[go: up one dir, main page]

DE102009050703B3 - Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis - Google Patents

Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis Download PDF

Info

Publication number
DE102009050703B3
DE102009050703B3 DE102009050703A DE102009050703A DE102009050703B3 DE 102009050703 B3 DE102009050703 B3 DE 102009050703B3 DE 102009050703 A DE102009050703 A DE 102009050703A DE 102009050703 A DE102009050703 A DE 102009050703A DE 102009050703 B3 DE102009050703 B3 DE 102009050703B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
component
adhesive
target position
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102009050703A
Other languages
English (en)
Inventor
Volker Arning
Jürgen Dr. Steiger
Ingo Schönemann
Arne Dr. Hoppe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Goldschmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102009050703A priority Critical patent/DE102009050703B3/de
Application filed by Evonik Goldschmidt GmbH filed Critical Evonik Goldschmidt GmbH
Priority to KR1020127010601A priority patent/KR20120105431A/ko
Priority to CA2778209A priority patent/CA2778209A1/en
Priority to PCT/EP2010/064782 priority patent/WO2011054611A2/de
Priority to JP2012534612A priority patent/JP2013508958A/ja
Priority to CN201080048372.1A priority patent/CN102741991B/zh
Priority to EP10763177A priority patent/EP2471091A2/de
Priority to US13/503,789 priority patent/US20120213980A1/en
Priority to TW099136135A priority patent/TWI538067B/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE102009050703B3 publication Critical patent/DE102009050703B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C3/00Assembling of devices or systems from individually processed components
    • B81C3/002Aligning microparts
    • B81C3/005Passive alignment, i.e. without a detection of the position of the elements or using only structural arrangements or thermodynamic forces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49866Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
    • H01L23/49894Materials of the insulating layers or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/27Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/50Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, the devices being individual devices of subclass H10D or integrated devices of class H10
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/2919Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H01L2224/29191The principal constituent being an elastomer, e.g. silicones, isoprene, neoprene
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/2939Base material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29399Coating material
    • H01L2224/294Coating material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/2954Coating
    • H01L2224/29599Material
    • H01L2224/29698Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29798Fillers
    • H01L2224/29799Base material
    • H01L2224/2989Base material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8312Aligning
    • H01L2224/83143Passive alignment, i.e. self alignment, e.g. using surface energy, chemical reactions, thermal equilibrium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83194Lateral distribution of the layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/83801Soldering or alloying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/8385Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83855Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95053Bonding environment
    • H01L2224/95085Bonding environment being a liquid, e.g. for fluidic self-assembly
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01005Boron [B]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01006Carbon [C]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01019Potassium [K]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/0102Calcium [Ca]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01033Arsenic [As]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/0105Tin [Sn]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01055Cesium [Cs]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01066Dysprosium [Dy]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01068Erbium [Er]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01078Platinum [Pt]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01082Lead [Pb]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/014Solder alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/0665Epoxy resin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/078Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/07802Adhesive characteristics other than chemical not being an ohmic electrical conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/078Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/0781Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301Thyristor
    • H01L2924/13033TRIAC - Triode for Alternating Current - A bidirectional switching device containing two thyristor structures with common gate contact
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/146Mixed devices
    • H01L2924/1461MEMS
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means
    • H05K3/305Affixing by adhesive
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1051Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina by folding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24851Intermediate layer is discontinuous or differential

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

ie vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstassemblierung mindestens eines elektrischen, elektronischen und mikromechanischen Bauelements auf einem Substrat umfassend die Schritte a) Bereitstellen des Substrates, b) Aufbringen einer Klebstoff abweisenden Zusammensetzung auf mindestens eine keine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, gefolgt von einem Härtungsschritt, c) Aufbringen einer Klebstoffzusammensetzung auf mindestens eine eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, wobei die jeweils mit der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats die mit der Klebstoffzusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats umschließt und an diese angrenzt und d) Aufbringen mindestens eines Bauelements auf eine gemäß b) oder c) beschichtete Teiloberfläche, bei dem die Klebstoff abweisende Zusammensetzung eine strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse ist, sowie nach dem Verfahren herstellbare elektrische bzw. elektronische Erzeugnisse.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat.
  • Durch die Halbleiter-Hochleistungstechnologie ist es möglich, die technische Lösung vieler verschiedener elektrischer, elektronischer oder logischer Aufgaben, wie zum Beispiel Aufgaben betreffend die Signalverarbeitung oder das Speichern von Informationen, in kleinen Bauelementen auf engstem Raum zu realisieren. Auch mikromechanische Bauelemente nehmen im Zuge der allgemeinen Miniaturisierung eine immer bedeutender werdende Rolle ein. Ein Bauelement im Sinne dieser Erfindung ist ein in technischen Produkten einsetzbarer, insbesondere kleiner Baustein, der eine technische Funktion erfüllen kann, die jedoch erst im Verbund mit anderen Strukturen technisch nutzbar wird. Dabei ist unter elektrischen, elektronischen bzw. mikromechanischen Bauelementen insbesondere die Gruppe der Elemente bestehend aus Integrierten Schaltkreisen, signalverarbeitenden Elementen, Dioden, Speichern, Ansteuerelektroniken (insbesondere für Displays), Sensoren (insbesondere für Licht, Wärme, Konzentration von Stoffen, Feuchtigkeit), elektrooptischen oder elektroakustischen Elementen, Radiofrequenzidentifikationschips (RFID-Chips), Halbleiterchips, photovoltaischen Elementen, Widerständen, Kondensatoren, Leistungshalbleitern (Transistoren, Thyristoren, TRIACs) und oder Licht emittierende Dioden (LEDs) zu verstehen.
  • Für die Nutzung der Bauelemente müssen diese jeweils unter Bildung von elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen oder Zwischenprodukten auf Substrate, zum Beispiel Leiterplatten oder strukturierte Folie, unter Erzeugung einer größeren technisch funktionellen Einheit übertragen werden.
  • Diese elektrischen oder elektronischen Erzeugnisse, d. h. die elektrischen bzw. elektronischen Bauteile und Zwischenprodukte, weisen die mit einer Kontaktierung versehenen elektrischen, elektronischen bzw. mikromechanischen Bauelemente auf einem Substrat auf. Die elektrischen oder elektronischen Erzeugnisse ermöglichen die Elektrifizierung, Funktionalisierung, Steuerung und/oder Auslesung der elektrischen, elektronischen oder mikromechanischen Bauelemente. Weiterhin wird durch sie, wenn erforderlich, erst ihr weiterer Einbau bzw. ihre Kontaktierung in den jeweiligen Endprodukten, z. B. durch Steckverbindungen (insbesondere USB-Anschlüsse) oder durch den Anschluss an Stromspannungsaggregate oder kabelbasierte Netzwerke ermöglicht.
  • Als Substrate können eine Vielzahl von Produkten eingesetzt werden. So können elektrische, elektronische oder mikromechanische Bauelementen auf polymeren oder metallischen Trägersubstraten aufgebracht werden. Die Träger können dabei flexibel oder starr sein. Oft werden die elektrischen, elektronischen bzw. mikromechanischen Bauelemente auf Foliensubstrate aufgebracht. Häufig besteht das Substrat aus elektrisch leitfähigen Strukturen (z. B. strukturierten Metalle bzw. Leiterbahnen, ggf. selbst wiederum auf einem nicht-leitenden, insbesondere polymeren Trägermaterial). Diese können zur Kontaktierung der Bauelemente dienen, aber auch, wie z. B. im Fall eines RFID-Etiketts, als Antenne.
  • Beispiele für die elektrischen oder elektronischen Erzeugnisse umfassen RFID-Straps, RFID-Etiketten, bestückte Leiterplatten, wie sie in fast allen elektrischen Geräten vorkommen, so zum Beispiel in Mobiltelefonen, Computern, Computermäusen, Taschenrechnern, Fernbedienungen aber auch in vergleichsweise einfachen Elementen wie USB-Flashspeichern, SIM Karten, Smart Cards, Uhren und Weckern.
  • Für die Herstellung der elektrischen bzw. elektronischen Erzeugnisse ist die Positionierung der jeweiligen elektrischen, elektronischen bzw. mikromechanischen Bauelemente auf dem Substrat von großer Bedeutung, da nur eine präzise Positionierung eines Bauelements auch nachfolgend seine korrekte Kontaktierung und somit auch eine korrekte Funktionsweise des jeweiligen Erzeugnisses ermöglicht.
  • Derzeit werden Bauelemente vor allem durch „Pick and Place”-Roboter auf den Substraten positioniert. Diese aufwändige mechanische Regelung des Positionierungsvorgangs ist jedoch aufgrund der dabei erforderlichen hohen Präzision zwangsläufig limitiert hinsichtlich der erreichbaren Geschwindigkeit des Prozesses. Weiterhin ist bei dieser Verfahrensführung nachteilig, dass insbesondere kleine Bauelemente aufgrund ihrer gegenüber elektrostatischen Kräften und Kapillarkräften in den Hintergrund tretenden geringen Masse die Tendenz aufweisen, an der Mechanik haften zu bleiben.
  • Eine Alternative zu diesen „Pick and Place”-Verfahren stellt das in US 5,355,577 A beschriebene Verfahren zur Assemblierung mikroelektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem planaren Templat dar, bei dem die Bauelemente auf dem Templat abgesetzt werden und das Templat gerüttelt wird, wodurch sich die Bauelemente, unterstützt durch eine angelegte Spannung, in entsprechend ihrer Form ausgebildeten Öffnungen auf dem Templat ansammeln. Auch dies Verfahren ist jedoch nachteilig, da es einen hohen technischen Aufwand erfordert und zum Beispiel ein Verkanten der Bauelemente in den Öffnungen bei dem Rüttelvorgang zu einer fehlerhaften Assemblierung führen kann.
  • Zur Überwindung dieser Nachteile werden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die auf einer Selbstassemblierung der zu positionierenden Bauelemente beruhen. Allen diesen Verfahren ist gemein, dass auf dem Substrat eine energetisch inhomogene Oberfläche geschaffen wird, auf der sich die nachträglich aufgebrachten Bauelemente an der Stelle der geringsten Energie ausrichten.
  • So lehrt zum Beispiel US 6,507,989 B1 ein Verfahren zur Selbstassemblierung von Komponenten auf strukturell oder anderweitig angepassten Oberflächen unter Bildung von Verbundwerkstoffen, bei dem die betroffenen Oberflächen chemisch modifiziert werden, um besser benetzt werden zu können. Dabei kann die Selbstassemblierung zum Beispiel durch Effekte wie Adhäsion und/oder eine Reduktion der freien Oberflächenenergie erfolgen. Eine dort beschriebene Technik zur Selbstassemblierung besteht darin, bestimmte Kontaktoberflächen der Komponenten durch Ausnutzung von Grenzflächeneffekten in einem System zweier nicht miteinander kompatibler Flüssigkeiten (z. B. Wasser und Perfluordecalin) zusammenzuführen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Assemblierungsrate direkt mit den Größen der Kontaktoberflächen korreliert. Auch ist die zwangsläufige Durchführung des Verfahrens in Flüssigkeitsgemischen nachteilig für Bestandteile, die nicht in Flüssigkeiten verarbeitet werden können.
  • In ähnlicher Weise beschreibt auch die WO 2007/037381 A1 (= US 2009/0265929 A1 ) eine Selbstassemblierung in einer Mischung zweier flüssiger Medien, wobei dieser Schrift kein Hinweise darauf ersichtlich ist eine Klebstoffzusammensetzung als eine der beiden Flüssigkeiten zu verwenden.
  • Die US 3 869 787 A beschreibt ein nicht-benetzbares Substrat (”non-wetable”) mit einer benetzbaren (”wetable”) Beschichtung für ein Haftmaterial bestehend aus Flüssigkeiten oder Wachsen zur Montage eines Chips unter Nutzung der Oberflächenspannung zur Selbstausrichtung. Das Substrat, beispielsweise ein elektronischer Chip, muss demgemäß so beschaffen sein, dass nur eine Oberfläche benetzbar mit der Flüssigkeit ist, die die Selbstausrichtung bewirken soll. Der Schrift ist kein Hinweis darauf zu entnehmen, diese Flüssigkeit als strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse auszubilden.
  • Die US 4 199 649 A behandelt die Herstellung adhäsiver/abhäsiver Oberflächen in verschiedenen Anwendungen und erwähnt Strahlungshärtung, ohne eine selbst ausrichtende Montage eines Bauelements zu erwähnen.
  • US 6,623,579 B1 beschreibt Verfahren zur Assemblierung einer Vielzahl von Elementen auf einem Substrat, bei dem eine Aufschlämmung der Elemente in einem Fluid auf das Substrat geleitet wird und das Substrat Aussparungen bildende Rezeptorregionen für die Elemente aufweist, sich die Elemente in den Aussparungen ansammeln, und überzählige, nicht aufgenommene Elemente nach einem Vibrationsvorgang abgeleitet werden. Bei diesen Verfahren handelt es sich um ein fluides Selbst-Assemblierungsverfahren, bei dem die zu assemblierenden Elemente in einem Fluid dispergiert werden und über die Oberfläche geleitet werden. Auch dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass keine Bestandteile verarbeitet werden können, die nicht mit den eingesetzten Fluiden kompatibel sind. Weiterhin ist nachteilig, dass bei derartigen Verfahren in der Regel ein Überschuss an Elementen gegenüber der Zahl an Assemblierungsstellen auf dem Substrat eingesetzt werden muss.
  • Xiong et al. (”Controlled part-to-substrate Micro-Assembly via electrochemical modulation of surface energy”, Transducers '01 – International Conference an solid-State Sensors and Actuators, München, Deutschland, 2001) lehrt Verfahren zur Mikroassemblierung, bei denen Assemblierungsstellen zwischen Mikro-Bauelementen und Substraten hinsichtlich ihrer Hydrophobie gezielt eingestellt werden. Aktive Assemblierungsstellen auf dem Mikro-Bauelement bzw. Substrat sind dabei hydrophobe Oberflächen aus Alkanthiol-beschichtetem Gold, wobei inaktive Assemblierungsstellen aus reinen, hydrophilen Goldoberflächen bestehen. Die aktiven Assemblierungsstellen können dabei durch elektrochemische Reduktion der Alkanthiolat-Monoschichten in inaktive, hydrophile Goldoberflächen umgewandelt werden. Wird ein Kohlenwasserstoff-basierter „Schmierstoff” auf die Oberflächen aufgebracht und dann Bauelemente und Substrat in Wasser getaucht, benetzt er nur die hydrophoben Assemblierungsstellen, reduziert dort die Reibung und ermöglicht unterstützt durch Kapillarkräfte, dass sich die Mikro-Bauelemente dort auf den Substraten anlagern können. Auch hier besteht jedoch der Nachteil, dass die Bauelemente und die Substrate zwangsläufig beständig gegenüber Wasser sein müssen. Darüber hinaus sind sie nachteilig in ihrer Gestaltung eingeschränkt, da sie Gold-Oberflächen aufweisen müssen. Weiterhin besteht auch hier der Nachteil, dass zur Erzielung guter Ergebnisse ein Überschuss an Elementen gegenüber der Zahl an Assemblierungsstellen auf dem Substrat eingesetzt werden muss.
  • In trockener Umgebung erfolgende Selbstassemblierungsprozesse lehrt S. Park und K. F. Böhringer, „A fully dry self-assembly process with proper in-plane orientation”, MEMS '08, Tucson, AZ, US, 2008, wobei Substrat und darauf zu assemblierende Elemente komplementäre ineinander greifende Merkmale aufweisen. Um eine einheitliche Ausrichtung der auf dem Substrat assemblierten Elemente zu erreichen, weisen die Elemente und das Substrat darüber hinaus sekundäre Merkmale auf, die die einheitliche Ausrichtung unterstützen. Zur Erzielung einer Assemblierung wird das Substrat mit den darauf befindlichen Elementen solange vibriert, bis die primären und sekundären Merkmale ineinander greifen. Das hier beschriebene Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die dafür erforderliche Modifikation der Bauelemente und die Assemblierung an sich sehr aufwändig ist.
  • WO 2003/087590 A2 beschreibt Verfahren zur Selbstassemblierung von Strukturen, bei denen eine Flüssigkeit strukturiert auf ein Substrat aufgebracht wird und dann, während mindestens ein Teil der Flüssigkeit flüssig verbleibt, mindestens ein Teil der Strukturen aufgrund von Wechselwirkungen mit der Flüssigkeit entsprechend ihrer Strukturierung auf dem Substrat nach ihrem Aufbringen selbst assembliert. Bei der eingesetzten Flüssigkeit kann es sich zum Beispiel um flüssiges Lötzinn, einen Kleber, ein Epoxidharz oder ein Präpolymer handeln. Um die Strukturierung der Flüssigkeit auf dem Substrat zu erleichtern, kann weiterhin ein Precursor, der gegenüber der Flüssigkeit eine Repulsion oder eine Affinität zeigt, auf das Substrat aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist jedoch nicht dafür geeignet, bei der Selbstassemblierung der Bauteile auf dem Substrat große Positionsabweichungen zwischen der gewünschten Zielposition und der Position des jeweiligen Bauteils unmittelbar nach dem Aufbringen, d. h. vor dem Start des Assemblierungsprozesses, auszugleichen. Insbesondere ist dies Verfahren jedoch nicht dazu geeignet, reproduzierbar Abweichungen hinsichtlich der gewünschten Lage des Mittelpunktes und der gewünschten Drehorientierung des Bauteils auszugleichen. Da die Bauelemente auf vielen der einsetzbaren Flüssigkeiten bei diesem Verfahren weiterhin nur aufschwimmen und nicht einsinken, kann es zu Fehlpositionierungen kommen, die in Publikationen als „Tilt” (Kippen) bezeichnet wird.
  • Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das die angegebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere stellt sich die Aufgabe, ein Selbstassemblierungs-Verfahren bereitzustellen, mit dem sich reproduzierbar elektrische, elektronische und mikromechanische Bauelemente auf einem Substrat auch unter Korrektur großer Abweichungen hinsichtlich der Lage des Mittelpunktes und der Drehorientierung des Bauelements zwischen gewünschter Position und Position des Bauteils nach dem Aufbringen auf dem Substrat assemblieren können.
  • Diese Aufgabe wird vorliegend gelöst durch ein Verfahren zur Selbstassemblierung mindestens eines elektrischen, elektronischen oder mikromechanischen Bauelements auf einem Substrat umfassend die Schritte a) Bereitstellen des Substrates, b) Aufbringen einer Klebstoff abweisenden Zusammensetzung auf mindestens eine keine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, gefolgt von einem Härtungsschritt, c) Aufbringen einer Klebstoffzusammensetzung auf mindestens eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, wobei die jeweils mit der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats die mit der Klebstoffzusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats umschließt und an diese angrenzt und d) Aufbringen mindestens eines Bauelements auf eine gemäß b) oder c) beschichtete Teiloberfläche, wobei die Klebstoff abweisende Zusammensetzung eine strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse ist. Zur Erzielung besonders guter Ergebnisse sollte dabei das mindestens eine Bauelement derart aufgebracht werden, dass es mit mindestens einem Teil seiner Anlagerungsfläche auf einer gemäß c) beschichtete Teiloberfläche des Substrats positioniert wird.
  • Als adhäsiv wird die klebende, (an)haftende, anziehende Wirkung einer Oberfläche verstanden. So haftet ein Selbstklebeetikett an vielen Oberflächen oder Schutzfolien auf Glasteilen. Abhäsiv ist dabei das gegenteilige Antonym ( WO 2001/62489 erläutert das Wort adhäsiv mit „anti-adhäsiv”, vgl. Seite 4 Zeile 21), und mit nicht haftend, abstoßend oder, besonders im Anwendungsfall der auf Trennbeschichtungen aufgebrachten Selbstklebeetiketten, lösbar synonym.
  • Unter einem Verfahren zur Selbstassemblierung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Positionierung von Objekten (hier: elektrischen, elektronischen oder mikromechanischen Bauelementen) auf einem Substrat zu verstehen, das nach dem Aufbringen dieser Objekte auf der Substratoberfläche – vermutlich aufgrund einer inhomogenen Verteilung der Oberflächenenergie auf bzw. oberhalb des Substrats – zu einer dabei nicht von außen induzierten Endpositionierung der Objekte führt.
  • Unter einem elektrischen, elektronischen oder mikromechanischen Bauelement ist dabei, wie bereits zuvor ausgeführt, ein in technischen Produkten einsetzbarer, insbesondere kleiner Baustein, der eine technische Funktion erfüllen kann, die jedoch erst im Verbund mit anderen Strukturen technisch nutzbar wird, zu verstehen. Unter einer Zielposition eines Bauelements ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine im Wesentlichen der Form der Anlagerungsfläche des Bauelements entsprechende, ähnlich große (d. h. hinsichtlich der Größe um einen Faktor von 0,8–3,0 von der Anlagerungsfläche des Bauteils abweichende) Teiloberfläche des Substrats zu verstehen, auf der sich das Bauelement nach dem Assemblierungsvorgang befinden soll.
  • Unter einer Klebstoffzusammensetzung ist vorliegend eine im Wesentlichen nichtmetallische Stoffzusammensetzung zu verstehen, die in der Lage ist, Substrat und Bauelement durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) zu verbinden. Weiter bevorzugt ist die Klebstoffzusammensetzung härtbar, d. h. sie kann durch geeignete Maßnahmen, die dem Fachmann an sich bekannt sind, quervernetzt werden, so dass eine starre, das Bauelement auf dem Substrat immobilisierende Masse resultiert.
  • Eine Klebstoff abweisende Zusammensetzung ist mit der Klebstoffzusammensetzung spontan nicht mischbar und führt in Kontakt mit ihr zu einer Erhöhung des Kontaktwinkels (Randwinkels) zwischen Substrat und Klebstoffzusammensetzung. Eine derartige Klebstoff abweisende Zusammensetzung wird auch als „abhäsive Beschichtungsmasse” bezeichnet. Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Klebstoff abweisenden Zusammensetzung handelt es sich um eine strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse, d. h. um eine abhäsive Beschichtungsmasse, die vernetz- bzw. polymerisierbare Reste aufweist, die durch elektromagnetische Strahlung, insbesondere UV-Licht oder Elektronenstrahlen, härtbar sind. Die Härtung der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung erfolgt somit dadurch, dass die auf das Substrat aufgebrachte Zusammensetzung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV-Licht oder Elektronenstrahlen, bestrahlt wird, bis eine zumindest partielle Härtung der Zusammensetzung erzielt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Klebstoffzusammensetzung und die Klebstoff abweisende Zusammensetzung so auf das Substrat aufgebracht, dass die Klebstoff abweisende Zusammensetzung nach ihrer Härtung die Klebstoffzusammensetzung nach dem Aufbringen der beiden Zusammensetzungen umschließt und an diese angrenzt, d. h. dass die gehärtete Klebstoff abweisende Zusammensetzung umgibt die auf dem Substrat befindliche Klebstoffzusammensetzung derartig, dass im Wesentlichen an jeder Stelle, an der sich der Kontaktwinkel zwischen Substrat und Klebstoffzusammensetzung bildet, auch eine Phasengrenze der Klebstoffzusammensetzung und der gehärteten Klebstoff abweisenden Zusammensetzung vorliegt.
  • Die vorliegende Erfindung löst dabei nicht nur die eingangs gestellten Aufgaben, sondern hat darüber hinaus den Vorteil, dass sie sich sehr einfach umsetzen lässt, sich gut über Druckverfahren realisieren lässt und darüber hinaus einfach in automatisierte Verfahren zur Herstellung elektrischer und elektronischer Erzeugnisse, insbesondere Rolle-zu-Rolle-Verfahren, integrieren lässt. Dabei ermöglicht sie weiterhin auch vorteilhaft den Einsatz flexibler Substrate. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei geeigneter Klebstoffwahl das Bauelement in den Kleber einschwimmt (und nicht nur aufschwimmt), und infolgedessen das Bauelement nach der Assemblierung plan zum Substrat liegt und dadurch in Folge besonders einfach kontaktiert werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass gegenüber den Verfahren nach dem Stand der Technik die Fehlerquote geringer ist, dass heißt, es sind im Mittel weniger Assemblierungsvorgänge bzw. eine geringere Zahl an zu assemblierenden Bauelementen erforderlich, um die Assemblierung von Bauelementen auf Substraten, die zu den eingangs beschriebenen Erzeugnissen führt, zu realisieren. Schließlich lässt sich das vorliegende Verfahren im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren auch an Luft durchführen.
  • Überraschenderweise wurde festgestellt, dass nicht zielgenau positionierte Klebstofftropfen, solange sie zumindest teilweise auf einer eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats auftreffen, autark, d. h. ohne Beeinflussung von außen, in die Zielposition wandern. Dieser Effekt kann in der Anwendung dazu verwendet werden, die Anlage bei höheren Geschwindigkeiten zu betreiben, da die Positionierung des Klebers nicht mit so hoher Präzision erfolgen muss.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass zunächst das Substrat bereitgestellt wird, dann die Klebstoff abweisende Zusammensetzung aufgebracht und gehärtet wird, als nächstes die Klebstoffzusammensetzung aufgebracht wird und schließlich das mindestens eine Bauelement aufgebracht wird, d. h. die zeitliche Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte ist bevorzugt a) → b) → c) → d).
  • Um eine besonders gute Selbstassemblierung zu ermöglichen, wird bevorzugt das mindestens eine Bauelement so auf die gemäß b) oder c) beschichtete Teiloberfläche aufgebracht, dass sich mindestens ein Teil seiner Grundfläche bereits über seiner Zielposition befindet. Entsprechende Verfahren dazu sind bekannt. Bevorzugt kann das Aufbringen des mindestens einen Bauelements in Schritt d) dadurch erfolgen, dass i) ein Vorrat mit einer Vielzahl elektronischer Bauelemente bei einer Abgabestelle für die elektronischen Bauelemente bereitgestellt wird, ii) das ein eine Zielposition des Bauelements darstellender mit der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung und der Klebstoffzusammensetzung beschichteter Teil des Substrats zumindest in die Nähe gegenüber der Abgabestelle bewegt wird, iii) berührungslos eines der elektronischen Bauteile von der Abgabestelle abgegeben wird, während sich die eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrates nahe der Abgabestelle befindet, so dass das elektronische Bauteil nach einer Freiphase die mit der Klebstoffzusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats zumindest teilweise berührt, und iv) Bewegen der nun mit dem Bauelement versehenen Teiloberfläche des Substrats zu einer nachgeordneten Verarbeitungsstelle, während das elektronische Bauteil sich auf der Zielposition ausrichtet.
  • Besonders vorteilhaft kann das Verfahren zu Selbstassemblierung mit einem Substrat aus einem elastischen oder plastisch verformbaren Material und mit einer elektrisch leitenden Musterung durchgeführt werden, wobei die Musterung wenigstens einen Pfad aufweist, der in die Zielposition des Bauelements hinein reichend ausgebildet ist, und wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: i) Anbringen einer Perforation oder Schwächungsstelle in dem Bereich des Substrats um die Zielposition des Bauelements und um einen Teil des Pfades der Musterung zum Bilden einer den Teil des Pfades enthaltenden Klappe, ii) Ausformen der Klappe aus dem Substrat, iii) Umfalten der Klappe so, dass ein auf der Klappe iv) befindliches Bauelement mit wenigstens einem seiner Anschlußkontakte zumindest einen Teil des Pfades der Musterung kontaktiert. Die nach diesem Verfahren selbst assemblierten Bauelemente sind aufgrund ihrer Einbettung in die durch Umfaltung der Klappe gebildeten Tasche besonders geschützt, mit dem Ergebnis, dass besonders haltbare und stabile elektrische und elektronische Erzeugnisse und Zwischenprodukte resultieren.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der strahlungshärtenden abhäsiven Beschichtungsmasse um eine Beschichtungsmasse ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strahlungshärtenden Silikonharzen (d. h. Zusammensetzungen bestehend im Wesentlichen aus Polyalkyl-, Polyaryl- und/oder Polyarylalkyl-Siloxanpolymeren mit oder ohne freien OH-Gruppen, ggf. cokondensiert mit Polyestern oder Polyacrylaten, mit strahlungshärtbaren Seitenketten) und strahlungshärtenden Harzen auf Basis polyfluorierter Alkyl(meth)acrylate oder Polyfluoroxyalkylen(meth)acrylate.
  • Bevorzugt einsetzbare strahlungshärtende Harze auf Basis polyfluorierter Alkyl(meth)acrylate oder Polyfluoroxyalkylen(meth)acrylate umfassen quervernetzbare Beschichtungszusammensetzungen umfassend 55–75 Gew.-% eines polyethylenisch ungesättigten Quervernetzers, 20–40 Gew.-% mindestens eines aliphatischen Acrylsäureesters und 1–20 Gew.-% mindestens eines quervernetzbaren polyfluorierter Alkyl(meth)acrylats oder Polyfluorooxyalkylen(meth)acrylate.
  • Überraschenderweise wurde darüber hinaus festgestellt, dass sich besonders präzise Phasengrenzen, die zu einer besonders ausgeprägten Erhöhung des Kontaktwinkels der Klebstoffzusammensetzung und somit einer guten Selbstassemblierung der Bauelemente an der Zielposition führen, mit strahlungshärtenden Silikonharzen erzielen lassen. Insbesondere mit thermisch härtenden Silikonharzen kann eine zufriedenstellende Selbstassemblierung nicht erzielt werden. Auch gegenüber strahlungshärtenden Harzen auf Basis polyfluorierter Alkyl(meth)acrylate oder Polyfluoroxyalkylen(meth)acrylate sind die strahlungshärtende Silikonharze bevorzugt.
  • Die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse, insbesondere das strahlungshärtende Silikonharz, weist bevorzugt strahlungshärtbare Seitenketten auf, die (Meth)Acrylatreste, Epoxidreste, Vinyletherreste oder Vinyloxygruppen sind oder diese enthalten. Besonders gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse Acrylatreste aufweist.
  • Besonders gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse, insbesondere das strahlungshärtende Silikonharz eine Viskosität zwischen 100 und 1500 mPa·s (Viskosität definiert durch DIN 1342; gemessen bei 25°C nach DIN 53 019), besonders bevorzugt 450–750 mPa·s aufweist. Beispiele für beispielhaft einsetzbare strahlungshärtende Silikonharze sind die unter der Handelsbezeichnung TEGO® RC 709, RC 711, RC 715, RC 719, RC 902, RC 1002, RC 1772 und RC 2015 erhältlichen Silikonharze der Firma Evonik Goldschmidt GmbH.
  • Der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung, insbesondere das strahlungshärtende Silikonharz, kann weiterhin zur Verbesserung der Härtung ein Photoinitiator, d. h. eine Substanz, die z. B. unter Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung in reaktive Bestandteile zerfällt, zugesetzt sein. Dabei zerfallen radikalische Photoinitiatoren unter Lichteinfluss in Radikale. Entsprechende Photoinitiatoren können vor allem aus der chemischen Substanzklasse der Benzophenone stammen und sind unter den Handelsbezeichnungen Irgacure 651, Irgacure 127, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 784, Irgacure 819, Darocure 1173 (alle von der Fa. Ciba), Genocure LTM, Genocure DMHA oder Genocure MBF (von der Fa. Rahn) erhältlich. Bevorzugt wird als Photoinitiator ein unter der Handelsbezeichnung TEGO® A17 bei der Firma Evonik Goldschmidt GmbH erhältliches aromatisches Keton eingesetzt. Kationische Photoinitiatoren bilden unter Lichteinwirkung starke Säuren und können vor allem aus der Substanzklasse der Sulphonium- oder Iodonium-Verbindungen, insbesondere der aromatischen Sulphonium- oder aromatischen Iodonium-Verbindungen stammen, und sind beispielsweise unter der Bezeichnung Irgacure 250 (Fa. Ciba) erhältlich.
  • Der Anteil des mindestens einen Photoinititators an der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung, bezogen auf die Menge an strahlungshärtendem Silikonharz, beträgt dabei bevorzugt 0,1–15 Gew.-%, bevorzugt 2–4 Gew.-%.
  • Bei der erfindungsgemäß einzusetzenden Klebstoffzusammensetzung kann es sich prinzipiell um jede Klebstoffzusammensetzung handeln, die in der Lage ist, elektrische, elektronische bzw. mikromechanische Bauelemente auf Substratoberflächen dauerhaft zu fixieren. Bevorzugt einsetzbare Klebstoffzusammensetzung sind Epoxy-Polyurethan-, Methacrylat-, Cyanacrylat- oder Acrylatklebstoffe, die aushärten können. Besonders bevorzugt sind dabei Epoxyklebstoffe, da diese thermisch in wenigen Sekunden aushärten können. Besonders bevorzugt sind weiterhin Acrylatklebstoffe, da diese sehr schnell initiiert durch elektromagnetische Wellenstrahlung aushärten können.
  • Entsprechende Zusammensetzungen sind erhältlich unter der Handelsbezeichnung Monopox AD VE 18507 bei der Firma DELO Industrie Klebstoffe aus Windach (Epoxyklebstoff) oder RiteLok UV011 von 3M (Acrylatklebstoff).
  • Die eingesetzte Viskosität des Klebstoffs sollte dabei möglichst gering sein, da dann die Verarbeitung des Klebstoffs möglichst schnell erfolgen kann und die Selbstassemblierung besonders gut funktioniert. Bevorzugt sind dabei Viskositäten von 10–200 mPa·s (gemessen bei 25°C nach DIN 53 019).
  • Die Klebstoffzusammensetzung kann zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des gehärteten Klebstoffs, insbesondere zur Erzeugung einer isotropen oder anisotropen Leitfähigkeit, zusätzlich Additive enthalten. Vorzugsweise sind diese Additive Metallpartikel (insbesondere Flakes, Kügelchen oder Platelets), Metallnanodrähte, Partikel aus metallisiertes Glas, metallisierte Polymerkügelchen oder leitfähige organische Polymere (insbesondere PEDOT:PSS, Polyanilin und Kohlenstoff-Nanodrähte, insbesondere auf Basis von Graphit oder Graphen). Dadurch kann das Bauelement neben der mechanischen Befestigung auch elektrisch kontaktiert werden.
  • Zur Erzeugung einer isotropen Leitfähigkeit beträgt dabei der Anteil der Additive, die die elektrische Leitfähigkeit des gehärteten Klebstoffs erhöhen, bevorzugt zwischen 25 und 85 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Klebstoffzusammensetzung, mit der Maßgabe, dass ein System oberhalb der Perkolationsgrenze resultiert. Entsprechende Maßnahmen, wie der Fachmann die Perkolationsgrenze des Systems bestimmen kann, gehören dabei zum Stand der Technik.
  • Zur Erzeugung einer anisotropen Leitfähigkeit beträgt der Anteil der Additive zwischen 5 und 20 Gew.-% bezogen auf die Masse der Klebstoffzusammensetzung, mit der Maßgabe, dass ein System unterhalb der Perkolationsgrenze des Systems resultiert. Insbesondere durch den Zusatz entsprechender partikulärer Partikel kann das System in der Form ausgestattet sein, dass eine anisotrope Leitfähigkeit entsteht, wenn das Bauelement fixiert wird. Dadurch kann das Bauelement neben der mechanischen Befestigung auch elektrisch kontaktiert werden, ohne dass ein Kurzschluss zwischen zwei räumlich getrennten Kontakten entsteht.
  • Bei dem erfindungsgemäß einsetzbaren Substrat kann es sich prinzipiell um jedes Substrat handeln. Bevorzugte Substrate sind Folien oder Laminate aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyimide (PI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polystyrene (PS), Polyamide (PA) und Polyetheretherketon (PEEK) sowie der auf diesen Polymeren basierenden strukturverstärkten Verbundmaterialien. Beispiele für vorzugsweise einsetzbare, im Handel erhältliche Substrate sind:
    Handelsname Hersteller Polymertyp
    Trogamid CX Evonik Industries PA
    Teonex Q 51 DuPont Teijin Films PEN
    Teonex (R) Q83 DuPont Teijin Films PEN
    Kemafoil HSPL 80 Coveme PET
    Melinex 504 st DuPont Teijin Films PET
    Melinex 723 DuPont Teijin Films PET
    Melinex 401 DuPont Teijin Films PET
    Melinex 507 st DuPont Teijin Films PET
    Kemafoil MTSL DY Coveme PET
    Mylar A DuPont Teijin Films PET
    Mylar ADS DuPont Teijin Films PET
    Lumirror Toray PET
    Hostaphan GN 50 4600 Mitsubishi Polyesters PET
    Kemafoil HSPL 20 Coveme PET
    Upilex 50 S Ube Industries PI
    P84 Evonik Industries PI
    Kapton 300 HV DuPont Teijin Films PI
    Kapton 300 HPP-St DuPont Teijin Films PI
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem bei dem Verfahren eingesetzten Substrat um eine PET-Folie.
  • Die zur Erzielung besonders guter Ergebnisse einzusetzenden Mengen an Kleber und Silikonharz sind stark abhängig von der Geometrie der aufzubringenden Bauelementen und somit auch der Größe der Zielposition. Selbstverständlich kann der Rahmen selbst auch unterschiedlich breit gedruckt werden, so dass die Menge an verdrucktem Silikon bei gleicher Zielpositions-Teiloberfläche unterschiedlich sein kann. Die Geometrie der keine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats, muss, ebenso wie die Geometrie der eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, nicht zwangsläufig quadratisch sein und kann auch von der Grundfläche der aufzubringenden Bauelemente abhängen. Denkbar sind insbesondere auch rechteckige, hexagrammartige oder runde Geometrien für beide Flächen.
  • Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn das Flächenverhältnis von der keine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats zu der eine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats einen Wert von 5–10 (bestimmbar über den Quotienten der beiden Flächen in μm2), bevorzugt 7–9 beträgt. Für entsprechende Größenverhältnisse ist bei einer Zielposition in Form einer quadratischen Grundfläche mit einer Kantenlänge von 640 μm typischerweise eine Menge an Silikonharz von 1–2 nl und Menge an Klebstoff von 5–50 nl erforderlich.
  • Weiterhin beträgt das Flächenverhältnis (bestimmbar über den Quotienten der beiden Flächen in μm2) von der eine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats zu der Anlagerungsfläche des Bauelements, d. h. der Fläche, die nach Assemblierung zum Substrat hin orientiert ist, (bestimmbar über den Quotienten der beiden Flächen in μm2) bevorzugt einen Wert von 0,9–2,0, bevorzugt 1,3–1,6, besonders bevorzugt 1,4–1,5.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist weiterhin, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Corona-Behandlung des Substrates erfolgen muss, da die Haftung des Silikons dennoch ausreicht.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind weiterhin die nach dem Verfahren herstellbaren assemblierten elektrischen bzw. elektronischen Erzeugnisse. Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein mit dem Verfahren herstellbarer assemblierter RFID-Strap bzw. ein assemblierter RFID-Etikett, der ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Substrat assemblierten RFID-Chip aufweist.
  • Das nachfolgende Beispiel soll den Gegenstand der vorliegenden Erfindung näher erläutern.
  • Beispiele:
  • Beispiel 1:
  • Mit einer Druckanlage des Typs EF 410 (von MPS) und einem Sleeve, einem Sleeveadapter und einem Luftzylinder (von COE) wurde ein acrylatmodifiziertes strahlungshärtendes Silikonharz mit einer Viskosität von 590 mPa·s gemessen bei 25°C (TEGO® RC711 von Evonik Industries) mit 3% Photoiniitiator A17 (von Evonik Industries) auf PET-Folie (Mylar ADS, Dupont Teijin) unter Erzeugung mehrerer Silikonharzrahmen mit einer Rahmenbreite von 300 μm um jeweils ein freies, nicht mit Silikonharzmasse bedrucktes Innenquadrat mit 640 μm Kantenlänge auf das Substrat gedruckt. Danach wurde in derselben Druckanlage eine inertisierte (der Sauerstoffgehalt wurde durch Stickstoffzufuhr auf 50 ppm gesenkt) Lampe mit ultravioletter Strahlung eingesetzt, um das Silikonharz zu härten. Die Schichtdicke der Silikonharzschicht betrug 1 μm, was einem Auftragsgewicht von 1 g/m2 entspricht.
  • In Folge wurden dann jeweils ein Tropfen des Klebstoffs Monopox AD VE 18507 der Firma DELO Industrie Klebstoffe mit einem Volumen von 17 nl an verschiedene Positionen auf den Silikonrahmen bzw. das Innenquadrat, insbesondere auf eine Position auf dem Silikonrahmen nahe dem Innenquadrat, gegeben. Dabei wurde beobachtet, dass der Kleber auch dann in die Mitte des Innenquadrats wandert, solange nur ein Teil des Klebertropfens mit dem Innenquadrat in Kontakt kommt (vgl. ; „+” = Wanderung des Tropfens auf Zielposition, „o” = keine Wanderung des Tropfens auf Zielposition). Es wurde festgestellt, dass der Klebertropfen an die auf wenige μm (< 10 μm) genau definierte richtige Stelle auf der Zielposition wandert, wenn er auf eine Fläche von 1300·1300 μm2 um die Zielposition dosiert wird. Dies hat den Vorteil, dass die Auftragung des Klebers durch das Silikonharz in hoher Geschwindigkeit erfolgen konnte und der Kleber trotzdem präzise an der richtigen Stelle in der gewünschten Form (vgl. ) sitzt.
  • In diese Klebstoffdepots mit der quadratischen Basis wurden NXP Ucode G2XM SL31CS 1002 Bauelemente mit einer Kantenlänge von ca. 440·440 μm2, einer Höhe von ca. 150 μm und einem Gewicht von ca. 67 μg gegeben. Durch den Selbstassembliereffekt wurden Chips, die nicht in der richtigen Position landeten, in die Mitte des Zielbereichs gezogen und eine Verdrehung autark korrigiert (vgl. und ; Erfolgreiche Ausrichtungen werden in letzter mit dunklen Quadraten, nicht erfolgreiche Ausrichtung mit hellen Dreiecken dargestellt).
  • Die Auswertung der verschiedenen Landepositionen ergab, dass der Chip verlässlich in die Mitte der Zielposition gezogen wurde, so lange er einen Abstand (Mitte-Mitte) zur Zielposition von 330 μm nicht überschritt. Die Verdrehung wurde bis 45° ausgeglichen (für die Ausrichtung eines quadratischen Chips ist das die definitorische Obergrenze).
  • Die Ausrichtung erfolgte in Ruhe in schneller als 10 Sekunden, abhängig vom Abstand zur Zielposition. Die Ausrichtung wird in einer nicht ruhenden Anlage schneller erfolgen, da die Vibration einer fahrenden Anlage den Prozess beschleunigt.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Selbstassemblierung mindestens eines elektrischen, elektronischen oder mikromechanischen Bauelements auf einem Substrat umfassend die Schritte a) Bereitstellen des Substrates, b) Aufbringen einer Klebstoff abweisenden Zusammensetzung auf mindestens eine keine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, gefolgt von einem Härtungsschritt, c) Aufbringen einer Klebstoffzusammensetzung auf mindestens eine eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrats, wobei die jeweils mit der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats die mit der Klebstoffzusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats umschließt und an diese angrenzt und d) Aufbringen mindestens eines Bauelements auf eine gemäß b) oder c) beschichtete Teiloberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoff abweisende Zusammensetzung eine strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte a) → b) → c) → d) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des mindestens einen Bauelements in Schritt d) dadurch erfolgt, dass i) ein Vorrat mit einer Vielzahl elektronischer Bauelemente bei einer Abgabestelle für die elektronischen Bauelemente bereitgestellt wird, ii) ein eine Zielposition des Bauelements darstellender, mit der Klebstoff abweisenden Zusammensetzung und der Klebstoffzusammensetzung beschichteter Teil des Substrats zumindest in die Nähe gegenüber der Abgabestelle bewegt wird, iii) berührungslos eines der elektronischen Bauteile von der Abgabestelle abgegeben wird, während sich die eine Zielposition des Bauelements darstellende Teiloberfläche des Substrates nahe der Abgabestelle befindet, so dass das elektronische Bauteil nach einer Freiphase die mit der Klebstoffzusammensetzung versehene Teiloberfläche des Substrats zumindest teilweise berührt, und iv) Bewegen der nun mit dem Bauelement versehenen Teiloberfläche des Substrats zu einer nachgeordneten Verarbeitungsstelle, während das elektronische Bauteil sich auf der Zielposition ausrichtet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem elastischen oder plastisch verformbaren Material gebildet ist und mit einer elektrisch leitenden Musterung versehen ist, die wenigstens einen Pfad aufweist, der in die Zielposition des Bauelements hinein reichend ausgebildet ist, und wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: i) Anbringen einer Perforation oder Schwächungsstelle in dem Bereich des Substrats um die Zielposition des Bauelements und um einen Teil des Pfades der Musterung zum Bilden einer den Teil des Pfades enthaltenden Klappe, ii) Ausformen der Klappe aus dem Substrat, iii) Umfalten der Klappe so, dass ein auf der Klappe iv) befindliches Bauelement mit wenigstens einem seiner Anschlußkontakte zumindest einen Teil des Pfades der Musterung kontaktiert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse eine Beschichtungsmasse ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus strahlungshärtenden Silikonharzen und strahlungshärtenden Harzen auf Basis polyfluorierter Alkyl(meth)acrylate oder Polyfluoroxyalkylen(meth)acrylate ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse strahlungshärtbare Seitenketten aufweist, die (Meth)Acrylatreste, Epoxidreste, Vinyletherreste oder Vinyloxygruppen sind oder diese enthalten.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungshärtende abhäsive Beschichtungsmasse eine Viskosität zwischen 100 und 1500 mPa·s gemessen bei 25°C nach DIN 53 019 aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Klebstoffzusammensetzung eine Zusammensetzung eines Epoxy-, Polyurethan-, Methacrylat-, Cyanacrylat- oder Acrylatklebstoffs ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Viskosität der Klebstoffzusammensetzung 10–200 mPa·s gemessen bei 25°C nach DIN 53 019 beträgt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffzusammensetzung Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallpartikeln, Metallnanodrähten, Partikeln aus metallisiertem Glas, metallisierten Polymerkügelchen und leitfähigen organischen Polymeren aufweist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Folie oder ein Laminat aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyimide (PI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polybutylenterephthalat (PBT), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polystyrene (PS), Polyamide (PA) oder Polyetheretherketon (PEEK) oder ein auf mindestens einem dieser Polymere basierendes strukturverstärkten Verbundmaterial ist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenverhältnis von der keine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats zu der eine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats einen Wert von 5–10 beträgt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Größenverhältnis von der eine Zielposition des Bauelements darstellenden Teiloberfläche des Substrats zu der Anlagerungsfläche des Bauelements einen Wert von 0,9–2,0 beträgt.
  14. Elektrisches bzw. elektronisches Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass es ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einem Substrat assembliertes Bauelement aufweist.
DE102009050703A 2009-10-26 2009-10-26 Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis Expired - Fee Related DE102009050703B3 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009050703A DE102009050703B3 (de) 2009-10-26 2009-10-26 Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis
CA2778209A CA2778209A1 (en) 2009-10-26 2010-10-05 Method for the self-assembly of electrical, electronic or micromechanical components on a substrate
PCT/EP2010/064782 WO2011054611A2 (de) 2009-10-26 2010-10-05 Verfahren zur selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer bauelemente auf einem substrat
JP2012534612A JP2013508958A (ja) 2009-10-26 2010-10-05 基板上への電気部品、電子部品、またはマイクロメカニクス部品の自己組立て方法
KR1020127010601A KR20120105431A (ko) 2009-10-26 2010-10-05 기판 상에서의 전기, 전자 또는 미세기계 부품의 자가-조립 방법
CN201080048372.1A CN102741991B (zh) 2009-10-26 2010-10-05 在衬底上自组装电气、电子或微机械元件的方法
EP10763177A EP2471091A2 (de) 2009-10-26 2010-10-05 Verfahren zur selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer bauelemente auf einem substrat
US13/503,789 US20120213980A1 (en) 2009-10-26 2010-10-05 Method for the self-assembly of electrical, electronic or micromechanical components on a substrate
TW099136135A TWI538067B (zh) 2009-10-26 2010-10-22 電氣組件,電子組件,或微機械組件於基材上的自組裝方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009050703A DE102009050703B3 (de) 2009-10-26 2009-10-26 Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009050703B3 true DE102009050703B3 (de) 2011-04-21

Family

ID=43663676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009050703A Expired - Fee Related DE102009050703B3 (de) 2009-10-26 2009-10-26 Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20120213980A1 (de)
EP (1) EP2471091A2 (de)
JP (1) JP2013508958A (de)
KR (1) KR20120105431A (de)
CN (1) CN102741991B (de)
CA (1) CA2778209A1 (de)
DE (1) DE102009050703B3 (de)
TW (1) TWI538067B (de)
WO (1) WO2011054611A2 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007018431A1 (de) * 2007-04-19 2008-10-30 Evonik Degussa Gmbh Pyrogenes Zinkoxid enthaltender Verbund von Schichten und diesen Verbund aufweisender Feldeffekttransistor
DE102008058040A1 (de) * 2008-11-18 2010-05-27 Evonik Degussa Gmbh Formulierungen enthaltend ein Gemisch von ZnO-Cubanen und sie einsetzendes Verfahren zur Herstellung halbleitender ZnO-Schichten
DE102009009338A1 (de) 2009-02-17 2010-08-26 Evonik Degussa Gmbh Indiumalkoxid-haltige Zusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE102009009337A1 (de) 2009-02-17 2010-08-19 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung halbleitender Indiumoxid-Schichten, nach dem Verfahren hergestellte Indiumoxid-Schichten und deren Verwendung
DE102009028801B3 (de) 2009-08-21 2011-04-14 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung Indiumoxid-haltiger Schichten, nach dem Verfahren herstellbare Indiumoxid-haltige Schicht und deren Verwendung
DE102009028802B3 (de) 2009-08-21 2011-03-24 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung Metalloxid-haltiger Schichten, nach dem Verfahren herstellbare Metalloxid-haltige Schicht und deren Verwendung
DE102009054998A1 (de) 2009-12-18 2011-06-22 Evonik Degussa GmbH, 45128 Verfahren zur Herstellung von Indiumchlordialkoxiden
DE102009054997B3 (de) 2009-12-18 2011-06-01 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Indiumoxid-haltigen Schichten, nach dem Verfahren hergestellte Indiumoxid-haltige Schichten und ihre Verwendung
DE102010031895A1 (de) 2010-07-21 2012-01-26 Evonik Degussa Gmbh Indiumoxoalkoxide für die Herstellung Indiumoxid-haltiger Schichten
DE102010043668B4 (de) 2010-11-10 2012-06-21 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Indiumoxid-haltigen Schichten, nach dem Verfahren hergestellte Indiumoxid-haltige Schichten und ihre Verwendung
TWI559331B (zh) * 2012-05-04 2016-11-21 宇亮光電股份有限公司 一種用於形成可撓式透明導電膜之導電材料
DE102014202718A1 (de) 2014-02-14 2015-08-20 Evonik Degussa Gmbh Beschichtungszusammensetzung, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
WO2021117400A1 (ja) * 2019-12-11 2021-06-17 ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 半導体装置
CN111943132B (zh) * 2020-08-18 2024-02-23 中国科学技术大学 碎片样品的平面扩展方法以及平面扩展的碎片样品

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869787A (en) * 1973-01-02 1975-03-11 Honeywell Inf Systems Method for precisely aligning circuit devices coarsely positioned on a substrate
US4199649A (en) * 1978-04-12 1980-04-22 Bard Laboratories, Inc. Amorphous monomolecular surface coatings
DE102008006221A1 (de) * 2007-01-25 2008-07-31 GeSIM Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH Verfahren und Vorrichtung zum gerichteten Transport von Chips auf eine Zielposition
WO2009124921A1 (fr) * 2008-04-09 2009-10-15 Commissariat A L'energie Atomique Auto-assemblage de puces sur un substrat
US20090265929A1 (en) * 2005-09-29 2009-10-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of mounting electronic circuit constituting member and relevant mounting apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04262590A (ja) * 1991-02-16 1992-09-17 Ricoh Co Ltd フレキシブル配線板
US5355577A (en) 1992-06-23 1994-10-18 Cohn Michael B Method and apparatus for the assembly of microfabricated devices
JP3193866B2 (ja) * 1995-02-28 2001-07-30 信越化学工業株式会社 無溶剤の実装回路板保護被膜用光硬化型シリコーン樹脂組成物、及びそれを用いた実装回路板の保護方法
US6507989B1 (en) 1997-03-13 2003-01-21 President And Fellows Of Harvard College Self-assembly of mesoscale objects
JP2001087953A (ja) * 1999-09-14 2001-04-03 Tokyo Inst Of Technol 液体の表面張力を利用した部品の位置合わせ方法
US6623579B1 (en) 1999-11-02 2003-09-23 Alien Technology Corporation Methods and apparatus for fluidic self assembly
DE10007942A1 (de) 2000-02-22 2001-09-06 Lohmann Therapie Syst Lts Verpackung für wirkstoffhaltige Pflaster
WO2003087590A2 (en) * 2002-04-10 2003-10-23 President And Fellows Of Harvard College Method of self-assembly and self-assembled structures
US6924551B2 (en) * 2003-05-28 2005-08-02 Intel Corporation Through silicon via, folded flex microelectronic package
CN100525587C (zh) * 2003-09-11 2009-08-05 太阳油墨制造株式会社 绝缘图案及其形成方法
JP2006253218A (ja) * 2005-03-08 2006-09-21 Tdk Corp 光学半導体装置及び製造方法
US7993940B2 (en) * 2007-12-05 2011-08-09 Luminus Devices, Inc. Component attach methods and related device structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869787A (en) * 1973-01-02 1975-03-11 Honeywell Inf Systems Method for precisely aligning circuit devices coarsely positioned on a substrate
US4199649A (en) * 1978-04-12 1980-04-22 Bard Laboratories, Inc. Amorphous monomolecular surface coatings
US20090265929A1 (en) * 2005-09-29 2009-10-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of mounting electronic circuit constituting member and relevant mounting apparatus
DE102008006221A1 (de) * 2007-01-25 2008-07-31 GeSIM Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH Verfahren und Vorrichtung zum gerichteten Transport von Chips auf eine Zielposition
WO2009124921A1 (fr) * 2008-04-09 2009-10-15 Commissariat A L'energie Atomique Auto-assemblage de puces sur un substrat

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Xiong, X. [u.a.]: Controlled Multibatch Self-assembly of Microdevices. In: Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 12, No. 2, S. 117-127, ISSN 1057-7157 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011054611A2 (de) 2011-05-12
CN102741991A (zh) 2012-10-17
TW201131671A (en) 2011-09-16
CN102741991B (zh) 2016-03-23
US20120213980A1 (en) 2012-08-23
CA2778209A1 (en) 2011-05-12
TWI538067B (zh) 2016-06-11
EP2471091A2 (de) 2012-07-04
KR20120105431A (ko) 2012-09-25
JP2013508958A (ja) 2013-03-07
WO2011054611A3 (de) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009050703B3 (de) Verfahren zur Selbstassemblierung elektrischer, elektronischer oder mikromechanischer Bauelemente auf einem Substrat und damit hergestelltes Erzeugnis
US9831211B2 (en) Anisotropic conductive material, electronic device including anisotropic conductive material, and method of manufacturing electronic device
KR101082249B1 (ko) 이방성 도전 필름, 그리고 접합체 및 그 제조방법
US11248148B2 (en) Method for manufacturing electrically conductive adhesive film, electrically conductive adhesive film, and method for manufacturing connector
DE60114851T2 (de) Hoch zuverlässige nicht leitfähige klebstoffe für lötlose flip-chip-bondings und flip-chip-bondverfahren damit
KR20110106313A (ko) 필름 형상 접착제 및 이방 도전성 접착제
EP2259311A2 (de) Verfahren zum Einbetten zumindest eines Bauelements in einem Leiterplattenelement
TW200925231A (en) Adhesive and bonded body
CN109722174A (zh) 导电性粘接膜的制造方法、导电性粘接膜、连接体的制造方法
EP1102823A1 (de) Elektrisch leitfähige, thermoplastische und hitzeaktivierbare klebstofffolie
DE102017129541A1 (de) Elektronische vorrichtung und anzeigevorrichtung damit
TWI775562B (zh) 異向性導電膜之製造方法、異向性導電膜、異向性導電膜捲裝體、連接構造體之製造方法、連接構造體、填料配置膜之製造方法、及填料配置膜
KR20140035993A (ko) 회로 접속 재료 및 회로 기판의 접속 구조체
US20160100481A1 (en) Anisotropic conductive film, method of manufacturing the same, and printed circuit board using the same
CN116285233B (zh) 导电性组合物、导电性片、金属增强板、带金属增强板的配线板及电子设备
DE19912628A1 (de) Elektrisch leitfähige, thermoplastische und hitzeaktivierbare Klebstoffolie
TW201634639A (zh) 連接方法、及其接合體
DE102012103430B4 (de) Verfahren zum Heften von Chips auf ein Substrat
CN113410671A (zh) 连接材料
DE102013202034A1 (de) Optoelektronische Bauelementevorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung; geometrisch flexible Reflektorpaste; Verfahren zum Herstellen eines geometrisch flexiblen Reflektors
AT511655B1 (de) Verfahren zum verkleben von schaltungselementen und kleber
WO2024070436A1 (ja) 異方導電性材料、異方導電性シートおよび異方導電性ペースト並びに接続構造体および接続構造体の製造方法
KR20240007266A (ko) 도전성 시트, 배선판 및 전자 기기
DE10243947B4 (de) Elektronisches Bauteil mit wenigstens einem Halbleiterschip und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006037512B4 (de) Modul und Verfahren zur Herstellung eines Moduls mit übereinander gestapelten Bauelementen

Legal Events

Date Code Title Description
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110722

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: EVONIK DEGUSSA GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EVONIK GOLDSCHMIDT GMBH, 45127 ESSEN, DE

Effective date: 20131024

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee