_V orric _h tung zur ortsgenauen Fixierung eines Mikrochips

_D ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ortsgenauen Fixie¬ rung eines Mikrochips auf einem Träger mit einer als Strah¬ lungsheizung ausgebildeten Heizeinrichtung zur Zuführung von Heizstrahlung zum Befestigen des Mikrochips auf dem Träger durch Erhitzung und Lötung, wobei die Heizstrahlung durch eine Abbildungsoptik auf den Mikrochip geführt ist, und mit einer optischen Überwachungseinrichtung, die derselben Abbildungsop¬ tik zugeordnet ist.

Der Begriff Mikrochip ist weit auszulegen. Dies können bei- spielsweise Halbleiterdioden oder Mikrolinsen sein, die hochge¬ nau auf einem Träger, der auch Submount genannt wird, montiert werden sollen.

Bekannte Verfahren der eingangs genannten Art zeichnen sich da- durch auε, daß der Mikrochip mit einer Saugdüse oder eine Zange aufgenommen und mit Hilfe von Mikromanipulatoren in die ge¬ wünschte Position gebracht wird. Die exakte Einstellung der Po¬ sition erfolgt mit Hilfe eines Bilderkennungssystems, welches üblicherweise eine Kamera mit einem Tubus und einer Abbildungs- optik aufweist und sich axial über der Montageposi-tion befin¬ det. Der Mikrochip wird dann auf den jeweiligen Träger abge¬ senkt. Durch Erhitzung werden Mikrochip und Träger miteinander verlötet bzw. verklebt. Als Heizung kommen dabei eine Wider- standsheizung, eine Gasheizung oder auch eine Strahlungsheizung in Betracht. Dabei entsteht das Problem, daß auf relativ engem Raum eine Vielzahl von Subkomponenten für die Heizquelle und die axiale Positionsüberwachung räumlich nebeneinander in einer Anlage montiert werden müssen. Zudem gelingt es nicht immer op¬ timal, die Heizenergie an die richtige Position zu bringen.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vor¬ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die besonders kompakt ausgebildet ist und mit der eine besonderε genaue Posi-

tionierung und Fixierung des Mikrochips auf dem Träger möglich iεt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß die opti- sehe Überwachungseinrichtung als optische Positionsüberwachung zur ortsgenauen Justierung des Mikrochips auf dem Träger ausge¬ bildet ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Heizenergie zum Löten bzw. Kleben des Mikrochips direkt in den Mikrochip selbst eingebracht werden kann. Hierzu wird die glei¬ che Abbildungsoptik verwendet, die zur Beobachtung des Mikro¬ chips und zur Kontrolle der Justageposition mittels der opti¬ schen Überwachungseinrichtung verwendet wird. Auf diese Weise wird eine koaxiale optische Leistungskopplung zur simultanen Justierung und Fixierung geschaffen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die op¬ tische Postionsüberwachung in einer optischen Achse der Abbil- dungsoptik angeordnet. Die Heizstrahlung und für die optische

Positionsüberwachung erkennbare Strahlung werden seitlich zuge¬ führt und mit Hilfe optischer Elemente in die optische Achse der Abbildungsoptik eingespiegelt. Dazu werden Spiegel oder be¬ vorzugt Strahlteiler verwendet. Hinter den Strahlteilern können in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung Überwachungs- systeme zur Kontrolle und Regelung der Strahlungsleistung ange¬ ordnet sein. Dazu können beispielsweise Fotodioden verwendet werden. Die Strahlteiler sind dabei so gestaltet, daß mehr als 90 % der Strahlungsleistung in Richtung Abbildungsoptik gelenkt wird und nur ein kleiner Rest auf die Fotodiode trifft.

Die optische Postionsüberwachung weist eine Kamera, einen tu- busförmigen Körper und eine Abbildungsoptik auf, wobei die Ka¬ mera bevorzugt in der optischen Achse der Abbildungsoptik ange- ordnet ist. Vor der Kamera ist vorteilhafterweise ein Filter, insbesondere ein Kantenfilter, angeordnet, der nur für das Licht der optischen Positionsüberwachung, also für sichtbares Licht oder Infrarotlicht, durchlässig und für die Wellenlänge der Heizstrahlung undurchlässig ist. Durch diese Maßnahme wird

die Kamera wirksam vor der Heizstrahlung der Heizeinrichtung geschützt.

Zur Erzeugung der Heizstrahlung ist bevorzugt ein Laser vorge¬ sehen, da mit diesem eine sehr hohe Energiedichte erreichbar ist. Besonders eignen sich hier NdYag-Laser oder ein faserge¬ bündeltes Hochleistungs-Halbleiterlasersystem. Auch eine Xenon- Dampflampe oder ähnliches kann unter Umständen eingesetzt wer¬ den.

Von Vorteil iεt es, wenn zur Zuführung der Heizstrahlung zur Vorrichtung ein Lichtleiter vorgesehen ist. Wenn das Licht mit¬ tels einer Faεer oder eines Faserbündels in den Tubus einge¬ strahlt wird, kann der Tubusaufbau sehr klein gestaltet werden.

In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist eine Optik zur Parallelisierung und Fokusregelung der Heizstrahlung vorgese¬ hen, damit die Fokuslagen für die Heizstrahlung und die Überwa- chungεstrahlung in Übereinεtimmung gebracht werden können. Die- se Optik dient außerdem dazu die Heizstrahlung zunächst zu par- alleliεieren.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur der Zeichnung wei¬ ter erläutert. In dieεer Figur ist der Aufbau einer erfindungs- gemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.

Im unteren Bereich der Figur ist ein Mikrochip 1 dargestellt, der auf einem Träger 2 ruht. Die optische Positionsüberwachung 3 besteht im wesentlichen aus einer Kamera 5, einem Tubus 6 und einer Abbildungsoptik 4. Die Abbildungsoptik 4 weist eine opti¬ sche Achse 15 auf, in welcher die Kamera 5 zentriert angeordnet iεt. Eine Beleuchtungseinrichtung 10 zur Bilderkennung erzeugt sichtbares oder Infrarotlicht, welches seitlich in den Tubus 6 eingespeist wird. Über einen Strahlteiler 8 wird dieses Licht auf der optischen Achse 15 in Richtung Mikrochip 1 abgelenkt. Die optische Achse 15 verläuft axial im Zentrum des Tubus 6. Eine Heizeinrichtung 9, die im vorliegenden Fall als Laser aus¬ gebildet ist, erzeugt Heizstrahlung, die über eine Faser 12 seitlich an den Tubus 6 herangeführt wird. Am Ende der Faser 12

ist eine Optik 14 zur Parallelisierung der Heizstrahlung vorge¬ sehen, εo daß die Heizstrahlung parallel auf einen Strahlteiler 7 fällt, und von diesem zu über 90 % in Richtung Abbildungsop¬ tik 4 und Mikrochip 1 abgelenkt wird. Durch die Parallelisie- rungεoptik 14 wird erreicht, daß die Heizstrahlung ebenfalls auf der optischen Achse 15 der Abbildungsoptik eingestrahlt wird und die Fokuslage der Heizstrahlung einstellbar wird und z.B. mit der Fokuslage des Lichts zur Bilderkennung überein¬ stimmen kann. Der Strahlteiler 7 läßt einen kleinen Anteil der Heizstrahlung paεsieren, so daß dieser Anteil, der unter 10 % der Strahlungsleistung liegt, auf ein Überwachungssystem 11 fällt, welches als wesentlichen Bestandteil eine Fotodiode auf¬ weist. Mit diesem Überwachungssystem 11 kann die Strahlungse¬ nergie gemessen und entsprechend den Anforderungen geregelt werden. Zwischen den seitlichen Anschlüssen für die Beleuch¬ tungseinrichtung und für die Heizeinrichtung und der Kamera ist ein Kantenfilter 13 vorgesehen, der nur für das Licht der Be¬ leuchtungseinrichtung durchlässig und im Wellenlängenbereich der Heizeinrichtung undurchläsεig ist. Die Kamera 5 weist au- ßerdem einen Anschluß 16 auf, mit dem die aufgenommenen Bilder einer Datenverarbeitung zugeführt werden.

Mit dieser Vorrichtung wird ein sehr günstiges Verfahren zur Justierung und Fixierung von Mikrochips möglich. Zunächst wird die Ablageposition für den Mikrochip, insbesondere für eine

Linse, mit der Kamera eingestellt. Der Mikrochip wird mit einem Mikromanipulator in diese Position gebracht und dort abgelegt. Mit Hilfe eines Lichtpulses wird der Mikrochip durch die Optik des Bilderkennungssystems fixiert. Dadurch ist gewährleistet, daß der Mikrochip exakt positioniert ist und daß genau die Po¬ sition, die es aufzuheizen gilt, auch wirklich geheizt wird.

Bezugεzeichenliεte

1 Mikrochip

2 Träger

3 optische Positionsüberwachung

4 Abbildungsoptik

5 Kamera

6 Tubus

7 Strahlteiler für Heizstrahlung

8 Strahlteiler für Beleuchtung

9 Heizstrahlungsquelle

10 Beleuchtungseinrichtung

11 Überwachungssystem

12 Faser

13 Kantenfilter

14 Optik zur Parallelisierung

15 optische Achse

16 Anschluß für Datenverarbeitung