DE102018208881B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestückung eines Trägers (5) mit einem Bauteil (3) mit folgenden Schritten:- Aufnehmen des Bauteils (3) mittels eines Aufnahmewerkzeugs (1) an einer auf der Unterseite des Aufnahmewerkzeugs (1) vorgesehenen Aufnahmefläche (2) und- Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs (1) mit an seiner Unterseite aufgenommenem Bauteil (3) auf eine oder mehrere Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5), welcher einen mit einer Kleberschicht versehenen Aufnahmeraum (7) für das Bauteil (3) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (7) eine Tiefe (7a) aufweist, die der Summe aus der eine gebildete Aufnahmeebene nach unten überstehenden Länge (10) des Aufnahmewerkzeugs (1), der Höhe (11) des Bauteils (3) und einer vorgegebenen Dicke (12) der Kleberschicht (4) entspricht, und wobei elastische Elemente (13) des Aufnahmewerkzeugs (1) mit vorgegebener Aufsetzkraft (15) auf die Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5) gedrückt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil.
- Bauteile, beispielsweise Halbleiter, die auf ihrer Unterseite mit einer Kleberschicht versehen sind, sind bereits bekannt. Insbesondere bei Sensorhalbleitern ist es für deren korrekte Funktionsweise im Betrieb notwendig, dass die auf der Unterseite des jeweiligen Bauteils vorgesehene Kleberschicht eine vorgegebene Schichtdicke hat. Es ist in diesem Zusammenhang von hoher Bedeutung, dass bei einer Serienfertigung sichergestellt ist, dass die Schichtdicke der Kleberschicht in einem sehr engen Toleranzbereich um die vorgegebene Schichtdicke gehalten werden kann.
- Um eine jeweils gewünschte Schichtdicke der Kleberschicht möglichst genau einhalten zu können ist es bereits bekannt, auf der jeweiligen Einbaufläche Anschlagnoppen vorzusehen, deren Höhe der Dicke der gewünschten Kleberschicht entspricht. Erfolgt dann ein Aufpressen des Bauteils auf die Oberseite der mit einer Kleberschicht versehenen Einbaufläche, dann ist die Dicke der auf der Unterseite des Bauteils aufgebrachten Kleberschicht durch die Höhe der Anschlagnoppen bestimmt. Diese Vorgehensweise hat jedoch Nachteile in Bezug auf die Funktionsweise des Bauteils über dessen Lebensdauer.
- Um eine jeweils gewünschte Schichtdicke der Kleberschicht möglichst genau einhalten zu können, ist es des Weiteren bereits bekannt, beim Bonden für jedes Bauteil vor dessen Setzen die Höhe des vorhandenen Einbauraumes zu vermessen, danach das Bauteil abzuholen und die gewünschte Bestückung vorzunehmen. Dies ist mit einem vergleichsweise großen Zeitaufwand verbunden.
- Aus dem Dokument
US 6 261 492 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei der in die Montagefläche eine Aussparung eingebracht wird, deren Abmessungen größer sind als die eines Chips. Der Chip wird mit einem Greifelement gegriffen, das als Werkzeug mit einem flachen Ende und einem Kapillarloch erscheint, das sich zum Werkzeugende hin aufweitet und oberhalb der Aussparung ausgerichtet ist. Bevor der Chip in die Aussparung gedrückt wird, wird eine dosierte Menge eines Bindemittels darin platziert. Der Chip wird in das Bindemittel gedrückt, bis der Teil des flachen Endes des Werkzeugs, der über die Umrisse des Chips hinausragt, gegen die Montagefläche drückt. Der Einpressvorgang wird gestoppt, sobald die Stirnfläche des Chips mit der Fläche, auf der die Vertiefung angebracht ist, zusammenfällt, woraufhin das Greifwerkzeug gelöst wird. - Aus dem Dokument
JP 2010- 3 962 A - Aus dem Dokument eine Chip-Verbindungsvorrichtung mit einer Spannzange bekannt zum Verbinden eines Halbleiterchips mit einer Unterlage, die in einer Aussparung einer Haltanordnung gelagert ist und den Halbleiterchip zum Zeitpunkt des Verbindens hält. Die Spannzange weist eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken der Unterlage in seitlicher Richtung in der Aussparung der Halteanordnung auf und ermöglicht, einen äußeren Umfang der Unterlage an einer Anschlagstelle anzuschlagen, um die Unterlage zu positionieren.
- Aus dem Dokument JP H05- 198 621 A ist ein Stopper bekannt, der an das Substrat anstößt und einen Abstand zwischen der Endfläche und dem Substrat auf ein vorgeschriebenes Maß begrenzt.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil anzugeben, bei denen in einfacher Weise gewährleistet werden kann, dass sich die Dicke einer auf der Unterseite des Bauteils vorgesehenen Kleberschicht in einem gewünschten engen Toleranzbereich befindet.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Die Ansprüche 4 - 10 haben eine Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil zum Gegenstand.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil folgende Schritte durchgeführt:
- - Aufnehmen des Bauteils mittels eines Aufnahmewerkzeugs an einer auf der Unterseite des Aufnahmewerkzeugs vorgesehenen Aufnahmefläche und
- - Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs mit an seiner Unterseite aufgenommenem Bauteil auf eine oder mehrere Anschlagflächen des Trägers, welcher einen mit einer Kleberschicht versehenen Aufnahmeraum für das Bauteil aufweist,
- Durch diese Vorgehensweise ist die Dicke der Kleberschicht dadurch vorgegeben, dass das Aufnahmewerkzeug gegen definierte Anschlagflächen am Träger fährt, wobei durch einen geeigneten Aufbau des Aufnahmewerkzeugs sichergestellt ist, dass die bei dieser Bestückung gebildete Dicke der Kleberschicht in einem gewünschten engen Toleranzbereich um die vorgegebene gewünschte Dicke der Kleberschicht liegt. Eine Verwendung von Anschlagnoppen auf der Einbaufläche selbst und ein Vermessen des Einbauraumes für jedes Bauteil können unterbleiben.
- Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
-
1 eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer bekannten Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil, -
2 eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und -
3 eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Die
1 zeigt eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer bekannten Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bauteil um einen Halbleiter. Alternativ dazu kann es sich beim Bauteil auch um ein Halbleiterbauteil handeln. - Die dargestellte Vorrichtung weist ein Aufnahmewerkzeug
1 , eine im unteren Bereich des Aufnahmewerkzeugs1 vorgesehene Aufnahmefläche2 , einen vom Aufnahmewerkzeug1 an dieser Aufnahmefläche2 aufgenommenen Halbleiter3 , eine an der Unterseite dieses Halbleiters3 vorgesehene Kleberschicht4 und einen Träger5 auf. Der Träger5 hat einen Aufnahmeraum7 , in welchem eine Aufnahmefläche für den Halbleiter3 vorgesehen ist. Auf dieser Aufnahmefläche sind Anschlagnoppen6 vorgesehen. - Zur Bestückung des Trägers
5 mit dem Halbleiter3 nimmt das Aufnahmewerkzeug1 an einem Aufnahmeort an seiner Unterseite den Halbleiter3 auf. Von dort aus transportiert das Aufnahmewerkzeug1 den Halbleiter3 zum Träger5 und führt den Halbleiter von oben her in den Aufnahmeraum7 ein. Dort setzt er ihn auf die Aufnahmefläche des Aufnahmeraumes7 auf, auf welcher sich die Anschlagnoppen6 und eine Kleberschicht befinden, und übt nach unten gerichteten Druck aus. Dadurch wird der Halbleiter inclusive der Kleberschicht auf die Anschlagnoppen6 gedrückt, bis er auf diesen aufliegt. Dadurch ist eine gewünschte Dicke der Kleberschicht4 auf der Unterseite des Halbleiters sichergestellt. Dann wird das Aufnahmewerkzeug vom Halbleiter gelöst und zur Aufnahme des nächsten Bauteils an den zugehörigen Aufnahmeort verfahren. In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine korrekte Funktionsweise eines auf diese Weise aufgebrachten Halbleiters nicht über dessen gesamte Lebensdauer aufrechterhalten werden kann. - Die
2 zeigt eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bauteil um einen Halbleiter. Alternativ dazu kann es sich bei diesem Bauteil auch um ein Halbleiterbauteil handeln. - Die dargestellte Vorrichtung weist ein Aufnahmewerkzeug
1 , eine im unteren Bereich des Aufnahmewerkzeugs1 vorgesehene Aufnahmefläche2 des Aufnahmewerkzeugs, einen vom Aufnahmewerkzeug1 an dieser Aufnahmefläche2 aufgenommenen Halbleiter3 , eine an der Unterseite dieses Halbleiters3 vorgesehene Kleberschicht4 und einen Träger5 auf. Der Träger5 hat einen Aufnahmeraum7 , in welchem eine Aufnahmefläche für den Halbleiter3 vorgesehen ist. Die Tiefe des Aufnahmeraums7 ist mit dem Bezugszeichen7a gekennzeichnet. Des Weiteren weist der Träger5 auf seiner Oberseite Anschlagflächen8 und9 auf, die eine Anschlagebene bilden. Der Aufnahmeraum7 befindet sich zwischen diesen Anschlagflächen8 und9 . - Das Aufnahmewerkzeug
1 ist im Querschnitt vorzugsweise kreuzförmig ausgebildet. Es weist einen in Vertikalrichtung verlaufenden ersten Arm1a und einen in Horizontalrichtung verlaufenden zweiten Arm1b auf. Der in Vertikalrichtung verlaufende erste Arm1a weist auf seiner Unterseite die Aufnahmefläche2 für den Halbleiter3 auf. Der in Horizontalrichtung verlaufende zweite Arm1b weist auf seiner Unterseite zum Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs1 auf die auf der Oberseite des Trägers5 vorgesehenen Anschlagflächen8 und9 ausgebildete Aufsetzflächen16 und17 auf. - Die Länge des in den Aufnahmeraum
7 hineinragenden unteren Armteils1c des ersten Arms1a des Aufnahmewerkzeugs1 ist mit der Bezugszahl10 bezeichnet, die Dicke des Halbleiters3 mit der Bezugszahl11 und die Dicke der Kleberschicht4 mit der Bezugszahl12 . - Die Tiefe
7a des Aufnahmeraumes7 entspricht der Summe der Länge10 der Armteils1c , der Dicke11 des Halbleiters3 und der Dicke12 der Kleberschicht4 . - Zur Bestückung des Trägers
5 mit dem Halbleiter3 nimmt das Aufnahmewerkzeug1 an einem Aufnahmeort an seiner Unterseite den Halbleiter3 auf. Von dort aus transportiert das Aufnahmewerkzeug1 den Halbleiter3 zum Träger5 und führt den Halbleiter von oben her in den Aufnahmeraum7 ein. Dort setzt er ihn auf die Aufnahmefläche des Aufnahmeraumes7 auf, auf welcher sich eine Kleberschicht4 befindet, und übt nach unten gerichteten Druck aus. Dadurch wird der Halbleiter3 auf die Kleberschicht4 gedrückt, bis die Aufsetzflächen16 und17 des Aufnahmewerkzeugs1 auf den Anschlagflächen8 und9 des Trägers5 aufliegen. Ist dies der Fall, dann weist die auf die Unterseite des Halbleiters3 aufgebrachte Kleberschicht4 die gewünschte Dicke12 auf. - Dann wird das Aufnahmewerkzeug vom Halbleiter gelöst und zur Aufnahme des nächsten Bauteils an den zugehörigen Aufnahmeort verfahren.
- Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel wird folglich eine in einem engen Toleranzbereich liegende gewünschte Dicke
12 der auf der Unterseite des Halbleiters3 vorgesehenen Kleberschicht4 dadurch sichergestellt, dass ein Aufnahmewerkzeug1 auf Anschlagflächen8 und9 des Trägers5 aufgedrückt wird, wobei des Weiteren die Tiefe7a des Aufnahmeraumes7 des Trägers5 derart auf die Länge10 des in den Aufnahmeraum7 hineinragenden Armteils1c des ersten Armes1a des Aufnahmewerkzeugs1 und die Dicke11 des Halbleiters3 abgestimmt ist, dass die an der Unterseite des Halbleiters3 befindliche Kleberschicht4 die gewünschte Dicke12 aufweist. - Die
3 zeigt eine Skizze einer Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers mit einem Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bauteil um einen Halbleiter. Alternativ dazu kann es sich bei dem Bauteil auch um ein Halbleiterbauteil handeln. - Die dargestellte Vorrichtung weist ein Aufnahmewerkzeug
1 , eine im unteren Bereich des Aufnahmewerkzeugs1 vorgesehene Aufnahmefläche2 des Aufnahmewerkzeugs, einen vom Aufnahmewerkzeug1 an dieser Aufnahmefläche2 aufgenommenen Halbleiter3 , eine an der Unterseite dieses Halbleiters3 vorgesehene Kleberschicht4 und einen Träger5 auf. Der Träger5 hat einen Aufnahmeraum7 , in welchem eine Aufnahmefläche für den Halbleiter3 vorgesehen ist. Die Tiefe des Aufnahmeraums7 ist mit dem Bezugszeichen7a gekennzeichnet. Des Weiteren weist der Träger5 auf seiner Oberseite Anschlagflächen8 und9 auf, die eine Anschlagebene bilden. Der Aufnahmeraum7 befindet sich zwischen diesen Anschlagflächen8 und9 . - Das Aufnahmewerkzeug
1 ist im Querschnitt vorzugsweise kreuzförmig ausgebildet. Es weist einen in Vertikalrichtung verlaufenden ersten Arm1a und einen in Horizontalrichtung verlaufenden zweiten Arm1b auf. Der in Vertikalrichtung verlaufende erste Arm1a weist auf seiner Unterseite die Aufnahmefläche2 für den Halbleiter3 auf. Der in Horizontalrichtung verlaufende zweite Arm1b weist auf seiner Unterseite zum Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs1 auf die auf der Oberseite des Trägers5 vorgesehenen Anschlagflächen8 und9 des Trägers5 ausgebildete Aufsetzflächen16 und17 auf. Im Bereich dieser Aufsetzflächen16 und17 sind elastische Elemente13 vorgesehen, von denen in der3 nur das im Bereich der Aufsetzfläche17 vorgesehene elastische Element veranschaulicht ist. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Innenbereich des ersten Armes1a eine in Vertikalrichtung verlaufende Vakuumbohrung14 vorgesehen. Des Weiteren ist in der3 mit einem Pfeil15 eine Aufdrückkraft veranschaulicht, die von einer nicht dargestellten Regeleinheit gesteuert wird und das Aufnahmewerkzeug nach unten drückt. Dabei wird das Aufnahmewerkzeug1 in Abhängigkeit von der jeweils vorliegenden Aufdrückkraft mehr oder weniger weit nach unten gedrückt, da bei diesem Aufbringen der Aufdrückkraft die elastischen Elemente13 mehr oder weniger weit zusammengedrückt werden. - Dies hat zur Folge, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Dicke
12 der auf der Unterseite des Halbleiters3 vorgesehenen Kleberschicht4 zumindest geringfügig geändert werden kann, wenn dies gewünscht ist. - In der
3 sind die Länge des in den Aufnahmeraum7 hineinragenden unteren Armteils1c des ersten Arms1a des Aufnahmewerkzeugs1 wiederum mit der Bezugszahl10 bezeichnet, die Dicke des Halbleiters3 mit der Bezugszahl11 und die Dicke der Kleberschicht4 mit der Bezugszahl12 . - Zur Bestückung des Trägers
5 mit dem Halbleiter3 nimmt das Aufnahmewerkzeug1 an einem Aufnahmeort an seiner Unterseite den Halbleiter3 auf. Von dort aus transportiert das Aufnahmewerkzeug1 den Halbleiter3 zum Träger5 und führt den Halbleiter von oben her in den Aufnahmeraum7 ein. Dort setzt er ihn auf die Aufnahmefläche des Aufnahmeraumes7 auf, auf welcher sich eine Kleberschicht4 befindet, und wird dabei durch die nach unten gerichtete Aufsetzkraft15 nach unten gedrückt. Dabei werden die im Bereich der Aufsetzflächen16 und17 vorgesehenen elastischen Elemente13 in Abhängigkeit von der Aufsetzkraft mehr oder weniger weit zusammengedrückt, so dass die auf der Unterseite des Halbleiters3 befindliche Kleberschicht4 die jeweils gewünschte, von der Aufsetzkraft15 abhängige Dicke12 aufweist. - Die bei dieser Vorgehensweise erzielbare Mindestdicke der Kleberschicht wird wiederum dann erreicht, wenn die Tiefe
7a des Aufnahmeraumes7 der Summe der Länge10 der Armteils1c , der Dicke11 des Halbleiters3 und der Dicke12 der Kleberschicht4 entspricht. Um diese Mindestdicke der Kleberschicht4 einzustellen, ist eine vergleichsweise große Aufsetzkraft15 notwendig, die dazu führt, dass die elastischen Elemente13 so stark zusammengedrückt werden ,dass die Tiefe7a des Aufnahmeraumes7 der Summe der Länge10 der Armteils1c , der Dicke11 des Halbleiters3 und der Dicke12 der Kleberschicht4 entspricht. Durch Aufbringen einer kleineren Aufsetzkraft15 kann gezielt eine gegebenenfalls gewünschte größere Dicke der Kleberschicht erreicht werden. - Alternativ zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Träger
5 auch nur eine Anschlagfläche aufweisen, auf welche das Aufnahmewerkzeug1 mit an seiner Unterseite aufgenommenen Bauteil aufgesetzt wird.
Claims (6)
- Verfahren zur Bestückung eines Trägers (5) mit einem Bauteil (3) mit folgenden Schritten: - Aufnehmen des Bauteils (3) mittels eines Aufnahmewerkzeugs (1) an einer auf der Unterseite des Aufnahmewerkzeugs (1) vorgesehenen Aufnahmefläche (2) und - Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs (1) mit an seiner Unterseite aufgenommenem Bauteil (3) auf eine oder mehrere Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5), welcher einen mit einer Kleberschicht versehenen Aufnahmeraum (7) für das Bauteil (3) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (7) eine Tiefe (7a) aufweist, die der Summe aus der eine gebildete Aufnahmeebene nach unten überstehenden Länge (10) des Aufnahmewerkzeugs (1), der Höhe (11) des Bauteils (3) und einer vorgegebenen Dicke (12) der Kleberschicht (4) entspricht, und wobei elastische Elemente (13) des Aufnahmewerkzeugs (1) mit vorgegebener Aufsetzkraft (15) auf die Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5) gedrückt werden.
- Vorrichtung zur Bestückung eines Trägers (5) mit einem Bauteil (3), die ein Aufnahmewerkzeug (1) aufweist, welches Aufsetzflächen (16,17) aufweist, die zum Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs (1) auf eine oder mehrere Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5) ausgebildet sind, und welches des Weiteren zwischen den Aufsetzflächen (16,17) ein Armteil (1c) vorgegebener Länge aufweist, das auf seiner Unterseite die Aufnahmefläche (2) für das Bauteil (3) enthält, wobei die Länge (10) des Armteils (1c) derart vorgegeben ist, dass die Summe aus der Länge (10) des Armteils (1c), der Höhe (11) des Bauteils (3) und einer vorgegebenen gewünschten Dicke (12) der Kleberschicht (4) der Tiefe (7a) eines Aufnahmeraumes (7) des Trägers (5) entspricht, und wobei die Aufsetzflächen (16,17) elastische Elemente (13) aufweisen, die mit einer vorgegebenen Aufsetzkraft(15) auf die Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5) aufpressbar sind.
- Vorrichtung nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug (1) eine kreuzförmige Querschnittsfläche hat. - Vorrichtung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug (1) einen in Vertikalrichtung verlaufenden ersten Arm (1a) und einen in Horizontalrichtung verlaufenden zweiten Arm (1b) aufweist. - Vorrichtung nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der in Vertikalrichtung verlaufende erste Arm (1a) auf seiner Unterseite die Aufnahmefläche (2) für das Bauteil (3) aufweist. - Vorrichtung nach
Anspruch 4 oder5 , dadurch gekennzeichnet, dass der in Horizontalrichtung verlaufende zweite Arm (1b) auf seiner Unterseite die zum Aufsetzen des Aufnahmewerkzeugs (1) auf die Anschlagflächen (8,9) des Trägers (5) ausgebildete Aufsetzflächen (16,17) aufweist.
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- 2018-06-06 DE DE102018208881.0A patent/DE102018208881B4/de active Active
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