst kann dabei sehr genau auf die Belastbarkeit der zu haltenden Halbleiterchips abgestimmt werden.

Um mit zunehmender Verformung des gummielastischen Bereichs eine abnehmende Elastizität des gummielastischen Bereichs zu erreichen, kann dieser zwischen dem Innenkonus und dem Außen­ konus eine sich zum Mundstück hin verjüngende Wandstärke ei­ nes gummielastischen Materials aufweisen. Bei geringfügiger Auslenkung des zylindrischen Mundstücks in axialer Richtung wird somit zunächst eine hohe Gummielastizität bereitge­ stellt, die mit zunehmendem Verformungsgrad des gummielasti­ schen Bereichs abnimmt. Mit einer derartigen Konstruktion des Saugnippels wird mit zunehmender Verformung des elastischen Bereichs des Saugnippels der Verformungswiderstand größer.

Die Größe des gummielastischen Bereichs wird wesentlich von dem Flächenverhältnis zwischen dem Querschnitt der Saugboh­ rung des Mundstücks und dem Innenquerschnitt des Saugrohr­ ansatzes bestimmt. Um eine wirksame Abfederung durch den gum­ mielastischen Bereich des zylindrischen Mundstücks zu errei­ chen, liegt dieses Flächenverhältnis zwischen 1 : 9 und 1 : 16.

Neben dem Flächenverhältnis ist die Länge des gummielasti­ schen Bereichs in axialer Richtung entscheidend für die Ela­ stizität dieses Bereichs. Je größer diese Länge ist, um so steifer wird der gummielastische Bereich in axialer Richtung. Ein bevorzugtes Verhältnis zwischen der Länge des gummiela­ stischen Bereichs in axialer Richtung zu dem Innendurchmesser des Saugrohransatzes liegt zwischen 1 : 2 bis 1 : 4. Je kleiner dieses Verhältnis wird, um so weicher und elastischer wird der gummielastische Bereich wirken. Jedoch wird bei Unter­ schreiten des Verhältnisses 1 : 4 die Gefahr größer, daß allein aufgrund des Vakuums innerhalb des Saugrohransatzes das form­ stabile Mundstück in den Innenraum des Saugrohransatzes ge­ stülpt wird und damit ist der Saugnippel nicht mehr funkti­ onsfähig.

Auch das Verhältnis der Länge des gummielastischen Bereichs in axialer Richtung zu dem Durchmesser der Saugbohrung des Mundstücks sollte einen Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 nicht über­ schreiten. Auch hier besteht außerhalb dieses Bereichs einer­ seits eine Versteifungsgefahr des gummielastischen Bereichs und in der entgegengesetzten Richtung die Gefahr des Einstül­ pens des Mundstücks in den Innenraum des Saugrohransatzes.

Um die Formstabilität des zylindrischen Mundstückes und des Saugrohransatzes gegenüber dem gummielastischen Bereich zu sichern, kann die Wandstärke des gummielastischen Bereichs kleiner oder gleich der Wandstärke des zylindrischen Mund­ stücks und in jedem Fall kleiner als die Wandstärke des Saug­ rohransatzes sein. Werden diese Bedingungen eingehalten, so kann davon ausgegangen werden, daß die Anforderungen an die einzelnen Bereiche des Saugnippels beim Aufnehmen eines Halb­ leiterchips erfüllt werden.

Als optimal haben sich für die Saugrohrbohrung Durchmesser zwischen 100 und 500 µm und als Außendurchmesser des zylin­ drischen Mundstücks haben sich Maße zwischen 250 und 1200 Mi­ krometer erwiesen. Demgegenüber sollte der Innendurchmesser des Saugrohransatzes zwischen 800 und 1200 Mikrometern lie­ gen.

Der Übergang vom Saugrohransatz des Saugnippels zu einem Va­ kuumrohr oder einer Vakuumleitung in der Halbleiterchip- Montageanlage kann durch einen äußeren Steckkonus des Saug­ rohransatzes gewährleistet werden, mit dem der Saugnippel in ein Saugrohr oder eine Vakuumleitung vakuumdicht einsteckbar ist. Dieses hat den Vorteil einer schnellen und leichten Aus­ wechselbarkeit des Saugnippels, der aufgrund seines empfind­ lichen Mundstücks und dem nicht minder empfindlichen gummie­ lastischen Bereich eine begrenzte Lebensdauer aufweist.

Um das Mundstück planparallel auf die Oberfläche eines Halb­ leiterchips aufzusetzen, weist das Mundstück einen scheiben­ förmigen Saugmund auf. Dieser scheibenförmige Saugmund ist hochgradig poliert und eben, um eine möglichst vakuumdichte Verbindung zwischen der Oberfläche des Halbleiterchips und dem scheibenförmigen Saugmund herzustellen. Selbst Neugungen der Halbleiterchipoberfläche können durch den scheibenförmi­ gen Saugmund ausgeglichen werden, weil sich erfindungsgemäß an das formstabile Mundstück ein gummielastischer Bereich an­ schließt, der Neigungswinkel der Halbleiterchipoberfläche ge­ genüber der Oberfläche des scheibenförmigen Saugmundes aus­ gleicht.

Für diesen Ausgleich und für den Vorgang des Abhebens eines Halbleiterchips von einer einseitig klebenden Trägerfolie ist es vorgesehen, daß der gummielastische Hub in axialer Rich­ tung des Mundstücks aufgrund des gummielastischen Bereichs des Saugnippels bis zu 1000 µm betragen kann. Ein derart im Vergleich zur Chipdicke großer gummielastischer Hub stellt sicher, daß das formstabile Mundstück mit seiner Saugöffnung beim Aufsetzen auf die Halbleiterchipoberfläche keinerlei Be­ schädigungen hervorruft. Ferner stellt dieser gummielastische Hub sicher, daß das Anheben des Halbleiterchips durch eine Hubnadel von der Rückseite des Halbleiterchips aus nicht zu Beschädigungen der Oberseite des Halbleiterchips durch das formstabile Mundstück des Saugnippels führt. Die Hubnadel selbst ist in einer derartigen Halbleiterchip-Montageanlage ein Hilfsmittel, mit dem die Folie auf der Rückseite des Halbleiterchips einerseits durchstochen wird und andererseits der Halbleiterchip zentral angehoben und von der Klebstoff­ schicht der Folie gelöst wird und gegen das formstabile Mund­ stück des Saugnippels gehoben wird. Durch den erfindungsgemä­ ßen Saugnippel wird nun ein gummielastischer Hub gewährlei­ stet, der dieses Anheben durch die Hubnadel von der Rückseite des Halbleiterchips aus auf der Oberseite des Halbleiterchips abfedert und somit Beschädigungen des Halbleiterchips vermin­ dert.

Der Saugnippel kann mit seinem Saugrohransatz, seinem gummie­ lastischen Bereich und seinem Mundstück einstückig aus einer Kunststoffspritzgußmasse hergestellt sein. Die Formstabilität des Mundstücks und die Formstabilität des Saugrohransatzes wird bei einer derartigen einstückigen Ausführungsform durch entsprechende Wandstärken sowohl des Mundstückes als auch des Saugrohransatzes gewährleistet. Zwar weisen dadurch die Be­ reiche des Saugnippels mit dicken Wandungen ebenfalls gummie­ lastische Eigenschaften auf, jedoch wären zur Verformung die­ ser Bereiche erheblich höhere Kräfte erforderlich als für den Bereich des Saugnippels, der durch entsprechende Dünnwandig­ keit gegenüber den formstabilen Bereichen eine entsprechend höhere Elastizität aufweist.

Ein derartiger Saugnippel kann aus einem elastomeren Kunst­ stoff hergestellt sein. Derartige elastomere Kunststoffe ha­ ben den Vorteil, daß sie auch bei extremer Verformung ihre Grundform zurückgewinnen. Somit wird der gummielastische Be­ reich selbst bei dem extremen gummielastischen Hub von 1000 µm in seine Ursprungslage zurückgehen, wenn der gesamte Saug­ nippel aus einem elastomeren Kunststoff hergestellt ist.

Der Saugnippel kann als einstückiges Bauteil einen thermopla­ stischen Kautschuk aus einem Gemisch aus Polypropylen und Olyphinen aufweisen. Eine derartige Mischung hat den Vorteil gegenüber anderen Kautschukarten, daß sie besonders reißfest und eine hohe Kerbschlagzähigkeit aufweist. Damit wird die Lebensdauer und die Gebrauchsfähigkeit des Saugnippels gegen­ über Saugnippeln aus anderen Elastomeren vergrößert.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch diese besondere Konstruktion des sogenannten "die bond-tools" eine mechani­ sche und auch eine elektrische Beschädigung des Halbleiter­ chips vermieden werden kann. Darüber hinaus hat sich heraus­ gestellt, daß die in dieser Erfindung vorgeschlagene Ausfüh­ rungsform des Saugnippels um den Faktor 100 preiswerter her­ stellbar ist, als bekannte Varianten. Durch die spezielle Konstruktion des Saugnippels oder des "die bond-tools" in Verbindung mit der oben genannten Materialauswahl werden Dämpfungseigenschaften und elastische Eigenschaften des Mate­ rials bewußt genutzt, um eine sanfte Handhabung der Halblei­ terchips in der erfindungsgemäßen Halbleiterchip- Montageanlage zu gewährleisten.

Beim sogenannten "pickup", nämlich dem Abheben des Halblei­ terchips von einem in Halbleiterchips auf einer einseitig klebenden Trägerfolie gesägten Wafers, fährt das "tool" mit dem Saugnippel auf die Chipoberfläche. Dabei entsteht eine gezielte Verformung des unteren Teils des "tools", die zur Dämpfung bzw. zum gedämpften Aufsetzen des "tools" auf die Chipoberfläche verwendet wird. Nach einer Chipabnahme von dem "tool" bildet sich die Verformung wieder zurück. Durch die Materialauswahl in Form eines thermoplastischen Kautschuks wird die Lebensdauer des "tools" nicht beeinträchtigt. Selbst Halbleiterchips, die durch sogenannte "via holes" geschwächt sind, können in dieser Halbleiterchip-Montageanlage unbescha­ det und unbeschädigt montiert werden. Auch dünngeätzte Chips, deren Dicke unter 100 µm liegt, können mit dieser Halbleiter­ chip-Montageanlage unbeschadet verarbeitet werden. Nachweis­ lich konnte durch Einsatz dieser Halbleiterchip-Montageanlage mit einem Saugnippel, der einen gummielastischen Bereich auf­ weist, die Ausfallrate beim sogenannten "die-bonden" auf we­ nige Einzelchips vermindert werden, so daß die Ausbeute um fast 20% gesteigert werden konnte.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Abnah­ mevorrichtung einer Halbleiterchip-Montageanlage für die Abnahme von Halbleiterchips von einer Trä­ gerfolie mit einem Saugnippel,

Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht ei­ nes Saugnippels,

Fig. 3 zeigt eine schematische Unterseite auf ein zylin­ drisches Mundstück eines Saugnippels einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch einen Saugnippel mit einem Mundstück der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 3,

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Saugnip­ pels der Fig. 4,

Fig. 6 zeigt eine Untersicht auf ein Mundstück eines Saug­ nippels einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Saug­ nippels mit einem Mundstück der Ausführungsform nach Fig. 6,

Fig. 8 zeigt einen vergrößerten schematischen Querschnitt des Saugnippels der Fig. 7,

Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt eines ausge­ richteten Werkzeugs mit einem Saugnippel an einer Abnahmeposition einer Halbleiterchip-Montageanlage,

Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Werk­ zeugs mit einem Saugnippel beim Abheben eines Halb­ leiterchips von einer Trägerfolie in der Abnahmepo­ sition der Halbleiterchip-Montageanlage,

Fig. 11 zeigt eine Prinzipskizze des Transports einer mit Halbleiterchips bestückten Trägerfolie in die Ab­ nahmeposition und den Transport des Werkzeugs mit abgenommenen Halbleiterchips aus der Abnahmepositi­ on.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Abnahme­ vorrichtung 14 einer Halbleiterchip-Montageanlage 1 für die Abnahme eines Halbleiterchips 3 von einer Trägerfolie 4 mit einem Saugnippel 2. Der Saugnippel 2 weist dafür drei Berei­ che auf: ein formstabiles Mundstück 5 mit einer Saugbohrung 6, einen gummielastischen Bereich 7 und einen formstabilen Saugrohransatz 8.

Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet einen Innenkonus in dem gum­ mielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Außenkonus in dem gummielastischen Be­ reich 7 des Saugnippels 2. Zwischen dem Innenkonus 9 und dem Außenkonus 10 ergibt sich eine Wandstärke 11 des gummielasti­ schen Bereichs 7. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform nimmt die Wandstärke 11 in Richtung auf das Mundstück 5 ab. In dem gummielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2 ist die­ ser gummielastische Bereich 7 leicht verformbar und wölbt sich in Richtung auf den formstabilen Saugrohransatz 8 in Pfeilrichtung A ein, sobald ein Halbleiterchip 3 mit seiner Oberseite 13 gegen den Saugmund 12 des Mundstücks 5 geführt wird.

Das Bezugszeichen 15 kennzeichnet eine Hubnadel, die in der Abnahmeposition 18 von unten durch die Trägerfolie 4 in Pfeilrichtung B gesteckt wird. Dabei wird einer der Halblei­ terchips 3, die auf der Trägerfolie 4 über die Klebstoff­ schicht 19 fixiert sind und zu einem gesägten Halbleiterwafer gehören, in der Abnahmeposition 18 durch die Spitze 20 der Hubnadel 15 angehoben. Dieser Hub h kann bis zu 1000 µm be­ tragen. Der Hub h ist in dieser schematischen Darstellung übertrieben groß dargestellt, um die Funktionsweise der Hub­ nadel 15 zu demonstrieren.

Beim Anheben des Halbleiterchips 3 durch die Hubnadel 15 in Richtung B um den Hub h wird der über dem Halbleiterchip 3 angeordnete Saugmund 12 mit dem formstabilen Mundstück 5 in Richtung A bewegt, wobei sich der gummielastische Bereich 7 des Saugnippels 2 verformt. Durch die gummielastische Wirkung des gummielastischen Bereichs 7 kann der Saugnippel 2 beim Hochfahren der Hubnadel 15 in Richtung B nachgeben und sanft den empfindlichen Halbleiterchip 3 mit seiner Oberseite 13 aufnehmen. Gleichzeitig wird der Halbleiterchip 3 durch die Hubbewegung der Hubnadel 15 von der Klebstoffschicht 19 der Trägerfolie 4 abgehoben. Dieses Abheben von der Klebstoff­ schicht 19 erfolgt derart sanft, daß selbst dünngeschliffene Halbleiterchips 3 mit einer Dicke a unter 100 µm sanft von der Folie 4 und der Klebstoffschicht 19 abgehoben werden kön­ nen.

Die in Fig. 1 gezeigten Halbleiterchips 3 sind zusätzlich dadurch geschwächt, daß sie von der Rückseite her eingeätzte und hergestellte Durchkontakte 21 aufweisen. Trotz dieser ge­ schwächten und miniaturisierten Halbleiterchips 3 konnte die Handhabung in der Halbleiterchip-Montageanlage mit einem der­ artigen Saugnippel 2 derart verbessert werden, daß eine etwa 20%ige Verbesserung der Ausbeute erreicht wurde.

Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Saugnippels 2. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Fig. 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert.

Fig. 2 zeigt den Saugnippel 2 im entlasteten Zustand, so daß der gummielastische Bereich 7 nicht wie in Fig. 1 eingewölbt ist. Obgleich der Saugnippel 2 einstückig aus einem gummiela­ stischen Material hergestellt ist, wird aufgrund der Materi­ alstärke des Mundstücks 5 dieses bei Belastung formstabil bleiben. Somit bleibt auch der Saugmund 12 eben und kann sich planparallel zu der Oberfläche eines abzunehmenden zu halten­ den und zu transportierenden Halbleiterchips 3 ausrichten. Das planparallele Ausrichten des Saugmundes 12 wird durch den gummielastischen Bereich 7 unterstützt, so daß sich das Mund­ stück 5 mit seiner Saugöffnung 6 und dem Saugmund 12 auch Neigungen der Oberseite 13 eines Halbleiterchips 3 anpassen können.

Die Wandstärke 11 ist auch wesentlich geringer als die Wand­ stärke im Bereich des Saugrohransatzes 8. Die Wandstärke im Bereich des Saugrohransatzes 8 nimmt zunächst zu und endet in einem äußeren Steckkonus 16, mit dem der Saugrohransatz 8 und damit der Saugnippel 2 in eine Vakuumleitung oder ein Vakuum­ rohr gasdicht eingesetzt werden kann. Die axiale Länge l im gummielastischen Bereich 7 ist nicht wesentlich größer als der mögliche Hub h, um den der Saugmund 12 in Richtung B be­ wegt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine schematische Untersicht auf ein zylindri­ sches Mundstück 5 eines Saugnippels 2 einer Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen ge­ kennzeichnet und nicht extra erläutert.

Die Saugbohrung 6 in dieser Ausführungsform der Fig. 3 weist einen Durchmesser von 300 µm auf. Das Mundstück 5 hat mit seinem Saugmund 12 einen Umfang von 800 µm. An diesen Bereich des Mundstücks 5 schließt sich ein konusförmiger gummielasti­ scher Bereich 7 an.

Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Saugnippels 2 mit einem Mundstück 5 der Ausführungsform der Fig. 3. Die axiale Gesamtlänge L des Saugnippels 2 ist um den Faktor 10 größer als die axiale Länge l des gummielasti­ schen Bereichs 7 des Saugnippels 2. Die axiale Länge s des äußeren Steckkonus 16 entspricht etwa dem Zweifachen der axialen Länge l des gummielastischen Bereichs 7. Diese Dicht­ fläche, die mit dem äußeren Steckkonus 16 geschaffen wird, reicht aus, um sicher den Saugnippel 2 an ein Vakuumrohr oder eine Vakuumleitung anzuschließen.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Saugnip­ pels 2 der Fig. 4. Dabei weist die Saugöffnung 6 einen Durchmesser d von 300 µm auf, während der Innendurchmesser D des Saugrohransatzes 8 ein Mehrfaches des Durchmessers d der Saugöffnung 6 ist. Das Flächenverhältnis zwischen dem Quer­ schnitt der Saugbohrung 6 des Mundstücks 5 und dem Innenquer­ schnitt des Saugrohransatzes 8 liegt in dieser Ausführungs­ form zwischen 1 : 9 und 1 : 16. Die Form und der Querschnitt des gummielastischen Bereichs 7 wird im wesentlichen durch einen Innenkonus 9 und einen Außenkonus 10 bestimmt. In dieser Aus­ führungsform sind der Öffnungswinkel des Innenkonus 9 und der Öffnungswinkel des Außenkonus 10 gleich. Damit ergibt sich eine gleichmäßige Wandstärke 11 für den gummielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2. Dieser gummielastische Bereich 7 geht in den Saugrohransatz 8 über, der einen gleichbleibenden Innendurchmesser D aufweist und einen sich konisch erweitern­ den Außenmantel 22 aufweist. Der Öffnungswinkel dieses Au­ ßenmantels 22 ist etwas geringer als der Öffnungswinkel des Außenkonus 10 des gummielastischen Bereichs 7.

Durch den konisch verlaufenden Außenmantel 22 des Saugrohr­ ansatzes 8 wird gewährleistet, daß der Saugrohransatz 8 form­ stabil bleibt und nicht bei Anlegen eines Vakuums kollabiert. Auch das Mundstück 5 ist derart dimensioniert, daß es sich bei Anlegen eines Vakuums an die Innenbohrung 23 des Saug­ rohransatzes 8 und damit an die Saugbohrung 6 nicht zusammen­ zieht oder verformt.

Fig. 6 zeigt eine Untersicht auf ein Mundstück 5 eines Saug­ nippels 2 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Kom­ ponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert.

Die Saugbohrung 6 weist in dieser Ausführungsform der Erfin­ dung einen Durchmesser von 200 µm auf, während der Außenrand des Saugmundes 12 und damit des Mundstücks 5 einen Durchmes­ ser von 1200 µm aufweist. Diese relativ große Saugmundfläche verteilt die Belastung auf einen größeren Bereich des Halb­ leiterchips und sorgt dafür, daß die Beschädigungen bei der Handhabung der Halbleiterchips minimiert werden.

Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Saugnip­ pels 2 mit einem Mundstück 5 der Ausführungsform nach Fig. 6. Die gesamte Länge L des Saugnippels 2 ist auch in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Mehrfaches der Länge l des gummielastischen Bereichs 7. In dieser Prinzipskizze der Fig. 7 wird gezeigt, daß der Innenkonus 9 des gummielastischen Bereichs 7 einen kleineren Öffnungswinkel aufweist als der Außenkonus 10. Dieses ist ein Unterschied zu der Ausführungs­ form, wie sie in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt werden.

Fig. 8 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Saugnippels 2 der Fig. 7. Der Öffnungswinkel des Innenkonus 9 im gum­ mielastischen Bereich 7 ist kleiner als der Öffnungswinkel des Außenkonus 10 im gummielastischen Bereich 7. Dadurch ver­ jüngt sich die Wandstärke 11 im gummielastischen Bereich 7 von einer größeren Wandstärke w2 am Übergang zu dem Saugrohr­ ansatz 8 zu einer geringeren Wandstärke w1 am Übergang zum Mundstück 5 des Saugnippels 2. Durch diese Gestaltung der Wandstärke wird erreicht, daß mit zunehmendem Hub h des Mund­ stücks 5 die Rückstellkraft des gummielastischen Bereichs 7 nichtlinear zunimmt. Ferner wird damit ein Kollabieren des gummielastischen Bereichs 7 ausgeschlossen. Das Verhältnis der Länge l des gummielastischen Bereichs 7 in axialer Rich­ tung zu dem Innendurchmesser D des Saugrohransatzes 8 ist für die gummielastischen Eigenschaften des gummielastischen Be­ reichs 7 entscheidend und liegt zwischen 1 : 2 bis 1 : 4 in die­ ser Ausführungsform. Auch das Verhältnis der Länge l des gum­ mielastischen Bereichs 7 in axialer Richtung zu dem Durchmes­ ser d der Saugbohrung 6 des Mundstücks 5 kann optimal auf ein Verhältnis 1 : 1 bis 3 : 1 eingestellt sein. Die axiale Länge des Mundstücks 5 ist in jedem Fall kleiner als die axiale Länge l des gummielastischen Bereichs 7. Der Innendurchmesser D des Saugrohransatzes 8 liegt bei einer derartigen Ausführungsform der Erfindung zwischen 800 und 1200 µm.

Der in Fig. 8 abgebildete Saugnippel 2 ist mit seinem Saug­ rohransatz 8, seinem gummielastischen Bereich 7 und seinem Mundstück 5 einstückig aus einer Kunststoffspritzgußmasse hergestellt worden. Dazu wurde ein thermoplastischer Kau­ tschuk aus einem Gemisch aus Polypropylen und Olefinen einge­ setzt. Der Saugmund 12 und seine Oberfläche sind entscheidend für das Haltevermögen des Saugnippels 2 für Halbleiterchips und können aufgrund des Einsatzes der oben genannten Materia­ lien beim Spritzgußgießen ohne Nachbearbeitung der Oberfläche des Saugmundes äußerst eben und riefenfrei hergestellt wer­ den.

Fig. 9 zeigt einen schematischen Querschnitt eines ausge­ richteten Werkzeugs 17 mit einem Saugnippel 2 an einer Abnah­ meposition 18 einer Halbleiterchip-Montageanlage 1. Die Halb­ leiterchips 3 eines Halbleiterwafers sind dazu auf einer Trä­ gerfolie 4, die einseitig mit einem Klebstoff beschichtet ist, aufgebracht. In der Abnahmeposition 18 ist unterhalb der Trägerfolie 4 eine Hubnadel 15 angeordnet, die in Pfeilrich­ tung B vertikal angehoben werden kann. Das Werkzeug 17 kann mit seinem Saugnippel 2 in der Abnahmeposition 18 in Pfeil­ richtung C auf die Oberseite 13 des Halbleiterchips 3 abge­ senkt werden. Bereits beim Absenken auf die Oberseite 13 auf den Halbleiterchip 3 gleicht sich der Saugmund 12 des Saug­ nippels 2 planparallel an die Oberseite 13 des Halbleiter­ chips 3 an, selbst wenn diese Oberseite 13 einen Neigungswin­ kel aufweist. Diese Angleichung und Ausrichtung wird durch den gummielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2 gewährlei­ stet.

Gegenüber dem gummielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2 ist das Mundstück 5 des Saugnippels 2 formstabil, ebenso der Saugrohransatz 8, so daß der gummielastische Bereich 7 zwi­ schen zwei formstabilen Bereichen des Saugnippels 2 angeord­ net ist. Die Trägerfolie 4 mit den darauf geklebten Halblei­ terchips 3 kann in Pfeilrichtung E oder F horizontal bewegt werden, so wie in den Pfeilrichtungen G und H, die senkrecht dazu in horizontaler Richtung verlaufen. Durch diese Ein­ stellbarkeit der Trägerfolie 4 können die Halbleiterchips 3, die vorher in einem Funktionstest als funktionsfähige elek­ tronische Halbleiterchips 3 sortiert wurden, in eine Abnahme­ position 18 gefahren werden.

Durch die Miniaturisierungsanforderungen sind die Halbleiter­ chips 3 aufgrund ihrer Dicke a unter 100 µm äußerst empfind­ lich und sind zusätzlich in ihrer Festigkeit durch entspre­ chende Durchkontakte 21 in ihren Randbereichen geschwächt. Durch den gummielastischen Bereich 7 des Saugnippels 2 wird gewährleistet, daß derart empfindliche Halbleiterchips 3 spannungsfrei aufgenommen und gehalten werden können und zu beispielsweise einer Bondposition verfahren werden können.

Fig. 10 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Werk­ zeugs 17 mit einem Saugnippel 2 beim Abheben eines Halblei­ terchips 3 von einer Trägerfolie 4 in der Abnahmeposition 18 einer Halbleiterchip-Montageanlage 1. In der in Fig. 10 ge­ zeigten Position ist die Hubnadel 15 angehoben und hat die Folie 4 durchstochen. Dabei hat die Spitze der Hubnadel 15 gleichzeitig den Halbleiterchip 3 von der Klebstoffschicht der Trägerfolie 4 abgehoben und gegen das Mundstück 5 des Saugnippels 2 gehalten. Durch den minimalen Hub h wird das Mundstück 5 des Saugnippels 2 in Richtung auf den Saugrohr­ ansatz 8 verwölbt. Durch den gummielastischen Bereich 7 ent­ steht bei der Verwölbung eine geringfügige Belastung des Halbleiterchips 3, die den Halbleiterchip 3 vor Beschädigun­ gen bewahrt. Mit Einsetzen der Saugwirkung des Saugnippels 2 über die Saugbohrung 6 kann nun der Halbleiterchip 3 voll­ ständig aus dem aufgetrennten Verbund eines Halbleiterwafers abgehoben werden.

Fig. 11 zeigt eine Prinzipskizze des Transports einer mit Halbleiterchips 3 bestückten Trägerfolie 4 in die Abnahmepo­ sition 18 und des Werkzeugs 17 mit abgehobenen Halbleiterchip 3 aus der Abnahmeposition 18 heraus. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit glei­ chen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert.

Die Hubnadel 15 wurde in Richtung K abgesenkt, so daß die Trägerfolie mit den Halbleiterchips 3 in den Richtungen I, F, G und H verschoben werden kann, bis ein funktionsfähiger Halbleiterchip 3 in der Abnahmeposition 18 positioniert ist. Gleichzeitig kann mit Hilfe des Werkzeugs 17 der zwischen­ zeitlich abgehobene Halbleiterchip 3 beispielsweise in Pfeil­ richtung M zu der nächsten Bearbeitungsstation der Halblei­ terchip-Montageanlage 1 transportiert werden, während bereits ein weiteres Werkzeug 17 gleicher Bauart mit seinem Saugnip­ pel 2 in die Abnahmeposition 18 verbracht wird. Aufgrund des in dieser Halbleiterchip-Montageanlage 1 eingeführten Saug­ nippel 2 mit einem gummielastischen Bereich 7 konnte die Aus­ fallrate minimierter, geschwächter und empfindlicher Halblei­ terchips bei der Handhabung in der Halbleiterchip- Montageanlage beträchtlich vermindert werden.

Claims (17)

1. Halbleiterchip-Montageanlage mit einem Saugnippel (2) zur Abnahme eines Halbleitechips (3) von einer Trägerfolie (4) und zur Positionierung und Ablage des Halbleitechips (3) in einer Bauteilposition eines Systemträgers für elektronische Bauteile, wobei der Saugnippel (2) ein formstabiles zylin­ drisches Mundstück (5) mit einer Saugbohrung (6) aufweist, an das sich ein gummielastischer Bereich (7) des Saugnip­ pels (2) anschließt, der in einen formstabilen Saugrohr­ ansatz (8) übergeht, wobei der Saugnippel (2) mit seinem Saugrohransatz (8), seinem gummielastischen Bereich (7) und seinem Mundstück (5) einstückig aus einer Kunststoffspritz­ gussmasse hergestellt ist.

2. Halbleiterchip-Montageanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gummielastische Bereich (7) einen Innenkonus (9) und einen Außenkonus (10) aufweist.

3. Halbleiterchip-Montageanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gummielastische Bereich (7) zwischen dem Innenkonus (9)und dem Außenkonus (10) eine zum Mundstück (5) hin gleichbleibende Wandstärke (11) eines gummielastischen Materials (7) aufweist.

4. Halbleiterchip-Montageanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gummielastische Bereich (7) zwischen dem Innenkonus (9)und dem Außenkonus (10) eine sich zum Mundstück (5) hin verjüngende Wandstärke (11) eines gummielastischen Materials (7) aufweist.

5. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis zwischen dem Querschnitt der Saug­ bohrung (6) des Mundstücks (5) und dem Innenquerschnitt des Saugrohransatzes (8) zwischen 1 : 9 und 1 : 16 ist.

6. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge des gummielastischen Bereichs (7) in axialer Richtung zu dem Innendurchmesser des Saugrohransatzes (8) 1 : 2 bis 1 : 4 ist.

7. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (l) des gummielastischen Be­ reichs (7) in axialer Richtung zu dem Durchmesser der Saugbohrung (6) des Mundstücks (5) 1 : 1 bis 3 : 1 ist.

8. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (11) des gummielastischen Bereichs (7) kleiner oder gleich der Wandstärke des zylindrischen Mundstücks (5) und kleiner als die Wandstärke des Saug­ rohransatzes (8) ist.

9. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, der Durchmesser der Saugbohrung (6) zwischen 100 und 500 Mikrometer ist.

10. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des zylindrischen Mundstücks (5) zwischen 250 und 1000 Mikrometer ist.

11. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Saugrohransatzes (8) zwischen 800 und 1200 Mikrometer ist.

12. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mundstück (5) einen scheibenförmigen Saugmund (12) aufweist, der planparallel auf die Oberfläche (13) eines Halbleiterchips (3) aufsetzbar ist.

13. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gummielastischer Hub in axialer Richtung des Mund­ stücks (5) aufgrund des gummielastischen Bereichs (7) des Saugnippels (2) bis zu tausend Mikrometer aufweist.

14. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnippel (2) einen elastomeren Kunststoff auf­ weist.

15. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnippel (2) einen thermoplastischen Kautschuk aus einem Gemisch aus Polypropylen und Olefinen aufweist.

16. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterchip-Montageanlage (1) an der Abnahmeposi­ tion für Halbleiterchips (3) von einer Trägerfolie (4) eine dem Mundstück (5) gegenüberliegend angeordnete Hub­ nadel (15) aufweist, deren Hubbereich ein Durchdringen der Trägerfolie (4), ein Abheben eines Halbleiterchips (3) von der Trägerfolie (4) und ein Halten des Halblei­ terchips (3) gegen das Mundstück (5) des Saugnippels (2) sicherstellt.

17. Halbleiterchip-Montageanlage nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohransatz (8) einen äußeren Steckkonus (16) aufweist, mit dem der Saugnippel (2) in ein Saugrohr va­ kuumdicht einsteckbar ist.