通过悬浮的电子部件传递的制作方法

本公开的方面涉及用于传送电子部件的系统。本公开的另外的方面涉及用于传送电子部件的方法。

背景技术：

1、在半导体组装中，通常需要在源单元和目标单元之间传送诸如半导体裸芯的电子部件。例如，源单元可以包括切块的(diced)半导体晶片，目标单元可以包括印刷电路板，需要将切块的半导体晶片上的一个或多个裸芯布置在该印刷电路板上。为了能够进行这种传递，使用用于传送电子部件的系统。这种系统也可以称为拾取和放置设备或裸芯放置设备，例如裸芯接合器或裸芯分类器。

2、上述系统依赖于相对较重和昂贵的机械和机电模块来组装小(＜1mm)部件。与被组装的部件相比，组装设备的重量至少大七个数量级，随着组装速度的增加，导致复杂、昂贵的装备。

3、已经针对各种组装应用广泛地研究了声场或磁场中的悬浮，并且这种悬浮是解决上述问题的有前途的技术。如果能够精确且快速地控制力场，则可以大大简化机器复杂性。此外，在部件和拾取工具之间不需要机械接触，降低了损坏的风险。此外，在没有任何机械部件阻挡视野的情况下，可集成智能视觉，以跟踪力场中的小物体的位置并支持对准和检查任务。

4、对于在半导体组装中的应用，仍然需要克服与声场或磁场中的悬浮相关联的若干问题。例如，对于给定的特定应用，悬浮部件的可实现的位置精度应该是可接受的。在现有技术方法中，当将部件布置到载体上时，悬浮部件的位置遭受振荡，从而导致位置不准确。申请人已经发现，这种位置的不准确妨碍了悬浮概念在上述传送系统中的成功应用。

技术实现思路

1、本公开的各方面涉及用于传送电子部件的系统，解决了上述定位不准确的问题。为此，提供了一种系统，其包括：载体，其用于承载电子部件；换能器系统，其包括多个换能器，其中，换能器系统被配置为生成载体在其中悬浮的悬浮场。系统还包括：输入单元，其用于将电子部件布置到载体上；以及输出单元，其用于从载体接收电子部件。系统还包括：控制器，其用于控制换能器系统以改变悬浮场，以将载体从输入单元移动到输出单元。

2、与现有技术方法相比，根据本公开的系统使用用于承载待传递的电子部件的载体。该载体的性质(诸如，其形状、重量、密度等)可以根据所使用的特定悬浮场进行定制。例如，当使用抗磁悬浮时，载体可以由合适的磁性材料制成。此外，通过使用与待传递的电子部件不同的形状、重量和/或密度，能够获得更稳定的定位。与待传递的电子部件相比，载体可以被制造得相对大且平坦。与待传递的电子部件自身悬浮在悬浮场中的情况相比，这确保了悬浮场中位置振荡更少。

3、输入单元还可以包括用于将第一附着剂分配到载体上的第一分配单元。该第一附着剂被配置为当接收到电子部件时将电子部件附着到载体。第一附着剂可以是液体，诸如水。在这种情况下，电子部件可以通过流体粘附而保持到载体。在其它实施例中，可以使用其它液体，诸如具有粘合性质的液体。通常通过允许将合适量的液体滴到载体上来施加液体。为了防止液体的分配干扰悬浮场，分配单元通常布置在离载体一定距离处。此外，载体可以包括凹槽或其他结构，其使液体的液滴对准和/或迫使液滴在载体上呈现预定位置和/或形状。此外，这种凹槽或其他结构可以具有细长形状，当从输入单元接收到电子部件时，该细长形状将使电子部件相对于载体呈现预定位置。当电子部件本身也是细长的并且需要以特定的取向被布置在基板等上时，这种对准可能是优选的。

4、输出单元可以包括分离单元，其用于断开(break)电子部件通过第一附着剂到载体的附着。通常，分离单元远程地断开附着，即没有机械相互作用。这可以通过将一些合适形式的能量施加到第一附着剂上以使附着被断开来实现。由于第一附着剂失去其粘合特性和/或由于第一附着剂至少部分地被去除，附着可被断开。例如，第一附着剂可以包括光吸收材料，并且分离单元可以包括光源，该光源被配置为照射第一附着剂，以便断开通过第一附着剂的附着。光源例如可以包括激光源。第一附着剂可以被配置为由于照射第一附着剂而至少部分地蒸发。在这种情况下，所接收的光能被转换成热能，该热能将第一附着剂加热到其蒸发点。另外，或可替换地，热的吸收还可以使第一附着剂在电子部件上施加推进力，从而将电子部件推离载体。

5、输出单元可以包括用于保持其上要布置电子部件的基板的保持单元，诸如卡盘。通常，基板是板状的并且可以包括印刷电路板。输出单元还可以包括第二分配单元，其用于将第二附着剂分配到基板上，以将从载体接收的电子部件附着在基板上。与第一附着剂相反，第二附着剂通常应当确保电子部件永久固定在基板上。第二附着剂可以包括粘合胶、焊料等。

6、电子部件可以是半导体裸芯。此外，输入单元可以被配置为保持包括多个物理分离的半导体裸芯的晶片。这种晶片可以是结构化晶片，在该结构化晶片中裸芯以与它们在制造期间的顺序不同的顺序被布置和/或在该结构化晶片中布置源自不同晶片的裸芯。可替换地，这种晶片还可以包括在将晶片切块以由此物理分离各个裸芯之后获得的晶片。

7、输入单元还可以包括释放单元，其用于从晶片释放半导体裸芯，使和/或允许释放的半导体裸芯被布置在载体上。释放单元通常被配置为一次释放一个半导体裸芯。可以使用第三附着剂将物理分离的半导体裸芯附着到带、箔或膜。

8、释放单元可以包括针和致动器，该致动器用于通过推动带、箔或膜的背面而使针与晶片上的多个物理分离的裸芯中的裸芯进行接合和脱离接合。作为这种接合的结果，带、箔或膜可向外凸出，并且相应的半导体从带、箔或膜分离。可替换地，释放单元可以包括用于照射第三附着剂的光源，以断开物理分离的半导体裸芯中的半导体裸芯通过第三附着剂到带、箔或带的附着。在这种情况下，第三附着剂作为光吸收粘合剂。在吸收光能时，第三附着剂可经历化学转变，从而失去其粘合性质。可替换地，第三附着剂可以至少部分地蒸发和/或烧蚀，从而释放半导体裸芯。

9、相对于地球重力场，在将电子部件布置在载体上时，输入单元可以布置在载体上方。在这种情况下，输入单元可以被配置为使电子部件落到载体上。另外或可替换地，相对于地球重力场，在从载体接收到电子部件时，输出单元可以被布置在载体下方。在这种情况下，输出单元可以被配置为使电子部件从载体落下。可替换地，本公开的方面涉及以下实施例：在接收半导体裸芯时，载体抵靠晶片移动(即，形成物理接触)，和/或在将半导体裸芯布置到基板上时，载体抵靠基板移动。这同样适用于传递其它电子部件的实施例。

10、多个换能器可以包括被配置为生成声波的多个声换能器。在这种情况下，悬浮场是声悬浮场。由多个声换能器生成的声波可以具有在20hz和200khz之间的范围内的频率。换能器可以被配置为生成声势阱，载体和由载体承载的部件可以在该声势阱中被捕获。控制器可以被配置为控制换能器系统以改变声势阱的位置和/或取向，以便移动载体。

11、载体可以具有被配置为支撑电子部件的第一表面，其中载体在垂直于第一表面的方向上的最大厚度小于由声换能器生成的声波的波长的1/3倍。通常，载体和电子部件的组合应该包含在声势阱中，以允许在悬浮场中适当地控制位置和取向。第一表面的表面积可以是电子部件的最大横截面积的至少3倍，更优选10倍。典型地，声势阱在垂直于声波的传播方向的方向上比在平行于传播方向的方向上更大。例如，当换能器被布置成在垂直方向上发射声波时，声势阱比其高度要宽得多。此外，声势阱和/或载体可以是细长的。这允许载体在声势阱中的自对准，从而允许当电子部件在输出单元中从载体释放时电子部件的可预测取向。

12、第一表面可以是矩形或椭圆形的。此外，载体可由选自由聚合物和/或低密度材料(诸如，低密度金属(如镁或铍)、低密度复合材料(如碳基)或低密度陶瓷)构成的组的一种或多种材料制成，其中，低密度材料优选地具有小于2000kg/m3的密度。

13、换能器系统可以包括一个或多个反射器，其用于反射由换能器发射的声波，以便生成驻波。通常，声悬浮场包括驻波的图案。可以通过让两个或更多个相反指向的声波干涉来生成这些驻波。当使用一个或多个反射器时，为了生成驻波图案，所生成的声波与它们的反射发生干涉。

14、系统可以包括壳体，在该壳体中生成声场，其中一个或多个反射器至少部分地由壳体的内壁形成。当使用晶片来保持待传递的电子部件时，该晶片可以部分地形成一个或多个反射器。例如，晶片可以相对于地球重力场以倒置方式布置，且换能器布置在晶片下方，并且载体在换能器与晶片之间。在这种情况下，使用由换能器发射的声波和从晶片反射的声波来生成驻波图案。

15、类似地，在输出单元处，基板可以部分地形成一个或多个反射器。例如，基板可以相对于地球重力场向上取向布置，且换能器布置在基板上方，并且载体在换能器与基板之间。在这种情况下，使用由换能器发射的声波和从基板反射的声波来生成驻波图案。

16、系统通常可以被分成多个部分或段。例如，系统可以包括输入部分，在输入部分中输入单元与多个换能器中的一些换能器组合布置。系统还可以包括输出部分和传递部分，在输出部分中输出单元与多个换能器中的一些换能器组合布置，传递部分布置在输入部分和输出部分之间，在传递部分中布置多个换能器中的一些换能器。

17、多个换能器中的布置在传递部分中的一些换能器可以被配置为在支撑布置在载体上的电子部件的同时旋转和/或翻转载体，以使得在输出单元从载体接收电子部件时电子部件面向输出单元。例如，在上述实施例中，在将电子部件布置到载体上或从载体接收电子部件时，分别将输入单元布置在载体上方并且将输出单元布置在载体下方。为了允许输入单元和输出单元的这种定位，具有电子部件的载体需要被旋转和/或翻转。通常，旋转和/或翻转是围绕与换能器和输入单元分离的方向垂直的旋转轴进行的。例如，当将输入单元布置为与换能器竖直地分离时，旋转轴可以是水平的。

18、系统还可以包括用于确定载体和/或由载体承载的电子部件的位置和/或取向的定位系统。在这种情况下，控制器被配置为根据所确定的位置和/或取向来控制换能器系统。定位系统可以被配置为通过其自身确定电子部件的位置和/或取向。可替换地，定位系统可以被配置为确定载体的位置和/或取向，且电子部件具有相对于载体的预定义位置和/或取向。

19、定位系统可以包括视觉系统。该3d视觉系统确定在其中生成声场的壳体内的位置和/或取向。该系统可以包括用于基于三角测量的测量(triangulation-basedmeasurement)的立体照相机设置和/或结构化照明。可替代的成像技术基于计算成像和数字全息摄影。最小测量频率可以是大约1khz。另外，该视觉系统可以被配置为将载体与输入单元上的电子部件对准，以校正半导体部件在载体上的定位。视觉系统还可用于将载体上的半导体部件与基板对准，以便将电子部件正确地定位在基板上。另外或可替换地，定位系统可以被配置为使用回波定位来确定载体的位置和/或取向和/或由载体承载的电子部件的位置和/或取向。当使用声悬浮场时，多个换能器可以进一步被配置为生成用于执行该回波定位的声波。当与用于生成悬浮场的声波相比时，这些声波可以具有不同的频率，以避免干扰悬浮场。

20、系统可以被配置为同时传送多个电子部件。例如，当使用声悬浮时，生成多个声腔。在这种情况下，换能器系统可以被配置为将待同时传送的多个电子部件中的每一个捕获在相应的声势阱中。

21、此外，控制器可以被配置为在已经传送电子部件之后将载体从输出单元返回到输入单元，以便传送另一电子部件。特别是当使用诸如水的第一附着剂时，由于第一附着剂引起的载体污染是有限的或不存在的，载体可以被重复使用多次。

22、根据本公开的另一方面，提供了一种用于传送电子部件的方法，其包括：生成载体在其中悬浮的悬浮场；在载体悬浮的同时将电子部件布置到载体上；改变悬浮场，以移动载体和由载体承载的电子部件；以及从载体移走电子部件。

23、优选地，悬浮场是声悬浮场，但是本公开同样涉及其他类型的悬浮场，诸如磁悬浮场。在悬浮场是声悬浮场的情况下，载体和由载体承载的电子部件被捕获在声势阱中。然后，移动载体和由载体承载的电子部件可包括改变声势阱的位置和/或取向。

24、电子部件可以是晶片所包括的多个物理分离的半导体裸芯中的半导体裸芯。将电子部件布置到载体上可以包括从晶片释放半导体裸芯，从而使和/或允许释放的半导体裸芯被布置在载体上。可以使用诸如粘合剂的第三附着剂将物理分离的半导体裸芯附着到带、箔或膜。在这种情况下，释放半导体裸芯可以包括照射第三附着剂，以便断开物理分离的半导体裸芯中的半导体裸芯通过第三附着剂的附着。

25、生成悬浮场可以包括使用多个换能器以生成声波并且允许声波被一个或多个反射器反射以生成驻波，其中一个或多个反射器至少部分地由晶片形成。

26、该方法还可以包括在将电子部件布置在载体上之前将第一附着剂分配在载体上，其中第一附着剂将电子部件附着到载体。在这种情况下，移走电子部件可以包括断开电子部件通过第一附着剂到载体的附着。第一附着剂可以包括光吸收材料，并且断开该附着可以包括使用光源照射第一附着剂。

27、该方法可以包括允许多个载体和由载体承载的对应的多个电子部件同时悬浮在悬浮场内。在这种情况下，载体和对应的电子部件可以被捕获在相应的声腔中。该方法可包括通过改变声腔的位置和/或定向来同时移动载体和由载体承载的电子部件。