Transportvorrichtung für ein flexibles Trägerband

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung zur schrittweisen Fortbewegung eines flexiblen Trägerbandes innerhalb einer Halbleiter-Bauelemente verarbeitenden und/oder auf das Trägerband auftragenden Vorrichtung mit einer vorbestimmbaren Vorschubgeschwindigkeit und einem vorbestimmbaren Vorschubweg gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum schrittweisen Fortbewegen des flexiblen Trägerbandes innerhalb der Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 8.

Trägerbänder, wie Webbänder, werden häufig in der Halbleiter-Industrie und insbesondere bei der Herstellung von Smart Labels dazu verwendet, in einem schrittweise stetig vorlaufenden Prozess innerhalb einer Vorrichtung Halbleiter-Bauelemente, wie Mikrochips, auf das Band hintereinander zu übertragen, wobei jedem Mikrochip beispielsweise eine Antenne, die bereits auf dem Band angeordnet ist, zugeordnet sein kann. Hierfür wird das Band unterhalb einer Auftrageeinheit schrittweise fortbewegt, um während seines Stillstandes eine übertra- gung des Mikrochips auf das Band zu ermöglichen.

Für die Herstellung von Smart Labels werden Halbleiterchips mittels einer als Flipper bezeichneten Entnahmevorrichtung von einem auf einer als erster Träger agierenden Folie aufgespannten Wafer entnommen. In derartigen Flipchip-Maschinen wird der entnommene Chip oder Dice von dem Flipper geflippt, also dessen Ober- und Unterseite vertauscht, um anschließend mittels eines Pick-and-Place-Systems zu einem einen zweiten flachen Träger

darstellenden Substrat transportiert und darauf angeordnet zu werden. Dieses Substrat ist beispielsweise das Webband.

Da ein derartiger Chip auf eine vorbestimmte Stelle des Webbandes, welche die Bond- Kontakte für das Bonden des Chips auf dem Substrat aufweist, aufgebracht werden soll, ist eine genaue Positionierung des Chips auf dem zu bestückenden Webband erforderlich. Für einen hohen Durchsatz der Halbleiter-Bauelemente auftragenden Vorrichtung bzw. diese Halbleiter-Bauelemente überprüfende oder verarbeitende Vorrichtung ist zudem ein schneller Vorschub des Trägerbandes während eines Fortbewegungsschrittes und dessen genaue Positionierung während eines Stillstandschrittes erforderlich.

Herkömmlicherweise werden derartige Trägerbänder mittels eines Reibradantriebes, welcher zwei Rollen, ähnlich dem Spannradprinzip, von oben und unten auf das Trägerband aufliegen lässt, um dieses zwischen den Rollen hindurchzuziehen, schrittweise fortbewegt. Dieses auf Reibung basierende Antriebsprinzip erfordert insbesondere bei schnellen Schrittbewegungen des Bandes mit Vorschub, wobei der Vorschub unterschiedlich lange Takteinheiten aufweisen kann, hohe Anforderungen an die genaue Arbeitsweise derartiger Reibradkonstruktionen, wobei diese Genauigkeit insbesondere bei einem Verschleiß der zumeist gummibehafteten Reibräder abnimmt. Dies hat zur Folge, dass die Chips mit ihren Anschlüssen nicht genau den Anschlüssen der bereits auf dem Webband angeordneten Antennen in einem automatisierten Verfahren zugeordnet werden können.

Zudem wird mittels eines L-Guiding-Prinzips durch leichtes Verwinkeln der Längsachsen von mehreren Rollen, um die das Trägerband geführt wird, eine Zentrierung des Trägerbandes zwingend durchgeführt, die insbesondere bei der Verwendung von dünnen und schmalen Webbändern innerhalb einer Transportvorrichtung durch die Abweichung des Webbandes während der schrittweisen Fortbewegung erforderlich ist. Derartige das L-Guiding-Prinzip durchführende Rollen sind als Gesamtanordnung kostenintensiv in ihrer Herstellung.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Transportvorrichtung zur schrittweisen Fortbewegung eines flexiblen Trägerbandes innerhalb einer Halbleiter-Bauelemente verarbeitenden und/oder auf das Trägerband auftragenden Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die auf einfache und schnelle Weise einen genauen, schrittweisen Transport des Trägerbandes ermöglicht und kostengünstig in ihrer Herstellung ist. Des Wei-

teren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Durchführung einer derartigen schrittweisen Fortbewegung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und ver- fahrensseitig durch die Merkmale des Patenanspruches 8 gelöst.

Kerngedanke der Erfindung ist, dass eine Transportvorrichtung zur schrittweisen Fortbewegung eines flexiblen Trägerbandes innerhalb einer Halbleiter-Bauelemente verarbeitenden und/oder auf das Trägerband auftragenden Vorrichtung mit einer vorbestimmbaren Vor- Schubgeschwindigkeit und einem vorbestimmbaren Vorschubweg als Antriebseinheit für die Durchführung der schrittweisen Fortbewegung eine senkrecht zur Ebene des Trägerbandes verschiebbare Rolle aufweist, mittels der das Trägerband umlenkbar ist, wobei ein Verschiebeweg und eine Verschiebegeschwindigkeit dieser Rolle proportional zu dem Vorschubweg und der Vorschubgeschwindigkeit des Trägerbandes sind. Eine derartig einfach ausgebildete Antriebseinheit kann beispielsweise von oben auf das Trägerband drücken, wobei die Rolle unterseitig an der Antriebseinheit angeordnet ist und in Berührung zu der oberseitigen Oberfläche des Trägerbandes steht.

Wird nun diese Antriebseinheit beispielsweise mittels eines Antriebsmotors und einer zwi- sehen der Rolle und dem Antriebsmotor verlaufenden Spindel, wie eine KR-Spindel, nach unten um den vorbestimmbaren Verschiebeweg verschoben, so findet eine Umlenkung bzw. Auslenkung des Trägerbandes nach unten um die Rolle herum statt. Hierdurch wird durch eine Verschiebebewegung der Rolle um den vorbestimmbaren Verschiebeweg das Trägerband in einem Arbeitsbereich, in dem beispielsweise die Flipchips auf das Trägerband bzw. auf das Webband aufgetragen werden, um den gegenüber dem Verschiebeweg doppelt so langen Vorschubweg weiterbewegt. Dies hat zur Folge, dass für die Durchführung der Verschiebebewegung der Rolle lediglich die halbe Wegstrecke pro Fortbewegungsschritt bzw. Takteinheit zurückgelegt werden muss, woraus sich ein schrittweiser Fortbewegungsablauf mit hoher Taktfrequenz ergibt. Dies führt zu einer hohen Schnelligkeit der Transportvorrich- tung und somit zu einem hohen Durchsatz der Gesamtvorrichtung. Zudem ermöglicht ein derart einfacher Antriebsaufbau der Transportvorrichtung geringe Herstellungskosten derjenigen.

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Ein erstes Festhalteelement ist zur örtlichen Arretierung des Trägerbandes innerhalb der Vorrichtung - in Vorschubrichtung des Trägerbandes betrachtet - vor der Antriebseinheit angeordnet, um abwechselnd mit einem zweiten Festhalteelement, welches hinter der Antriebseinheit angeordnet ist, das Trägerband festzuhalten. Ein derartiger sich abwechselnder Festhaltevorgang der beiden Festhalteelemente, der auf den Takt der schrittweisen Fortbewegung des Trägerbandes abgestimmt ist und mit diesem identisch sein kann, ermöglicht den Vorschub des Trägerbandes durch Verschieben der Rolle aus Ihrer Startposition in eine Zielposition während einer ersten Takteinheit, in der das zweite Festhalteelement das Trägerband arretiert, um eine Zugspannung ausschließlich gegenüber dem ankommenden und nicht dem ablaufenden Teil des Trägerbandes wirken zu lassen. Sobald die Verschiebebewegung der Rolle um einen vorbestimmbaren Verschiebeweg durchgeführt wurde, wird das erste Festhalteelement derart geschlossen, dass es das Trägerband gegenüber einem vorangegangenen Bearbeitungsbereich des Trägerbandes arretiert, um durch öffnen des zweiten Festhalteelementes innerhalb einer zweiten Takteinheit zeitgleich mit dem Bearbeitungs- schritt ein Abführen des Trägerbandes aus dem Antriebsbereich durch Zurückverschieben der Rolle in ihre Startposition zu ermöglichen. Dies findet durch die Arretierung des ersten Festhalteelementes ohne Einwirkung auf denjenigen Trägerbandabschnitt, der sich momentan im Bearbeitungsbereich befindet, statt.

Derartige Festhalteelemente weisen vorzugsweise Gummiflächen zur Erhöhung der Reibungskraft zwischen dem Festhalteelement und dem Trägerband auf. Diese Gummiflächen können unter Druckbeaufschlagung auf das Trägerband vorzugsweise in einem Bereich, in dem keine Chips angeordnet sind, wirken.

Ein drittes Festhalteelement kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur örtlichen Arretierung des Trägerbandes im Anfangsbereich des Bearbeitungs- bzw. Verarbeitungs- und/oder Auftragebereiches der Vorrichtung angeordnet sein. Dies ermöglicht in Zusammenspiel mit dem ersten Festhalteelement, welches im Endbereich des Verarbeitungs- und/oder Auftragebereiches angeordnet ist, eine Arretierung des Trägerbandes an beiden Enden des Bearbeitungsbereiches, so dass eine positionsgenaue Anordnung bzw. Auftragung von Flipchips auf Kontakten von bereits auf dem Trägerband angeordneten Antennen oder beispielsweise eine überprüfung der bestehenden Kontaktstellen durchgeführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, insbesondere auch das bereits beschriebene Verfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der einzigen Figur zu entnehmen. Diese Figur zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Transportvorrichtung mit einem Trägerband innerhalb einer die Chips auftragenden und die Chips überprüfenden bzw. verarbeitenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ein flexibles Trägerband 1 ist auf einer Vorratsrolle 2 aufgerollt und wird von dieser abgerollt. Im Rahmen eines derartigen Abspulvorganges wird in einer Inputspoolerstation eine Pufferrolle 4, die mittels eines Druckluftzylinders mit einem Proportional-Regelventil 3 druckbeaufschlagt ist, dem Trägerband 1 gleichmäßig, gegebenenfalls in Abstimmung mit einer später zu beschreibenden Antriebseinheit, der Transportvorrichtung zugeführt. Hierbei kann das Regel- ventil zusätzlich einen hier nicht näher dargestellten Abspulmotor für die Inputspoolerstation steuern.

Das Trägerband 1 wird in einem Indexeranfangsbereich, der dem eigentlichen Bearbeitungsbereich zum Auftragen von Flipchipmodulen (FCM-Bereich) dient, um ein Viertelkreis- blech 5 mit einstellbarer Seitenbegrenzung gelenkt, um den Nachlauf einer Rolle mit verstellbarer Bordscheibe zu verhindern bzw. auszugleichen.

Ein Festehalteelement 6 ist als drittes Festhalteelement gegenüber einem ersten Festhalteelement 8 und einem zweiten Festhalteelement 14 nicht im Bereich einer Antriebsein- heit 10, 11 , sondern im Anfangsbereich des Auftrageabschnittes des Trägerbandes, in dem die Flipchips, die hier nicht näher dargestellt sind, aufgetragen werden, angeordnet. Dieses dritte Festhalteelement 6 dient zusammen mit dem ersten Festhalteelement 8 zur Vermeidung von Folgeerscheinungen, resultierend aus Nachlaufeigenschaften von Rollen und den damit zusammenwirkendem Trägerband und einer genauen Positionierung des Trägerband- abschnittes während des Flipchip-, Auftrage-, und Positionierungsvorganges auf dem Trägerband.

Das Trägerband wird abschnittsweise um einen Vorschubweg 7 vorwärts - also von links nach rechts - bewegt, in dem die Antriebseinheit 10, 1 1 um einen Verschiebeweg 12 nach unten

verschoben wird, wie es durch den Doppelpfeil 13 wiedergegeben wird. Zuvor wird das Trägerband über ein Viertelkreisblech 9 umgelenkt.

Eine Verschiebung der erfindungsgemäßen Antriebseinheiten 10, 11 , die aus der Rolle 11 , welche aus POM-Material besteht, und dem Verstellmotor 10 mit dazwischen angeordneter KR-Spindel für die Durchführung eines maximalen Verschiebeweges 12 von 120 mm besteht, kann aus einer obenliegenden Startposition in eine untenliegende Zielposition stattfinden, um so eine Umlenkung des Trägerbandes um die Rolle 11 zu bewirken. Hierdurch wird durch die Verschiebung der Antriebseinheit 10, 11 nach unten um einen bestimmten Verschiebeweg 12 ein Weitertransport des Trägerbandes 1 um einen Vorschubweg 7, der nahezu dem doppelten Verschiebeweg 12 entspricht, bewirkt.

Die Antriebseinheit weist zusätzlich eine verstellbare Bordscheibe und gegebenenfalls einen Changekit zur Aussparung von bereits aufgebrachten Mikrochips auf.

Anschließend durchläuft innerhalb einer Pufferstation, die sich aus den Blechen 15, 18 und der Rolle 17 sowie dem Druckluftzylinder mit dem Proportional-Regelventil 3 zusammensetzt, das Trägerband eine weitere Station, in welcher eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Flipchip und dem Trägerband hergestellt und getestet wird. Hierfür wird das Trägerband un- abhängig von der ersten Bearbeitungsstation, in welcher die Flipchips aufgetragen werden, bedingt durch den Pufferbereich 16, 17 mittels einer weiteren Antriebseinheit 24, 25 um einen Vorschubweg 20 taktweise nach vorne gezogen, wobei wiederum erste und dritte Festhalteelemente 21 , 19 für eine genaue Positionierung des Trägerbandabschnittes innerhalb des Bearbeitungsbereiches dienen. Wiederum findet eine Umlenkung über ein Viertelkreisblech 23 statt.

Die Antriebseinheit, welche sich wiederum aus dem Verstellmotor 24 und der Rolle 25 sowie einer dazwischen angeordneten Spindel zusammensetzt, lässt sich - wie durch den Doppelpfeil 26 angedeutet - in Auf- und Abwärtsrichtung verschieben, um mittels eines vorbestimm- baren, freiwählbaren Verschiebeweges 22 einen nahezu doppelt so langen Vorschubweg 20 zu erhalten.

Anschließend wird wiederum über ein Viertelkreisblech 27 eine Umlenkung des Trägerbandes 1 im Zusammenspiel mit einem weiteren zweiten Festhalteelement 28 bewirkt und mittels eines Reibradantriebes 29 aus der gesamten Vorrichtung abgeführt.

Die Vorschubzeit für 20 mm kann beispielsweise 70 - 80 ms betragen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur schrittweisen Fortbewegen des flexiblen Trägerbandes innerhalb der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung kann wie folgt ablaufen:

1. Für ca. 15 ms findet eine Festklemmung des zweiten Festhalteelementes 14 statt, indem das Trägerband in diesem Bereich nicht bewegt werden kann. Nun wird innerhalb dieser Zeit eine Postbondaufnahme durchgeführt.

2. Innerhalb der nächsten 15 ms wird das erste Festhalteelement 8 geöffnet, um die Rolle 1 1 um den Verschiebeweg 12 innerhalb der nächsten 60 ms in einem 20-mm-Abstand nach unten zu bewegen. Hieraus ergibt sich die Prebondaufnahme.

3. Innerhalb weiterer ca. 15 ms wird die Klemmung des ersten Festhalteelementes 8 eingeschaltet, um nun einen Auftragevorgang der Flipchips innerhalb des Auftrageberei- ches, der zwischen dem ersten und dem dritten Festhalteelement 8, 6 liegt, durchzuführen.

4. Anschließend wird innerhalb 15 ms die Klemmung des zweiten Festhalteelementes 14 geöffnet und die Rolle 1 1 in ca. 200 ms von unten nach oben in ihre Startposition zu- rückverschoben.

Ein derartiger Verfahrensablauf findet in ähnlicher Weise im Bereich der Herstellung und des Testens der Kontaktierung (Finalbond und Finalbondtester) statt, wobei ein Nachuntenver- schieben der Rolle 25 über eine Zeitspanne von 500 ms bei einem 550-mm-Abstand und ein abschließendes Verschieben der Rolle 25 nach oben über einen Zeitraum von 5000 ms stattfindet.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichenliste

1 Trägerband

2 Eingangsrolle

3 Druckluftzylinder mit Regelventil 4 Pufferrolle

5, 9, 15, 18, 23, 27 Viertelkreisbleche

6, 19 dritte Festhalteelemente 7, 20 Vorschubwege

8, 21 erste Festhalteelemente 10, 24 Verstellmotoren

11. 25 Rollen

12, 22 Verschiebewege

13. 26 Verschiebebewegung 14, 28 zweite Festhalteelemente 16, 17 Pufferstation

29 Reibradvorrichtung