本发明总体涉及制造结合(incorporating)元件的产品。特别地，但并不排他地，本发明涉及电子元件从传输或储存位置到目的基材上的目标位置的操控。
背景技术：
：：在制造电子产品期间，可使用多种方法将半导体或其他合适材料的元件比如集成电路(ic)或‘芯片’运送到目的基材，比如传统的电路板、或柔性的电路板，例如塑料膜、纸或纸板基材。取决于方案(scenario)，这样的步骤典型地包括从源位置拿取芯片，任选地改变芯片的取向并且最终将拿取的芯片放置在基材上的目标位置。例如，拿取可为负压辅助的(suction-assisted)。在图1中，参照装置(arrangement)100，示出了一个示例性方案用于进一步的说明。由于明显的成本、尺寸、电气性能、i/o连接灵活性和耐久性优势，目前倒装芯片(flipchip)封装往往比需要例如引线键合(wirebonding)的更加传统的smd(surfacemountdevice，表面安装器件)更优选。因此，多个例如焊料凸起的(bumped)倒装芯片103已经初始地作为常规硅片(commonsiliconwafer)的部分被制造。界定了多个芯片的较大的晶片(wafer)可随后在‘切割(dicing)’期间被锯成(sawn)或切(cut)成单独的芯片。可替代地，切割可在拿取与放置(pick-and-place)步骤(在下文中被更全面地评价)期间或开始时发生。回到该图的细节，在100a处，使用机械操作臂(roboticmanipulatorarm)104或其他的执行器(actuator)从位于源基材(比如载体膜、或容器，比如托盘)上的被切割的晶片102每次一个地拾起(pickup)各倒装芯片103(注意芯片顶部表面上描述的凸起物105)。臂104包括用于该目的的头部(head)，任选地利用真空负压抓住(hold)芯片103。在100b处，操作臂104将被拾起的芯片103倒转地旋转，从而使凸起物105朝下，并且将经旋转的芯片104交到(handsover)在100c处的键合或安装臂106，所述键合或安装臂106将芯片对准(align)并且布置(dispose)到目的基材111上的目标位置。臂106可执行所谓的放置-和-挤压功能，其除了将芯片放置到基材111上的正确位置之外，还将其对着基材111挤压，使得确保机械和电气结合(连接，attachment)。基材可已经配有电路布图，包括例如印刷导体(printedconductors)和用于容纳若干个芯片的接触区域108。进一步地，在方法期间可将助焊剂(flux)涂抹(spreadon)在焊料(solder)凸起物105或接触区域108上，和/或提供在焊料凸起物105自身的材料中。公布文件wo2012049352公开了根据以前述图1的步骤的芯片拿取和放置的方法和设备。结合了芯片103的基材111的表面108已经初始地配有具有比芯片103可耐受而不被损害的更低的熔化温度的材料，参照低温焊料或类似的材料，因此每个芯片103可以被安全地加热到升高的温度而仍然不引起对芯片的损害，但造成区域108和/或芯片103的焊料凸起物105的材料熔化并且确保键合，同时芯片103被对着基材的表面108挤压。前述公布文件‘352中公开的步骤是明显高度有利的，因为其总体加速键合步骤并且例如可省略传统的表面安装回流炉的使用。尽管元件的现代制造和安装技术对现有技术提供了明显的优点，比如所讨论的倒装芯片方案，在制造成本、复杂性、生产时间、和产率，即多个相互关联的因素的方面，对元件组装方法的继续优化仍然总体上是所期望的。优化是否是值得的当然取决于制造活动的规模。随着相关的行业发展，源自次优(sub-optimum)方法的缺点(blackspots)变得重要并且在生产链中形成不同类型的实质瓶颈。相应地,取决于使用的方案，即便在生产准确性或产品可靠性方面提供了完全令人满意的结果，有关倒装芯片或其他电子或非电子元件的操纵(handling)的一些操作可能比其他的操作更有问题或更不理想。使用机械操作器，例如用于拿取、处理和/或放置元件的臂，旋转移动(特别是如果与三维的直线(translational)移动组合或在三维的直线移动之后或之前)可在技术上具有挑战性并且在具有足够长期可靠性和准确性的高速生产线中实施成本较高。其因此可成立系统的一个瓶颈。例如，装置100的臂104和106可被构造为旋转和直线(侧向或竖直)移动以能够全面地执行如前文设想的所需的芯片拿取、芯片倒转(flipping)、和芯片安装步骤。这样通用的臂104、106一般是可行的，且在许多方面没有造成实际问题，但有时随着生产产出的提高，可能涉及旋转和直线移动的多种3维轨迹可在某一点开始限制工艺速度并且使其变得不必要的复杂、昂贵、不准确和甚至不可靠。技术实现要素：目标在于提供用于在目标基材上组装元件(比如芯片)的替代方案，其至少缓解现有方案的一个或多个前述挑战。该目标可用根据本发明的设备和相关的方法的实施方式满足。相应地，在一方面，用于元件安置(position)的设备(apparatus)包括：容器(receptable)，比如托盘，其被构造为接收待被放置在目标基材之上的若干个元件，搅动器(agitator)，其被构造为在容器上施加力冲量(forceimpulses),比如突变的力冲量，以造成元件改变它们的位置，包括在容器内翻转，检查装备(equipment)，任选地包括计算机视觉系统，其被构造为判定元件在容器内的位置以从待被进一步搅动的剩余的元件中识别满足预定的位置标准(criterion)的一个或多个元件，和拿取与放置(pickandplace)装备，其被构造为从容器拿取满足预定的位置标准的所述被识别出的一个或多个元件，并且将所述元件放置在目标基材上同时留下容器中剩余的元件用于进一步的搅动。在多种实施方式中，所述设备可包括进料装备，其被构造为从源载体将元件安置在所述至少一个容器中。在多种实施方式中，所述设备可包括加热器，以在将芯片或其他元件放置在基材之前或之时加热芯片或其他元件。例如，加热可造成元件和/或目标基材上的焊料熔化，并且改进键合(结合，bonding)。加热器可与拿取与放置设备集成，例如与拾取头相连，或与拿取与放置设备分开。在多种实施方式中，设备可包括助焊剂分配器，其被构造为在芯片(凸起物)或其他元件(任选地在拿取与放置步骤之间)、和/或基材上提供助焊剂以改进键合。在另一方面，用于元件安置的方法包括：在元件容器(任选托盘)中定位(locate)待被最终放置在目标基材上的若干个元件，间歇地在容器上施加力以造成元件改变它们的位置，包括在容器内翻转，判定元件在容器内的位置，从待被进一步搅动的剩余的元件中识别满足预定的位置标准的一个或多个元件，和根据判定，从容器拿取满足预定的位置标准的一个或多个元件，并且将所述元件放置在目标基材上同时留下在容器中剩余的元件用于进一步的搅动。基于下面详细的描述，本发明的多种实施方式的进一步的特征对本领域技术人员是清楚的。然而，如所属领域技术人员所理解的，本文展示的关于装置的实施方式的不同的考虑可灵活地加以必要的变更而应用到方法的实施方式，反之亦然。本发明的效用由取决于每个特别的实施方式的多个问题引起。首先，在方法产量/速度、可靠性、简易性和相关的成本有效性方面建立(cultivate)了来自晶片的倒装芯片型元件组件。可省略或至少减少复杂的能够倒装芯片的装置的使用，所述装置潜在地结合例如scara(selectivecompliancearticulatedrobotarms，选择顺应性装配机械臂)或例如六轴机械臂，用于操作和旋转实际的拿取/放置机构(gear)，相反，利用更快速、稳健和简单的选择，例如cartesian(在xyz方向的线性)方案。所建议的方案一般是可扩展的，因为容器、搅动器部件、和例如拿取与放置装备的数量可以方便地调节。可开发多个拾起单元(elements)，比如包含在一个或多个机械执行器/臂中的具有管嘴的头，使得相互类似或不同类型的若干元件的快速的、基本上同时的操纵和键合成为可能。除了芯片(或者特别是倒装芯片)以外，本发明可在多种其他应用(其中一般电子或非电子元件在最终放置之前待倒转或再定向)中找到用途。总之，应这样选择元件使得它们在步骤期间承受向它们提供的一定的搅动和相关的力。较轻或较小的元件相对于较重或较庞大的元件是优选的，因为使用较重的元件，它们自身的重量可在搅动时更容易地造成损伤，比如在芯片的情况中的边缘破裂。相关的风险可通过在接触元件的搅动器表面处使用弹性材料而降低。元件也可自身包含弹性表面材料。表述“若干个(anumberof)”在本文可指从一(1)开始的正整数。表述“多个(apluralityof)”可指从二(2)开始的任意正整数。术语“一”和“一个(一种)”不表示数量的限制，但表示存在至少一个(一种)所指的物。术语“第一”和“第二”不表示任何顺序、数量或重要性，但用来将一个单元与另一个区分。附图说明接着将参见所附附图更详细地描述本发明，其中：图1描述了用于在目标基材上安装倒装芯片的现有技术的步骤的一个实例。图2显示了本发明的一个实施方式。图3显示了具有可实施的技术特征的更详细的实例的相关实施方式。图4是根据本发明的设备的实施方式的框图。图5是公开了根据本发明的方法的实施方式的流程图。具体实施方式如所属领域技术人员清楚的，在元件(比如芯片)情况下，拿取与放置步骤一般涉及在目标基材上安置(position)所述元件。相关的装备被构造为从载体容器、支撑物或进料器选择并且拾起正确的元件，并且以所需要的准确性和速度将其放置在目标基材上。本发明及其实施方式主要地应用于该相同的目的但在工业实用性方面，特别在安装之前元件的初始位置是次优的或可能完全不适合直接拿取、移动和放下(drop)类型的设备的使用方案(其通常是这样的情况，例如在拿取与放置期间或之前，倒装芯片或类似的元件可不得不潜在地被完全倒转或再次对准)中具有改进的特点。已经在上文结合
背景技术：
：的描述中仔细考虑了图1。图2在200处显示了本发明的一个实施方式。在200a处，在源基材102(比如载体或切割膜)上提供作为预先切割的多个倒装芯片103。可替代地，本发明的设备还可包含用于切割和任选的进一步预处理输入元件的装备。设备优选地包括进料装备204或至少可操作地(operatively)连接到进料装备204，所述进料装备204结合例如机械或操作臂、或其他类型的执行器，用于一次拿取一个或优选多个芯片。一般应基于通过取决于例如元件的封装类型的各使用方案设置的要求选择进料装备204。相当普遍地，特别地使用带、棒(stick)或托盘(比如晶片托盘，waffletray)或在前述切割基材/膜上由制造商交付(deliver)电子元件。因此，一次从源载体拿取若干个芯片并且布置在一个或多个容器212(任选托盘)处。每个容器212可被构造为容纳一个或多个元件。例如具有基本上水平的中心平台和凸起的(raised)边缘的托盘可被用作容器212。容器212可具有例如圆形的或有角的、任选地为矩形的横截面。任选地，容器212可含有侧壁或支撑物。在一些实施方式中，容器212可甚至含有任选的可自动运行的盖。容器212内用于接收和接触芯片103的表面可配有功能性材料。例如，可提供抗静电的、弹性的(以防止由接触带来的芯片损害)、和/或摩擦表面。可考虑橡胶或橡胶状的(rubbery)材料用于该目的。还可设想聚合物膜或金属箔。相应地，芯片103一般应正确地停留原地(stayinplace)，除了因为通过连接至容器212的搅动器210在200b处的刻意的搅动。搅动器210可包括，例如，选自下面的至少一个单元：振动单元、振动电机、交流电机、直流电机、不平衡电机(unbalancedmotor)、压电单元、液压单元、伺服电机、和气动单元。所述单元可被构造以与容器212直接地物理接触或经由若干个中间的单元或材料层与容器212物理接触。通过搅动器210的搅动使力冲量经由可随后振动、摇动、倾斜、旋转、经受空气或气流等的容器212指向芯片103。芯片103相应地会受到影响并且它们的位置可改变。在一些实施方式中，搅动可为选择性的使得容器212内的芯片103的仅一部分被重新安置。例如，可选择容器212内的特定的冲量位置以与在剩余的位置处相比更多地影响该处的芯片103。在倒装芯片的情况中，搅动优选造成具有最初时面朝上(facingupward，即远离容器表面)的凸起物105的芯片103的至少一部分翻转(turnover)，使得焊料凸起物105面朝下，即朝着容器表面，并且芯片103准备好用于放置在目标基材111上而不需要进一步的倒转。但是，除了倒转之外，可因此有利地最小化芯片103在基材111上的安置中的各种误差(error)，包括例如旋转误差和直移误差。例如，搅动可改变芯片103相对于参照物(reference)(比如搅动器210和/或基材111)的取向或对准(alignment)使得芯片103在基材111上的放置200c变得更容易和更简单。在其他潜在的益处中，在放置阶段期间芯片103的旋转可因此被省略或至少被减少。当每次一个或多个芯片103或其他元件位于容器212中时，从放置200c的角度来看，单一的搅动步骤或循环(round)(例如一次或几次随后的摇动操作或有限时间的振动，随后暂停)可能不总是立即将每个芯片103的位置改变至最优或甚至适当的位置。所述设备有利地进一步的包括检查装备216，比如成像机构(例如一个或多个相机)或更加有功能性地，计算机视觉系统，其与相关的执行分析的算法一起能够检测顾及到期望的参数的元件位置。此外或替代地，可使用其他任选无接触的位置感测。因此，根据使用的标准，其位置足够好地适合随后在200c处的放置的芯片103可被识别并通过拿取与放置装备206被拾起。潜在的剩余的错位的芯片103可留下用于下次搅动动作或循环。同时，例如，在随后的搅动动作或循环之间，可添加新的芯片103至容器。添加新的芯片103可能首先需要确定容器210中的可用空间，这可进一步结合使用检查装备216和/或其他装备，比如称重设备。可使用空间数据确定来自基材102的待添加的新的芯片103的数量。用于将芯片103安装在在基材或更具体地电导体或导电区域108(比如借助经印刷电子器件等设立在基材上的接触垫(任选地进一步配有焊料和/或助焊剂))上的正确的位置的拿取与放置设备206可包括至少一个执行器比如机械/操作臂。执行器可包括例如至少一个放置头、吸管(pipette)、基于负压的管嘴或其他夹持(gripping)机构、电机(比如伺服电机)、液压单元、气动单元、和/或螺线管等。基材111可包含或界定网、片材、膜、箔、辊、多层结构等。基材的实际材料可由选自如下的至少一种材料组成或包括选自如下的至少一种材料：塑料、陶瓷、纤维、网、纸、纸板、织物、木材、毡、金属、有机和生物材料。在本发明的多种实施方式中，进料204和/或拿取与放置206的组件(assemblies)的执行器可包含用于一次运送一个或多个芯片103或其它元件的单元。可应用单头(single-head)执行器或多头执行器或具有潜在的若干负压管嘴或其他结合特征的其他的对应单元。额外地且替代地，可利用若干个执行器比如臂。例如，相关的设备可界定cartesian/台架(gantry)(高架的，overhead)型的机器人。除了拾起或放置动作(z-轴运动，即典型地基本上垂直于基材111的表面的运动)之外，可通过该装备实施穿过(across)某平面比如水平的平面(xy-平面)的移动。任选地，可通过用于提供更多的位置操作的设备支持进一步的移动比如旋转运动。优选地，虽然例如用于在200c处拿取和放置的装备206保持相对简单，但结果是利用的运动有利于放置准确性、速度、装备成本和可靠性。例如，直线运动相比于旋转可为优选的。如果必要，在许多实施方式中，旋转例如容器212而不是装备204或206的执行器是更期望的。图3在300处显示了图2的实施方式的变体。由任意合适类型的进料设备304供应的两个容器用于对进料芯片103再安置。提供了搅动装备，但出于清晰的目的未在图中显示。台架型拿取与放置装备306包括多头执行器314和集成的检查装备316、或它们的至少一部分，比如分别能够单目成像或立体成像的一个或多个相机。任选地，可在装备306中使用多个执行器，任选地每各自容器212有至少一个专用的执行器。在这个和其他实施方式中，拿取与放置装备一般可包括若干个容器专用单元(比如执行器)和/或共有的单元/执行器，两者都一样(bothalike)。可应用输送(converyor)系统320(比如输送带系统)将基材111向前运送。任选地，基材111为柔性的膜、片材或箔。其可为连续的并且在其上容纳在所描述的阶段之后待被切开的多个任选相邻的产物实例(instances)。任选地，进料装备304包括自己的输送系统。图4在400处描述了根据本发明的设备的实施方式的框图。该图基本上适用于图2和3的实施方式以及许多其他实施方式，而本发明不被严格地限制到下图的设备。本发明的设备可为特征和单元的基本上完整的集合体或整体(ensemble)，一起形成本发明描述的功能性实体。例如，其可包括用于多个单元的共用的壳体和/或全部或至少大部分部件(parts)至少间接地(如果没有直接地)以物理方式连接在一起。总之，设备或‘装置(arrangement)’，如同本发明所理解的那样，可替代地包括多个物理上分离但在功能性上连接的单元，在向目标基材提供被正确安置的元件上每一个都有其自身的目的。拿取与放置执行器406是指从一个或多个容器比如托盘向目标基材提供元件的设备。进料装备404从源容器或基材，例如膜或托盘，提供元件供给。检查装备416是指成像设备或其他机构，其在通过搅动装备410搅动之前、期间和/或之后在容器412内可被用来判定元件的位置。可将元件的当前位置与参照位置比如目标基材上的目标位置比较，以将准备好用于拿取与放置的元件与仍待被进一步搅动的元件分离。在建议的方法期间，可使用加热、助焊剂分配、底部充充剂(underfill)提供、叠层(lamination)、模塑、粘合剂分配(基材和/或芯片)、和/或其他机构414(例如切削装备、印刷装备或焊料分配器)用于多种目的。加热装备，例如，可任选地与拿取与放置执行器406集成并且在放置在基材上之前用于加热元件使得相关的焊料和/或基材/导体材料熔化并且确保相关的联合。可使用印刷装备印刷电子器件(electronics)，比如目标基材上的导体和/或元件。例如，可使用切削装备沿着独立的目标产物的轮廓将基材切削成块。可利用元件或芯片分选器(sorter)或一般地筛选装备从源容器、源基材或例如容器中移除损坏的或无用的元件使得它们不会最终出现在目标基材上。可根据若干个预定的标准使用检查装备416用于判定。替代地或额外地，可使用例如晶片地图或‘基材地图’确定用于移除的不合格的元件。输送和支撑单元420例如包括可用于输送或支撑元件、工具、和例如电子器件基材的支撑表面、托盘、辊、输送带等。物品401指的是控制部分。事实上，与集中的控制相反或在集中的控制之外，该控制部分可为分散式的并且设备的不同单元可含有控制逻辑系统例如以它们自身的处理单位和存储器的形式。控制逻辑系统或单元419可包括用于处理指令和其他数据的处理器、微处理器、信号处理器、微控制器、可编程逻辑芯片等。存储器417可含有用于存储指令和其他数据的易失性存储器或非易失性存储器(memory)。数据界面418比如(有线的)网络/通讯适配器或无线网络/通讯适配器可用于在设备400和外部实体(比如远程控制实体或远程网络和相关实体，比如服务器)之间传输数据。例如，界面418可支持选定数量的工业自动化通信协议、短程无线协议(例如bluetoothtm或wlan(无线局域网，wirelesslocalareanetwork))、局域协议(例如ethernet)、或蜂窝协议(例如gsm(移动通信全球系统，globalsystemformobilecommunications))、umts(通用移动通用系统，universalmobiletelecommunicationssystem)或4g。例如，在硬件方面，例如参考处理和存储器单元，检查装备416可与控制部分401共享通用(common)元件。图5是公开了根据本发明的方法的实施方式的流程图。在启动阶段502，可执行必要的准备动作比如获得和设置方法设备和参数。可获得元件、基材、焊料、助焊剂、粘合剂等。应选择控制执行方法的设备的方法参数使得所利用的基材、元件和其他单元容许它们。例如，目标基材可任选地通过可应用的印刷电子器件技术(比如丝网印刷或喷墨)提供元件或导体/导电区域。这样的活动可额外地或替代地与下面的任意方法事项的执行并行地发生。可通过印刷或其他方式向基材进一步提供美学/装饰和/或指示性特征。在504处，每次在一个或多个容器(比如托盘)处布置或分配一个或多个元件(比如芯片)。元件可包括表面安装元件，特别是倒装芯片。例如可执行从晶片基本上同时地多重(multi)拿取若干个元件。与特别精密的、预先计划的或精确的安置相反，可将元件任选地基本上随机地放下落到若干个容器中。可将容器构造(确定尺寸等，dimensioned)为每次容纳例如约10至100个元件。容器的表面可包括例如抗静电性质以减少通过其上搅动的元件的放电的风险。取决于进料设备和整体方法特征或参数，一个进料循环(round)或进料动作可向至少一个容器仅进料一个元件或例如数十个元件。在506处，搅动(比如摇动)至少一个容器使得会改变至少一些被容纳的元件的位置。它们可例如倒转和/或相对于目标基材再次对准。通过搅动在元件上施加的力优选是间歇的，其间发生进料、检查和/或拾起阶段。相关的搅动动作或循环可指单一的冲量或一系列的多个冲量。在508处，任选地典型使用至少一个相机和其他可应用的计算机影像(即图像分析和图案识别、逻辑系统和机构)调查搅动的结果。可在可见的和/或其他的波长下运行成像装备。根据若干个预设定的位置标准，从处于容器内的全部元件中，在510处可确定适合随后接着发生的拿取与放置的元件。在若干容器的情况中，可并行地使用它们使得当第一容器进行第一操作(比如进料、调查或拾起步骤)时，第二容器可同时地进行第二操作，比如搅动。如果还存在为每个容器分配的专用的拿取与放置装备，例如臂/头，进料-搅动-调查-拿取与放置步骤的相关的整体次序可基本上并行地并且任选地相互间略为独立地运行。可用的控制逻辑系统仍可共同地跟踪全部过程管理使得平行的子过程积极地运行而不会试图例如错误地将元件放置在相同的位置。在512处，将一个或多个元件、优选全部适合放置的元件通过可用的拿取与放置装备拿取并且安装在目标基材上。使用例如多头拿取与放置设装备可基本上同时地拿取和放置多个元件。在安装之前或在安装时，可采用额外的措施。例如，可提供助焊剂，可加热拾起的元件等。在514处，方法的执行终止。可发生任选的后处理和加工任务。可通过需要的材料使目标基材包覆注塑(over-molded)或向目标基材补充需要的材料，所述需要的材料比如为塑料。例如，材料可具有保护性和/或美观/装饰功能。可将另外的层或结构层合至目标基材，或可将基材自身结合到主结构或主装置，任选地为产品包装。除了别的选项以外，层合可以是基于温度、压力和/或粘合剂的。可切削目标基材或将目标基材加工成一个或多个相互潜在地相同的功能性组件，每个都界定了例如设备的至少一部分，所述设备比如为标签、无线标签、rfid(射频识别)标签、rfid电路、nfc(近场通信)标签、nfc电路、天线、天线电路、智能(电子)标签，传感器设备，存储设备，通信设备和/或处理设备。可向基材提供粘合剂。可替代地或额外地提供功能性或装饰性涂料或图像。虚线的返回箭头表达潜在地且最可能的多种方法事项的执行的重复性质。可基本连续地执行该方法，同时将单个的元件每次一个地或以组的方式进料、再定向、拿取和放置。可提供包含例如在非暂时性的载体中的并且包括代码方法的计算机程序或计算机程序产品，所述代码方法在计算机上运行时，适应于对根据本发明的所需的方法事项执行控制。除了其他可行的选项以外，可考虑包括计算机程序的载体介质，比如光盘、软盘或存储卡。可替代地将程序作为信号通过通讯网络和通讯通道输送。通讯路径可为无线的或有线的，或包含两种类型的脚(leg)。因此，所属领域技术人员可基于本公开和公知常识应用提供的教导，以必要的变化、删除和添加(如有的话)，在每个特定的实际使用方案中实施如后附的权利要求界定的本发明的范围。当前第1页12当前第1页12