(57)【要約】半導体デバイスダイをウェーハテープから基材へ直接転写するための装置。第１のフレームはウェーハテープを保持し、第２のフレームは基材を固定する。第２のフレームは、転写面がウェーハテープの第１の面上の半導体デバイスダイに面して配置されるように基材を保持する。２つ以上のニードルは、ウェーハテープの第１の面の反対側の第２の面に隣接して配置される。２つ以上のニードルの長さはウェーハテープに向かう方向に延在する。ニードルアクチュエータは、２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つのニードルがウェーハテープの第２の面を押して、１つまたは複数の半導体デバイスダイのうちの１つの半導体デバイスダイを基材の転写面と接触するように押すダイ転写位置に２つ以上のニードルを動作させる。
2021523573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハテープから基材へ１つまたは複数の半導体デバイスダイの直接転写を実行するための装置であって、前記装置は、
前記ウェーハテープを保持するように構成される第１のフレームと、
前記基材を固定するように構成される第２のフレームであって、前記第２のフレームは転写面が前記ウェーハテープの第１の面上の前記１つまたは複数の半導体デバイスダイに面して配置されるように前記基材を保持するように構成される、第２のフレームと、
前記ウェーハテープの前記第１の面の反対側の第２の面に隣接して配置される２つ以上のニードルであって、前記２つ以上のニードルの長さは前記ウェーハテープに向かう方向に延在する、２つ以上のニードルと、
前記２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つのニードルが前記ウェーハテープの前記第２の面を押して、前記１つまたは複数の半導体デバイスダイのうちの１つの半導体デバイスダイを前記基材の前記転写面と接触するように押すダイ転写位置に、前記２つ以上のニードルを動作させるように構成されるニードルアクチュエータと、を備える、装置。
【請求項２】
前記２つ以上のニードルの各ニードルは独立して動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ニードルアクチュエータは、前記２つ以上のニードルが同期して動作できるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ニードルアクチュエータは、前記２つ以上のニードルが順次動作できるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ニードルアクチュエータは電気機械式アクチュエータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ニードルアクチュエータは、１つまたは複数の戻しばねを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ウェーハテープから基材へ１つまたは複数の半導体デバイスダイの直接転写を実行するための装置であって、前記装置は、
前記基材を固定するための製品基材フレームであって、前記製品基材フレームは第１の面と第２の面とを有する、製品基材フレームと、
複数の半導体デバイスダイを保持する前記ウェーハテープを固定するためのダイ基材フレームであって、前記ダイ基材フレームは前記製品基材フレームの前記第１の面に隣接して配置される、ダイ基材フレームと、
前記ウェーハテープが前記ダイ基材フレームに固定される場合に、半導体デバイスダイを前記ウェーハテープから転写するために前記ダイ基材フレームに隣接して配置される転写機構であって、前記転写機構は少なくとも２つ以上のニードルを備える、転写機構と、を備える、装置。
【請求項８】
前記２つ以上のニードルは、互いに対して固定位置に配置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記２つ以上のニードルのそれぞれは、サイズおよび形状が実質的に均一である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記転写機構は、転写動作全体を通して、マトリックス構成の特定の位置に前記２つ以上のニードルを配置するためのガイドを備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記製品基材、前記ダイ基材、および前記転写機構のうちの２つは、連続動作で前記ダイ基材を横切って移動する、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記転写機構は、前記２つ以上のニードルのうちの少なくとも第２のニードルが前記半導体デバイスダイを前記ダイ基材から転写する場合に、前記２つ以上のニードルのうちの少なくとも第１のニードルを動作させて、前記半導体デバイスダイを実質的な固定位置に保持する、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記転写機構は、前記転写機構の位置に少なくとも部分的に基づいて、前記２つ以上のニードルのうちの前記少なくとも１つを動作させるように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
電気的に動作可能な素子をウェーハテープから回路配線上の転写位置に直接転写する転写機構を備え、前記転写機構は、
２つ以上のニードルと、
前記２つ以上のニードルを前記転写位置に向かって、および前記転写位置から離れる方向に移動させるように構成されるニードルアクチュエータと、を備える、装置。
【請求項１５】
前記ニードルアクチュエータは、前記２つ以上のニードルを順次、同期して、またはそれらを組み合わせて動作させるように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記２つ以上のニードルは互いに独立して動作可能である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記２つ以上のニードルは、互いに対して固定位置に配置される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記ニードルアクチュエータは電気機械式アクチュエータを含み、前記ニードルアクチュエータは１つまたは複数の戻しばねを備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記ニードルアクチュエータは、前記２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つを動作させて、前記電気的に動作可能な素子を前記回路配線に転写するための前記回路配線を安定化するように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、前記電気的に動作可能な素子の転写に対応するように構成され、前記素子はマイクロサイズのパッケージ化されていないＬＥＤであり、前記マイクロサイズのパッケージ化されていないＬＥＤの高さが１２．５ミクロン〜２００ミクロン、２５ミクロン〜１００ミクロン、または５０ミクロン〜８０ミクロンの範囲である、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「Method and Apparatus for Multiple Direct Transfers of Semiconductor Devices」と題する２０１８年５月１２日に出願の米国特許出願第１５／９７８，０９４号の継続出願であり、その優先権を主張し、当該出願の全内容は参照により本明細書に組み込まれる。本出願には、また、「Apparatus for Transfer of Semiconductor Devices」と題する２０１４年１１月１２日に出願の米国特許出願第１４／９３９，８９６号、現在、米国特許第９．６３３，８８３号として特許を取得；「Compliant Needle for Direct Transfer of Semiconductor Devices」と題する２０１６年１１月３日に出願の米国特許出願第１５／３４３，０５５号；「Top-Side Laser for Direct Transfer of Semiconductor Devices」と題する２０１６年１１月２３日に出願の米国特許出願第１５／３６０，４７１号；「Pattern Array Direct Transfer Apparatus and Method Therefor」と題する２０１６年１１月２３日に出願の米国特許出願第１５／３６０，６４５号；および「Flexible Support Substrate for Transfer of Semiconductor Devices」と題する２０１７年１月１８日に出願の米国特許出願第１５／４０９，４０９号；の全内容が参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、半導体材料、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素等を利用する電気部品である。半導体デバイスは通常、単一のディスクリート素子として、または集積回路（ＩＣ）として製造される。単一のディスクリート素子の例としては、電気的に動作可能な素子、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ダイオード、トランジスタ、抵抗器、キャパシタ、ヒューズ等が挙げられる。
【０００３】
半導体デバイスの製造には、通常、無数の工程を伴う複雑な製造プロセスを必要とする。製造の最終製品は「パッケージ化された」半導体デバイスである。修飾語「パッケージ化された」とは、パッケージ内のデバイスを最終的な回路内に組み込むことを可能にするインターフェースだけでなく、エンクロージャーおよび保護機能が最終製品に組み込まれたことを指す。
【０００４】
半導体デバイスの従来の製造プロセスは、半導体ウェーハのハンドリングから始まる。ウェーハは、多数の「パッケージ化されていない」半導体デバイスにダイシングされる。修飾語「パッケージ化されていない」は、保護機能のない密閉されていない半導体デバイスを指す。本明細書では、パッケージ化されていない半導体デバイスは、半導体デバイスダイ、または簡略化のために単に「ダイ」と呼ばれる場合がある。単一の半導体ウェーハをダイシングして様々なサイズのダイを作製し、半導体ウェーハから（半導体の出発サイズに応じて）１００，０００以上、または１，０００，０００以上のダイを形成することができ、各ダイは一定の品質を有する。そして、パッケージ化されていないダイは、以下で簡単に説明する従来の製造プロセスによって「パッケージ化」される。ウェーハのハンドリングとパッケージングの間の処理は、「ダイシング」と呼ばれる場合がある。
【０００５】
場合によっては、ダイシングには、「ピックアンドプレースプロセス」によるダイの選別が含まれる場合があり、それにより、ダイシングされたダイが個別にピックアップされ、ビンに選別される。選別は、ダイの順方向電圧容量、ダイの平均電力、および／またはダイの波長に基づいてもよい。
【０００６】
通常、パッケージングは、ダイをプラスチックまたはセラミックのパッケージ（例えば、モールドやエンクロージャー）中に実装することを含む。パッケージングはまた、ダイ接点を、最終回路とのインターフェース接続／相互接続するためのピン／ワイヤーに接続することも含む。半導体デバイスのパッケージングは、通常、ダイを封止して環境（例えば、粉塵）から保護することにより完了する。
【０００７】
そして、製造メーカーは、パッケージ化された半導体デバイスを製品回路に配置する。パッケージングにより、デバイスは製造中の製品の回路アセンブリに「接続される」状態である。さらに、デバイスのパッケージングにより、デバイスを劣化または破壊する可能性がある要素からデバイスが保護されるが、パッケージ化されたデバイスは、パッケージ内にあるダイよりも本質的に大きくなる（例えば、場合によっては、厚さの約１０倍および面積の１０倍、結果として体積の１００倍）。したがって、結果として得られる回路アセンブリは、いかなる場合でも半導体デバイスのパッケージングよりも薄くすることはできない。
【０００８】
前述のように、従来のデバイスは通常、選別されたビンから個別にダイを選び取って配置する。このプロセスは、システムに複数の非効率性をもたらす。さらに、ピックアンドプレース技術は、複数のダイを同時に配置するプロセスを煩雑で非効率的にする。従来のデバイスには、複数の半導体ダイを同時に製造する能力も効率もない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
発明を実施するための形態は、添付の図を参照して説明される。図では、参照番号の左端の数字（複数可）は、その参照番号が最初に現れる図を示す。異なる図における同じ参照番号の使用は、類似または同一の項目を示す。さらに、図面は、個々の図内の個々の構成要素の相対的なサイズのおおよその描写を提供すると見なされてもよい。ただし、図面は縮尺どおりではなく、個々の図内および異なる図間の両方で、個々の構成要素の相対的なサイズは、描かれているものとは異なる場合がある。具体的には、図の一部には、構成要素を特定のサイズまたは形状として示している場合があるが、他の図は、わかりやすくするために、同じ構成要素をより大きなスケールで、または異なる形状で示す場合がある。
【００１０】
【図１】図１は、転写装置の実施形態の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、転写前の位置にある転写装置の実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、転写位置にある転写装置の実施形態の概略図である。
【図３】図３は、転写機構のニードルの端部の形状プロファイルの実施形態である。
【図４】図４は、ニードル動作ストロークプロファイルの実施形態である。
【図５】図５は、上に回路配線を有する製品基材の実施形態の平面図である。
【図６】図６は、ダイ転写システムの要素の実施形態の概略図である。
【図７】図７は、ダイ転写システムの機械ハードウェアとコントローラとの間の回路経路の実施形態の概略図である。
【図８】図８は、本出願の実施形態によるダイ転写プロセスの方法である。
【図９】図９は、本出願の実施形態によるダイ転写動作の方法である。
【図１０】図１０は、コンベアシステムを実装する直接転写装置およびプロセスの実施形態である。
【図１１】図１１Ａは、転写前の位置にある転写装置の別の実施形態の概略図である。    図１１Ｂは、図１１Ａの実施形態の転写後の製品基材搬送機構の概略上面図である。
【図１２】図１２は、転写前の位置にある転写装置の別の実施形態の概略図である。
【図１３】図１３は、転写前の位置にある転写装置の別の実施形態の概略図である。
【図１４】図１４は、転写前の位置にある転写装置の別の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、半導体デバイスのダイを回路に直接転写して取り付ける機械、およびそれを達成するためのプロセス、ならびにダイが取り付けられた回路（生産製品として）に関する。場合によっては、本機械は、パッケージ化されていないダイを基材、例えば「ウェーハテープ」から製品基材、例えば回路基材に直接転写するように機能する。パッケージ化されていないダイの直接転写は、従来の手段によって製造された同様の製品と比較して、最終製品の厚さ、ならびに製品基材を製造するための時間および／またはコストを大幅に低減することができる。場合によっては、本機械は、複数の半導体デバイスダイを同時にまたは順次に回路に転写するように機能することができる。さらに、本明細書の明細書で使用する場合、用語「ニードル」（または本明細書で使用されるニードルの変形）が使用される場合、「ニードル」を用いる文脈が他を意味しない限り、単一のニードルの代わりに複数のニードルが考慮されることが考えられる。
【００１２】
この説明の目的上、用語「基材」は任意の物質であって、プロセスまたは処理がその上で、またはそれに対して行われる物質を指す。さらに、用語「製品」は、完了の状態にかかわらず、プロセスまたは処理からの望ましい生産物を指す。したがって、製品基材とは、任意の物質であって、所望の生産品のためにプロセスまたは処理がその上で、またはそれに対して生じる任意の物質を指す。
【００１３】
一実施形態では、機械は、「パッケージ化されていない」ダイ、例えば、ウェーハテープから転写された、例えばＬＥＤを受け入れるための製品基材を固定することができる。ダイを使用して製品の寸法を縮小するために、ダイは非常に小さく、かつ薄く、例えば、ダイの厚さは、約１２．５〜２００ミクロンの厚さの範囲としてもよい。ダイのサイズを比較的小さくしたため、機械は、ダイを運搬するウェーハテープと製品基材との両方を正確に位置合わせし、正確な配置を確実なものとし、かつ／または製品材料の無駄を回避するように機能する構成要素を備える。場合によっては、製品基材とウェーハテープ上のダイとを位置合わせする構成要素は、一組のフレームを備えてもよく、これらのフレーム内で、ウェーハテープおよび製品基材がそれぞれ固定され、位置合わせ位置に個別に搬送されて、ウェーハテープ上の特定のダイが製品基材上の特定の場所に転写されるようになっている。
【００１４】
製品基材を搬送するフレームは、水平方向および／もしくは垂直方向、または曲面への転写が可能になる方向をも含む、様々な方向に移動してもよい。ウェーハテープを搬送するフレームは、同様に様々な方向に移動してもよい。ギア、トラック、モーターおよび／または他の要素で構成されるシステムを使用して、製品基材およびウェーハテープをそれぞれ運搬する各フレームを固定し、搬送することにより、製品基材をウェーハテープに位置合わせさせて製品基材の正確な位置にダイを配置するようにしてもよい。各フレームシステムは、転写プロセスの完了時にウェーハテープおよび製品基材を容易に取り出すために、取り出し位置に移動されてもよい。
【００１５】
場合によっては、機械は、ダイを「パッケージングする」ことなくウェーハテープから製品基材に直接ダイを転写する転写機構をさらに備えてもよい。この転写機構をウェーハテープの垂直方向上方に配置して、ウェーハテープを介して製品基材の方向にダイを押し下げるようにしてもよい。ダイを押し下げるこのプロセスは、ウェーハテープからダイを剥離させることができるが、これは、ダイの側から始まり、ついにはダイがウェーハテープから分離して製品基材に取り付けられる。すなわち、ダイとウェーハテープとの間の接着力を低下させ、ダイと製品基材との間の接着力を高めることによって、ダイは転写されることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、転写機構は、長尺棒、例えばピンまたはニードルを備えてもよい。この棒は、ウェーハテープに対して周期的に動作することができ、ウェーハテープを上側から押す。さらに、および／または代替的に、転写機構は、ウェーハテープに対して同時におよび／または個別に動作することができる複数のニードルを備えることができる。ニードル、または複数のニードルは、転写されるダイの幅より狭くなるようにサイズ設定されてもよい。ただし、他の例では、ニードルの幅をより広くしてもよく、またはその他の寸法にしてもよい。ニードルの端部がウェーハテープに接触する場合、ダイとウェーハテープとの間の領域でウェーハテープに局所的な撓みが生じる場合がある。この撓みは非常に局所的であり、かつ急速に起きるため、ニードルからの圧力を受け入れないウェーハテープの部分は、ダイの表面から離れるように屈曲を開始することができる。したがって、この部分的な分離により、ダイがウェーハテープと十分接触しなくなり、それによってダイをウェーハテープから剥離させることができる。さらに、場合によっては、ウェーハテープの撓みを最小限にすることにより、ダイの全表面積がウェーハテープと接触した状態を保ちつつ、ダイの反対側の表面を、隣接するダイの対応する表面を延長した平面から延在させたままにして、隣接するダイが意図せずに転写されることを回避することができる。
【００１７】
あるいは、またはさらに、機械は、分離した「パッケージ化されていない」ダイを製品基材に取り付けるための固定機構を備えてもよい。場合によっては、製品基材は、ダイを転写し、取り付けるための回路配線をその表面に有してもよい。固定機構は、製品基材上の回路配線の材料を溶融／軟化させるために、エネルギーを照射する装置、例えばレーザーを備えてもよい。さらに、場合によっては、レーザーを使用して回路配線の材料を活性化／硬化させてもよい。したがって、ダイが回路配線の材料に接触する前、および／またはその後に固定機構を作動させてもよい。それに応じて、製品基材上にダイを剥離させるために転写機構を作動させる場合、エネルギー照射装置を起動して、ダイを受け入れる配線材料を調製してもよい。エネルギー照射装置の起動により、ウェーハテープからダイを剥離および取得することをさらに促進することができ、製品基材上に半導体製品の形成を開始することができる。
【実施例】
【００１８】
直接転写装置の第１の例示的実施形態
図１は、パッケージ化されていない半導体部品（または「ダイ」）をウェーハテープから製品基材に直接転写するために使用されることができる装置１００の実施形態を例示する。ウェーハテープは、本明細書では、半導体デバイスダイ基材、または単にダイ基材と呼ばれる場合もある。装置１００は、製品基材搬送機構１０２およびウェーハテープ搬送機構１０４を備えることができる。製品基材搬送機構１０２およびウェーハテープ搬送機構１０４のそれぞれは、互いに対して所望の位置合わせ位置に搬送されるようにそれぞれの基材を固定するためのフレームシステムまたは他の手段を備えることができる。装置１００は、示すように、ウェーハテープ搬送機構１０４の垂直方向上方に直に配置されることができる転写機構１０６をさらに備えることができる。場合によっては転写機構１０６は、ウェーハ基材にほぼ接触するように設置されてもよい。さらに、装置１００は、固定機構１０８を備えてもよい。固定機構１０８は、ダイまたは複数のダイが製品基材上に配置されることができる転写位置で、転写機構１０６と位置合わせされるように、製品基材搬送機構１０２の垂直方向下方に配置されることができる。後述するように、図２Ａおよび２Ｂは、装置１００の例示的な詳細を例示する。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂは、装置２００の同じ要素および特徴を参照しながら、転写動作の異なる段階を示すので、下記の特定の特徴に関する論述は、明示される場合を除いて、図２Ａおよび図２Ｂのいずれかを互換的に、または両方を指すことができる。具体的には、図２Ａおよび２Ｂは、製品基材搬送機構２０２、ウェーハテープ搬送機構２０４、転写機構２０６、および固定機構２０８を備える装置２００の実施形態を例示する。製品基材搬送機構２０２は、ウェーハテープ搬送機構２０４に隣接して配置されてもよい。例えば、例示のように、製品基材搬送機構２０２は、実質的に水平方向に延在してもよく、重力が転写プロセスに及ぼす可能性のある任意の効果を利用するように、ウェーハテープ搬送機構２０４の垂直方向下方に配置されてもよい。あるいは、製品基材搬送機構２０２は、水平面と交差して延在するように方向付けられてもよい。
【００２０】
本明細書で以下に説明するように、転写動作中、搬送機構２０２、２０４は、製品基材搬送機構２０２によって運搬される製品基材の表面とウェーハテープ搬送機構２０４によって運ばれるウェーハテープの表面との間の空間が、装置２００の他の様々な態様に応じて、転写動作中に構成要素によって生じる撓みの量を含み１ｍｍより大きく、または１ｍｍよりも小さくなるように配置されることができる。場合によっては、ウェーハテープおよび製品基材のそれぞれの対向する表面は、搬送機構２０２、２０４の支持構造体と比較して最も突出した構造体であってもよい。すなわち、可動部（例えば、搬送機構２０２、２０４）によって引き起こされる可能性がある、機械の構成要素とその上の製品との間の衝突を回避するために、ウェーハテープと製品基材とのそれぞれの表面の間の距離は、これらの表面のいずれかと他のいずれかの対向する構造部品との間の距離よりも短くてよい。
【００２１】
示すように、場合によっては、転写機構２０６はウェーハテープ搬送機構２０４の垂直方向上方に配置されてもよく、固定機構２０８は製品基材搬送機構２０２の垂直方向下方に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、転写機構２０６および固定機構２０８のうちの一方または両方は、図２Ａおよび２Ｂに例示される位置とは異なる位置に方向付けられる場合があると考えられる。例えば、転写機構２０６は、水平面に対して鋭角に延びるように配置されてもよい。別の実施形態では、固定機構２０８は、転写機構２０６と同じ動作方向から、あるいは固定機構２０８が転写プロセスで関与することができる任意の方向および位置から、転写プロセス中にエネルギーを照射するように方向付けられてもよい。
【００２２】
製品基材搬送機構２０２を使用して、製品基材２１０を固定してもよい。本明細書において、用語「製品基材」は、ウェーハテープ（例えば、ダイを予め選別し、選別されたダイシートを作製して将来使用するため）と、シートまたは他の非平面形状に形成された紙基材またはポリマー基材であって、（半透明または半透明ではない）ポリマーは、シリコーン、アクリル、ポリエステル、ポリカーボネート等を含むがこれらに限定されない任意の好適なポリマーから選択することができる、紙基材またはポリマー基材と、回路基材（例えばプリント回路基材（ＰＣＢ））と、平行に延びる一対の導電性ワイヤーまたは「スレッド」を含むことができるストリング回路またはスレッド回路と、綿、ナイロン、レーヨン、革等の布素材と、を含むことができるが、これらに限定されない。製品基材の材料の選択には、耐久性のある材料、可撓性の材料、剛性の材料、および転写プロセスを成功させ、かつ製品基材の最終用途への適合性を維持する他の材料を含むことができる。製品基材２１０は、製品基材２１０が製品を形成するための導電性回路として機能するように、導電性材料のみでまたは少なくとも部分的に導電性材料で形成されてもよい。製品基材の可能な種類には、アイテム、例えば、ガラス瓶、車両の窓、またはガラス板をさらに含むことができる。
【００２３】
図２Ａおよび２Ｂに示すような実施形態では、製品基材２１０は、その上に配置される回路配線２１２を備えてもよい。図示のように、回路配線２１２は、転写されるダイ上の電気接触端子（図示せず）間の距離に対応するように、配線間隔、またはギャップによって離間された一対の隣接する配線ラインを備えることができる。したがって、回路配線２１２の隣接する配線ライン間の配線間隔またはギャップは、ダイの適切な接続およびその後の作動を確実にするために、転写されるダイのサイズに従ってサイズ決定されてもよい。例えば、回路配線２１２は、約７５〜２００ミクロン、約１００〜１７５ミクロン、または約１２５〜１５０ミクロンの範囲の配線間隔またはギャップを有してもよい。
【００２４】
回路配線２１２は、スクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷、手動印刷、または他の印刷手段を介して配置される導電性インクから形成されてもよい。さらに、回路配線２１２は、安定性を向上させるために、予め硬化され、半乾燥または乾燥されてもよいが、ダイ導電性に関しては依然活性化可能である。ウェット導電性インクを使用して回路配線２１２を形成してもよく、またはウェットインクとドライインクの組み合わせを回路配線２１２に使用してもよい。あるいは、またはさらに、回路配線２１２は、ワイヤー配線として事前に形成されるか、フォトエッチングされるか、または溶融材料から回路パターンに形成され、その後、製品基材２１０に接着、埋め込み、もしくは固定されてもよい。
【００２５】
回路配線２１２の材料は、銀、銅、金、炭素、導電性ポリマー等を含むことができるが、これらに限定されない。場合によっては、回路配線２１２は、銀でコーティングされた銅粒子を含んでもよい。回路配線２１２の厚さは、使用される材料の種類、意図する機能およびその機能を達成するための適切な強度または可撓性、エネルギー容量、ＬＥＤのサイズ等に応じて変化してもよい。例えば、回路配線の厚さは、約５ミクロン〜２０ミクロン、約７ミクロン〜１５ミクロン、または約１０ミクロン〜１２ミクロンの範囲としてもよい。
【００２６】
したがって、非限定的な一例では、製品基材２１０は、銀系導電性インク材料を使用して回路配線２１２を形成するためにその上に印刷された所望の回路パターンスクリーンを有する可撓性の半透明ポリエステルシートであってもよい。
【００２７】
製品基材搬送機構２０２は、製品基材ホルダーフレーム２１６を固定するための製品基材コンベアフレーム２１４を備えてもよい。製品基材ホルダーフレーム２１６の構造は、使用される製品基材の種類および特性（例えば、形状、サイズ、弾性等）に応じて大幅に変わってもよい。製品基材２１０が可撓性材料であることができるので、製品基材２１０は製品基材ホルダーフレーム２１６内で張力下で保持され、本明細書で以下で説明する転写動作が上で実行される、より剛性のある表面を作製することができる。上記の例では、製品基材２１０の張力によって生じる剛性は、構成要素を転写する場合の配置精度を高める場合がある。
【００２８】
場合によっては、製品基材２１０に耐久性のあるまたはより剛性のある材料を使用することは、当然、構成要素の配置精度のための堅固な表面を提供する。これに対して、製品基材２１０の撓みが見込まれる場合、しわおよび／または他の不連続性が製品基材２１０に生じ、転写動作が失敗する可能性がある程度まで、回路配線２１２のプリセットパターンに干渉する可能性がある。
【００２９】
製品基材２１０を保持する手段は大きく変わる場合があるが、図２Ａは、凹形状を有する第１の部分２１６ａ、および凹形状に形状が対応する凸状の反対の形状を有する第２の部分２１６ｂを備える製品基材ホルダーフレーム２１６の実施形態を示す。図示の例では、製品基材２１０の外周を第１の部分２１６ａと第２の部分２１６ｂとの間に挿入し、それによって製品基材２１０をしっかりとクランプすることによって、製品基材２１０に張力が生じる。
【００３０】
製品基材コンベアフレーム２１４は、少なくとも３つの方向に、すなわち水平面に２方向ならびに垂直方向に搬送されることができる。搬送は、モーター、レール、およびギア（これらのいずれも図示されていない）のシステムを介して行われてもよい。したがって、製品基材引張フレーム２１６は、装置２００のユーザーによって指示および／またはプログラムされ、ならびに制御される特定の位置に搬送され、その位置で保持されてもよい。
【００３１】
ウェーハテープ搬送機構２０４は、ダイ２２０（すなわち、半導体デバイスダイ）を上に備えるウェーハテープ２１８を固定するために実装されてもよい。ウェーハテープ２１８は、ウェーハテープコンベアフレーム２２２によって、転写動作のための特定の転写位置に、複数の方向に搬送されてもよい。製品基材コンベアフレーム２１４と同様に、ウェーハテープコンベヤフレーム２２２は、モーター、レール、およびギア（これらのいずれも図示されていない）のシステムを備えてもよい。
【００３２】
転写用のパッケージ化されていない半導体ダイ２２０は、極めて小さい場合がある。実際、ダイ２２０の高さは、１２．５〜２００ミクロン、または２５〜１００ミクロン、または５０〜８０ミクロンの範囲とすることができる。
【００３３】
ダイがマイクロサイズであるために、ウェーハテープ２１８が適切な転写位置に搬送された場合、ウェーハテープ２１８と製品基材２１０との間のギャップ間隔は、例えば、約０．２５ｍｍ〜１．５０ｍｍ、または約０．５０ｍｍ〜１．２５ｍｍ、または約０．７５ｍｍ〜１．００ｍｍの範囲であることができる。最小のギャップ間隔は、転写されるダイの厚さ、関係するウェーハテープの剛性、ダイの適切な捕捉および剥離を実現するために必要なウェーハテープの撓み量、隣接するダイの近接度等、を含む要因に依存する場合がある。ウェーハテープ２１８と製品基材２１０との間の距離が減少するにつれて、転写動作のサイクル時間（本明細書でさらに説明する）が減少するため、転写動作の速度も低下する可能性がある。したがって、転写動作の時間のこのような減少は、ダイ転写の速度を増加させる可能性がある。例えば、ダイの転写速度は、毎秒約６〜５００ダイが配置される、または毎秒２０〜４００、または毎秒５０〜２５０、または毎秒８０〜１５０の範囲とすることができる。さらに、使用中のニードルの数および搬送機構の速度に応じて、ダイの転写速度は毎秒５００を超える場合がある。
【００３４】
さらに、ウェーハテープコンベアフレーム２２２は、ウェーハテープホルダーフレーム２２４を固定することができ、これは張力下でウェーハテープ２１８を伸ばして保持することができる。図２Ａに例示するように、ウェーハテープ２１８は、ウェーハホルダーフレーム２２４の隣接する構成要素の間にウェーハテープ２１８の周囲をクランプすることによって、ウェーハテープホルダーフレーム２２４に固定されてもよい。このようなクランプは、ウェーハテープ２１８の張力および延伸特性を維持するのを助け、それにより転写動作の成功率を高める。利用可能なウェーハテープの異なる種類／ブランド／品質の様々な特性を考慮して、特定のウェーハテープは、転写プロセス中に所望の張力で安定して維持する能力に基づいて使用するために選択されることができる。場合によっては、ニードル動作性能プロファイル（本明細書の以下でさらに説明する）を、ウェーハテープ２１８の張力に応じて変更してもよい。
【００３５】
ウェーハテープ２１８に用いられる材料としては、弾性特性を有する材料、例えば、ゴムまたはシリコーンを挙げることができる。さらに、環境のおよびウェーハテープ２１８自体の温度が、転写プロセス中にウェーハテープ２１８に潜在的な損傷を与える可能性があるので、温度変動に耐性のある特性を有する材料が有利であることができる。さらに、場合によっては、ウェーハテープ２１８は、わずかに引き伸ばされ、個々のダイ２２０の間に間隔またはギャップを作製して転写動作をし易くするようにしてもよい。ウェーハテープ２１８の表面は粘着性物質を含むことができ、それを介してダイ２２０がウェーハテープ２１８に取り外し可能に接着されることができる。
【００３６】
ウェーハテープ２１８上のダイ２２０は、固体半導体ウェーハから個別に切り出され、そしてダイを固定するためにウェーハテープ２１８上に配置されたダイを含んでもよい。このような状況では、例えば、転写動作をし易くするために、ダイは、ウェーハテープ２１８上で予め選別され、明確に編成されもよい。具体的には、ダイ２２０は、予測される転写順序で製品基材２１０へ順次配置されてもよい。このようにダイ２２０をウェーハテープ２１８上に予め配置することにより、そうでなければ製品基材搬送機構２０２とウェーハテープ搬送機構２０４との間で発生するであろう移動量を低減することができる。さらに、または代替的に、ウェーハテープ２１８上のダイは、実質的に同等の性能特性を有するダイのみを含むように予め選別されていてもよい。この場合、サプライチェーンの効率を高めることができ、したがって、ウェーハテープ搬送機構２０４の移動時間を最小限に抑えることができる。
【００３７】
場合によっては、ダイに使用される材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム、コーティングされた酸化ケイ素等を含むことができるが、これらに限定されない。さらに、サファイアまたはシリコンもダイとして使用されてもよい。さらに、上記のように、「ダイ」は、本明細書では、広く、電気的に動作可能な素子を表す場合がある。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ウェーハテープ２１８は、予め選別されているのではなく、むしろ、ダイのそれぞれの性能品質に応じて選別する「ピックアンドプレース」をせずに、単に半導体をウェーハテープ上で直接切断し、ダイをウェーハテープ上に残すことによって形成されるダイを含んでもよい。このような状況では、ダイは異なる品質のダイの正確な相対位置を表わすために、ウェーハテープ上のダイがマッピングされてもよい。したがって、場合によっては、予め選別されたダイを有するウェーハテープを使用する必要がないこともある。このような場合、各順次転写動作のウェーハテープ搬送機構２０４が特定のダイの間で移動するための時間量および移動量は増加する場合がある。これは、１つには半導体の領域内に様々な品質のダイが分散されていること、つまり次の転写動作のための特定の品質のダイが、前回移動されたダイに直接隣接していない場合があることに、起因する場合がある。したがって、ウェーハテープ搬送機構２０４は、特定の品質を有する転写に適切なダイを位置合わせするために、ウェーハテープ２１８が実質的に同等の品質のダイを含む場合に必要とされるよりもウェーハテープ２１８をさらに移動させる。
【００３９】
さらにウェーハテープ２１８上のダイ２２０に関して、場合によっては、ダイ２２０のデータマップをウェーハテープ２１８に提供してもよい。データマップは、ウェーハテープ２１８上の各ダイの特定の品質および位置が記載される情報を提供するデジタルファイルを含むことができる。データマップファイルは、装置２００と通信する処理システムに入力されてもよく、それによって、装置２００は、ウェーハテープ２１８上の適切なダイ２２０を探して製品基材２１０に転写するように制御／プログラムされることができる。
【００４０】
転写動作は部分的に、ウェーハテープ２１８からのダイの分離をし易くするためのダイ分離装置である転写機構２０６を介して実行される。転写機構２０６の動作により、１つまたは複数のダイ２２０がウェーハテープ２１８から剥離され、製品基材２１０によって捕捉されることができる。場合によっては、転写機構２０６は、少なくとも１つの細長いロッド、例えば、ピンまたはニードル２２６を、ダイ２２０に対してウェーハテープ２１８のトップ面に押し込むことによって動作することができる。ニードル２２６は、ニードルアクチュエータ２２８に連結してもよい。ニードルアクチュエータ２２８は、ニードル２２６に接続するモーターを備え、所定の／プログラムされた時間、ニードル２２６をウェーハテープ２１８に向かって動かしてもよい。いくつかの実施形態では、転写機構２０６は、ニードルアクチュエータ２２８に連結する複数のニードル２２６を備えてもよい。
【００４１】
ニードル２２６の機能を考慮すると、ニードル２２６は、衝撃時のダイ２２０への潜在的な損傷を最小限に抑えながら、反復的で急速な小さい衝撃に耐えるのに十分に耐久性のある材料を含んでもよい。例えば、ニードル２２６は、金属、セラミック、プラスチック等を含んでもよい。さらに、ニードル２２６の先端は、特定の形状プロファイルを有してもよく、これは、頻繁にどちらかの先端を破壊することも、ウェーハテープ２１８またはダイ２２０を損傷することもなくニードルが繰り返し動作する能力に、影響を及ぼす場合がある。ニードルの先端のプロファイル形状について、図３に関して以下でより詳細に説明する。
【００４２】
転写動作では、図２Ａに示すように、ニードル２２６はダイ２２０と位置合わせされてもよく、図２Ｂに示すように、ニードルアクチュエータは、ウェーハテープ２１８の反対側面上でダイ２２０が位置合わせされる位置で、ウェーハテープ２１８の隣接側面を押すようにニードル２２６を動かすことができる。ニードル２２６からの圧力は、ウェーハテープ２１８を撓ませて、転写されていない隣接するダイ２２０よりも製品基材２２６により近い位置にダイ２２０を到達させることができる。上記のように、撓み量は、いくつかの要因、例えば、ダイおよび回路配線の厚さによって変わる場合がある。例えば、ダイ２２０が約５０ミクロンの厚さであり、回路配線２１２が約１０ミクロンの厚さである場合、ウェーハテープ２１８の撓み量は約７５ミクロンであることができる。したがって、ダイ２２０は、ダイの電気接触端子（図示せず）が回路配線２１２と結合することができる程度まで、ニードル２２６により製品基材２１０に向かって押圧されてもよく、この時点で、転写動作は完了に進み、ダイ２２０はウェーハテープ２１８から剥離される。
【００４３】
ダイ２２０上に押圧するニードル２２６の周期的な動作を含む工程の迅速で反復的なセットを転写プロセスが含むことができる範囲で、プロセスの方法は、本明細書において図８に関して詳しく説明される。さらに、（転写プロセスの状況内の）ニードル２２６の動作のストロークプロファイルは、本明細書において図４に関して以下にさらに詳しく説明される。
【００４４】
図２Ａおよび図２Ｂに戻り、場合によっては、転写機構２０６はさらにニードル格納支持体２３０（ペッパーポットとしても知られる）を備えてもよい。一実施形態では、支持体２３０は、中空空間を有する構造を備えてもよく、ニードル２２６は、支持体２３０の第１の端部における開口部２３２を介して空間内を通過することにより、収容されることができる。支持体２３０はさらに、支持体２３０の第２の対向端部上に、少なくとも１つの開口部２３４を備えてもよい。さらに、支持体は、開口部２３４の近くに複数の穿孔を備えてもよい。転写プロセス中にウェーハテープ２１８に押圧するため、ニードル２２６が開口部２３４を通過することに適応するように、少なくとも１つの開口部２３４は、ニードル２２６の直径に対してサイズが決定されることができる。
【００４５】
さらに、場合によっては、支持体２３０は、ウェーハテープ２１８の上面に隣接するように配置されてもよい。したがって、転写動作中にニードル２２６がウェーハテープ２１８への押圧から格納されると、支持体２３０の（少なくとも１つの開口部２３４を有する）底面がウェーハテープ２１８の上面と接触することができ、これにより、ウェーハテープ２１８の上方への撓みが防止される。この上方への撓みは、ニードル２２６がウェーハテープ２１８に少なくとも部分的に突き刺さり、ニードルを格納している間に、ニードル２２６の先端にウェーハテープがくっついた場合に生じることがある。したがって、支持体２３０は、次のダイ２２０へ移動するのにかかる時間を短縮することができる。支持体２３０の壁周辺形状は、円筒形、または装置２００に収容することができる任意の他の形状であってもよいしたがって、支持体２３０は、ニードル２２６とウェーハテープ２１８の上面との間に配置されてもよい。
【００４６】
ウェーハテープ２１８の完全性に対する温度の影響に関して、ニードル２２６と、少なくとも転写動作の地点近くのウェーハテープ２１８との温度を調整するように、支持体２３０の温度を調整することができると考えられる。したがって、支持体２３０の温度は加熱または冷却されてもよく、支持体２３０の材料は、熱伝導率を最大にするように選択されることができる。例えば、支持体２３０は、アルミニウム、または他の比較的高い熱伝導率の金属もしくは同等の材料で形成されてもよく、これにより温度が制御され、転写動作の一貫した結果が維持されることができる。場合によっては、ウェーハテープ２１８の局所部分の温度を制御し易くするために、支持体２３０内で空気が循環されてもよい。さらに、または代替的に、ウェーハテープ２１８および／またはニードル２２６の温度調整をし易くするために、光ファイバケーブル２３０ａがニードル格納支持体２３０内に挿入されてもよく、さらにニードル２２６に接触してもよい。
【００４７】
上記のように、固定機構２０８は、製品基材２１０の表面上の回路配線２１２にダイ２２０を取り付け易くすることができる。図２Ｂは、ダイ２２０が回路配線２１２に押し付けられている転写段階での装置２００を例示する。一実施形態では、固定機構２０８は、レーザー、電磁照射、圧力振動、超音波溶接等を含むがこれらに限定されないエネルギー照射デバイス２３６を備えてもよい。場合によっては、エネルギー照射デバイス２３６に圧力振動を使用することにより、振動エネルギー力を出すことにより機能し、電気接触端子の分子に対して回路配線内の分子を崩壊し、振動圧により結合を形成してもよい。さらに、一実施形態では、固定機構２０８は完全に省略されてもよく、回路基材への１つまたは複数のダイの転写は、接着強度または結合ポテンシャルを含む他の手段を介して起こることができる。
【００４８】
非限定的な例では、図２Ｂに示すように、エネルギー照射デバイス２３６としてレーザーが実装されてもよい。転写動作中、レーザー２３６が起動され、転写されるダイ２２０に向けて特定の波長および強度の光エネルギーを照射することができる。レーザー２３６の光の波長は、製品基材２１０の材料に著しい影響を与えることのない、回路配線２１２の材料による光の波長の吸収に特に基づいて、選択されてもよい。例えば、８０８ｎｍの動作波長を有し、５Ｗで動作するレーザーは、銀によって容易に吸収されることができるが、ポリエステルによっては吸収されることができない。つまり、レーザービームは、ポリエステルの基材を貫通し、回路配線の銀に影響を与えてしまう。あるいは、レーザーの波長は、回路配線および基材の材料の吸収に適合してもよい。レーザー２３６の焦点領域（図２Ｂのレーザー２３６から製品基材２１０に向かって垂直方向に発せられる破線で示される）は、ＬＥＤのサイズ、例えば３００ミクロンの幅の領域に従って大きさが決定されることができる。
【００４９】
レーザー２３６の所定の制御されたパルス持続時間が作動されると、回路配線２１２は、回路配線２１２の材料とダイ２２０上の電気接触端子（図示せず）との間に融解結合が形成されることができる程度まで、硬化（および／または溶解もしくは軟化）し始めることができる。この結合はさらに、パッケージ化されていないダイ２２０をウェーハテープ２１８から分離することだけでなく、同時にダイ２２０を製品基材２１０に取り付け易くする。さらに、レーザー２３６は、ウェーハテープ２１８上に何らかの熱伝達を引き起こすことができ、これにより、ウェーハテープ２１８に対するダイ２２０の接着力は低減され、よって転写動作が促進される。
【００５０】
他の場合では、ダイは多くの方法で剥離され製品基材に固定されることができ、これには、所定の波長を有するレーザーもしくは集束光（例えばＩＲ、ＵＶ、広帯域／マルチスペクトル）を使用して、回路配線を加熱して／活性化させてエポキシもしくは相変化結合材料を硬化させること、またはウェーハテープからダイを非活性化／剥離させること、または反応の或る組み合わせを開始することが含まれる。さらに、または代替的に、特定の波長のレーザーまたは光を使用して、システムの１つの層を貫通して他の層と相互作用してもよい。さらに、ダイウェーハ基材と製品基材との間に回転ヘッドを潜在的に備えることにより、ウェーハテープからダイを引き離すために真空を適用してもよく、製品基材にダイを押し付けるために空気圧を適用してもよい。さらに別の場合では、超音波振動を圧力と組み合わせて、ダイを回路配線に結合させてもよい。
【００５１】
ニードル格納支持体２３０と同様に、固定機構は、レーザー２３６と製品基材２１０の底面との間に配置されることができる製品基材支持体２３８も備えてもよい。支持体２３８は、その底部に開口部２４０、その上端部に開口部２４２を備えてもよい。例えば、支持体２３８は、輪状または中空円筒状に形成されることができる。支持体はさらに、レーザーの方向付けを支援するために、レンズ（図示せず）を固定する構造を備えることができる。レーザー２３６は、製品基材２１０に届くように開口部２４０、２４２を通して光を照射する。さらに、支持体２３８の側壁の上端部は、製品基材２１０の底面と直接接触して、または近接して、配置されてもよい。このように配置されることで、支持体２３８は、転写動作時のニードル２２６のストローク中に、製品基材２１０に損傷が生じることを防止するのに役立つことができる。場合によっては、転写動作中に、支持体２３８と位置合わせされた製品基材２１０の底面の部分は、支持体２３８と接触することができ、これにより、ニードル２２６により押圧されるダイ２２０の入来動作に対し抵抗がもたらされる。さらに、支持体２３８は、その高さを調整することができるように垂直軸方向に移動可能であることができ、製品基材２１０の高さまで上がることを含めて、必要に応じて支持体２３８は上下することができる。
【００５２】
上記の特徴に加えて、装置２００はさらに、第１のセンサ２４４を備えることができ、装置２００は第１のセンサ２４４から、ウェーハテープ２１８上のダイ２２０に関する情報を受信する。どのダイを転写動作に使用するかを決定するために、ウェーハテープ２１８は、読み取られるあるいは検出されるバーコード（図示せず）または他の識別子を有してもよい。識別子は、第１のセンサ２４４を介して装置２００に、ダイマップデータを提供してもよい。
【００５３】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１のセンサ２４４は、転写機構２０６（または具体的にニードル２２６）の近くに、位置検出の精度を向上させるために約１〜５インチの範囲とすることができる距離ｄを転写機構２０６から離間して、配置されてもよい。別の実施形態では、ダイ２２０の正確な位置をリアルタイムで検出するために、第１のセンサ２４４はニードル２２６の先端に隣接して配置されてもよい。転写プロセス中に、ウェーハテープ２１８は経時的に穿孔されるおよび／またはさらに伸縮されることがあり、これはウェーハテープ２１８上のダイ２２０の以前マッピングされた、およびしたがって予想された位置を変える場合がある。つまり、ウェーハテープ２１８の伸縮による小さい変化は、結果的に、転写されるダイ２２０の位置合わせにおいて重大な誤差を生じさせる可能性がある。したがって、正確なダイの位置を決定し易くするために、リアルタイムの検出が実施されることができる。
【００５４】
場合によっては、第１のセンサ２４４は、検出されているダイ２２０の正確な位置および種類を識別できてもよい。この情報は、転写動作を実行するためにウェーハテープ２１８が搬送されるべき正確な位置を示す指示をウェーハテープコンベアフレーム２２２に提供するために使用されてもよい。センサ２４４は、数多くの種類のセンサのうちの１つであっても、または複数の機能をより良く実行するために複数の種類のセンサの組み合わせであってもよい。センサ２４４は、レーザー距離計、または光学センサ、例えば非限定的な例としてマイクロ写真撮影機能を有する高解像度光学カメラを含むことができるが、これらに限定されない。
【００５５】
さらに、場合によっては、第２のセンサ２４６も装置２００に備えてもよい。第２のセンサ２４６は、製品基材２１０上の回路配線２１２の正確な位置を検出するように、製品基材２１０に対して配置されてもよい。次にこの情報を使用して、次の転写動作が回路配線２１２上の正しい位置で行われるように、転写機構２０６と固定機構２０８との間に製品基材２１０を位置合わせするのに必要な任意の位置調整を決定することができる。この情報はさらに、装置２００へ中継され、ウェーハテープコンベアフレーム２２２に指示を同時に伝達しながら、製品基材２１０を正しい位置に搬送することを調整することができる。センサ２４６にはまた、光学センサ、例えば、非限定的な一例としてマイクロ写真撮影機能を有する高解像度光学カメラを備える様々なセンサが考えられる。
【００５６】
図２Ａおよび図２Ｂにはさらに、第１のセンサ２４４、第２のセンサ２４６、およびレーザー２３６が接地されてもよいことを例示する。場合によっては、第１のセンサ２４４、第２のセンサ２４６、およびレーザー２３６は全て、同じアース（Ｇ）に、あるいは異なるアース（Ｇ）に接地されてもよい。
【００５７】
第１および第２のセンサ２４４、２４６に使用されるセンサの種類に応じて、第１または第２のセンサはさらに、転写されるダイの機能を試験することが可能であってもよい。あるいは、装置２００から製品基材２１０を取り外す前に個々のダイを試験するように、別の試験センサ（図示せず）が装置２００の構造体に組み込まれてもよい。
【００５８】
さらに、いくつかの例では、所定の時間で複数のダイを転写し固定するために、独立して動作可能な複数のニードルおよび／またはレーザーが機械に実装されることができる。複数のニードルおよび／またはレーザーは、三次元空間内で独立して移動可能であってもよい。複数のダイ転写は、同期して（複数のニードルが同時に下がる）、または順次に（例えば、１つのニードルが下がり、一方他のニードルが上がり、この配置は構成要素の均衡をよりよく保ち、振動を最小限に抑えることができる）行われる。複数のニードルおよび／またはレーザーの制御は、複数の構成要素間の衝突を避けるように調整されてもよい。さらに、他の例では、複数のニードルおよび／またはレーザーは、互いに対して固定位置に配置されてもよい。
【００５９】
例示的なニードル先端プロファイル
上記のように、ニードルの先端３００のプロファイル形状が図３に関して説明され、図３は、先端３００のプロファイル形状の概略的な例を示す。一実施形態では、先端３００は、ニードルの端部として定義されることができ、テーパ部３０４に隣接する側壁３０２、角部３０６、およびニードルの反対側に横方向に延在する底部３０８を備えてもよい。先端３００の具体的なサイズおよび形状は、転写プロセスの要因、例えば、転写されるダイ２２０のサイズ、ならびに転写動作の速度および衝突力、によって変わってもよい。例えば、図３に示される、ニードルの中心軸の長手方向とテーパ部３０４との間で測定される角度θは、約１０度〜１５度の範囲でもよく、角部３０６の半径ｒは、約１５〜５０ミクロン強の範囲でもよく、底部３０８の幅ｗは、約０〜１００ミクロン強（μｍ）の範囲でもよく、ｗは転写されるダイ２２０の幅以下でもよく、テーパ部３０４の高さｈは、約１〜２ｍｍの範囲でもよく、ｈは転写動作のストローク中にニードルが移動する距離より長くてもよく、ニードル２２６の直径ｄは、約１ｍｍでもよい。
【００６０】
他のニードル先端プロファイルも考えられ、転写動作に関連する様々な要因に応じた異なる利点を有することができる。例えば、ニードル先端３００は、ダイの幅を反映してより丸くしてよく、またはウェーハテープのより小さな領域に押し込むためにより尖らしてもよい。転写機構２０６は、同じまたは異なるニードルプロファイルを有する１つまたは複数のニードルを備えていてもよい。
【００６１】
例示的なニードル動作性能プロファイル
ニードル動作性能プロファイルの実施形態が、図４に例示される。すなわち、図４は、ウェーハテープ２１８の平面に対するニードル先端の高さが時間と共に変わる様子を表示することにより、転写動作中に実行されるストロークパターンの例を示す。つまり、図４における「０」の位置は、ウェーハテープ２１８の上面であることができる。さらに、ニードルのアイドリング時間およびニードルの準備時間は、プログラムされるプロセス、または第１のダイを転写する時間と、転写のために第２のダイに到達するのにかかる時間との間の様々な期間に応じて変化する場合があるために、ストロークパターンのアイドリング段階および準備段階において示される破線は、その時間が概算であるが、それより長い期間でも短い期間であってもよい。その上、レーザーの使用に関して示される実線は、本明細書で例示される実施形態の例示的な時間であるが、レーザーがオンおよびオフ時の実際の継続時間は、回路の形成に使用される材料（例えば回路配線の材料選択）、製品基材の種類、所望の効果（予め溶解した回路配線、部分結合、完全結合等）、結合点（すなわち、製品基材の上面）からのレーザーの距離、転写されるダイのサイズ、およびレーザーのパワー／強度／波長などに応じて変わる場合があることを理解されたい。したがって、図４に示すプロファイルの下記の説明は、ニードルプロファイルの例示的な実施形態であることができる。
【００６２】
場合によっては、転写動作の前に、完全に格納されたニードル先端は、ウェーハテープの表面の上方約２０００μｍで、アイドリング状態であってもよい。様々な時間量の経過後、ニードル先端を急速に降下させて、ウェーハテープの表面の上方約７５０μｍで、準備完了状態で待機させてもよい。準備完了状態で未確定の別の時間量が経過すると、ニードル先端を再び下降させてダイと接触させ、ダイと共にウェーハテープを約−１０００μｍの高さまで押し下げてもよく、そこでダイは製品基材に転写されることができる。レーザーがオンである区間の開始時における垂直の点線は、準備段階からの降下開始と、ニードル先端のストロークの底部との間のある点で、レーザーがオンになることができることを示す。例えば、レーザーは、降下途中の約５０％の点でオンになってもよい。場合によっては、レーザーを早く、例えばニードルが降下し始める前にオンにすることにより、回路配線はダイと接触する前に軟化し始め、より強い結合を形成してもよく、またはさらにこの時間中に、ダイウェーハは影響を受ける、もしくは調製されてもよい。レーザーがオンになる段階は、約２０ｍｓ（「ミリ秒」）続くことができる。レーザーがオンであるストロークの底部において、その段階は、ダイと製品基材との結合段階であってもよい。この結合段階により、回路配線はダイ接点に取り付けることが可能となり、この接点はレーザーがオフになった後に急速に硬化する。このように、ダイは製品基材に結合されてもよい。結合段階は、約３０ｍｓ続いてもよい。その後、レーザーをオフにしてもよく、ニードルは上昇して迅速に準備段階となりことができる。逆に、ニードルが上昇し始める前にレーザーをオフにしてもよく、またはニードル先端が上昇して準備段階に戻る間のある時点で、レーザーをオフにしてもよい。準備段階の高さへとニードル先端が上昇した後、ニードル先端の高さは行き過ぎ、若干復元して準備段階の高さより下に戻る場合がある。復元の一部は、ニードル先端が準備段階の高さへ上昇する速度に起因する場合があるが、速度および復元力は、ニードルがウェーハテープを貫通してそこにくっついた場合に、ニードルの先端をウェーハテープの表面から格納し易くするように意図的であってよい。
【００６３】
図４に示すように、レーザーがオフになるタイミングは、レーザーがオンになるタイミングより長くてもよい。その場合、降下速度がより遅くなってダイの損傷を防ぎ易くすることができ、および前述のように、速い上昇速度は、より効果的にウェーハテープからのニードル先端の格納をし易くすることができる。しかし、これまで記載したように、図４に示したタイミングは、特にアイドリング期間および準備期間に関しては大まかなものである。したがって、図４の下端に沿って指定された数値は、別段の定めがある場合を除き、参考のためのものであり、文字通りに解釈すべきではない。
【００６４】
例示的な製品基材
図５は、処理を終えた製品基材５００の例示的な実施形態を例示する。製品基材５０２は、電力が印加されると負電源端子または正電源端子として機能してもよい回路配線の第１の部分５０４Ａを備えてもよい。回路配線の第２の部分５０４Ｂは、回路配線の第１部分５０４Ａに隣接して延在してもよく、電力がそれに印加されると、対応する正電源端子または負電源端子として機能することができる。
【００６５】
ウェーハテープに関して上で同様に説明したが、製品基材５０２をどこに搬送して転写動作を実行するかを決定するため、製品基材５０２は、読みとられるもしくは検出されるバーコード（図示せず）または他の識別子を有する。識別子は、回路配線データを装置に提供してもよい。製品基材５０２は、基準点５０６をさらに備えてもよい。基準点５０６を、製品基材センサ（例えば、図２の第２のセンサ２４６）による検出のための視覚的なインジケータにして、回路配線の第１および第２の部分５０４Ａ、５０４Ｂを位置決めしてもよい。基準点５０６が検出されると、基準点５０６に対する回路配線の第１および第２の部分５０４Ａ、５０４Ｂの形状および相対位置が、予めプログラムされた情報に基づいて決定されることができる。予めプログラムされた情報に関連した検出情報を使用して、製品基材搬送機構は、転写動作のための適切な位置合わせ位置に製品基材５０２を搬送することができる。
【００６６】
さらに、ダイ５０８は、図５において回路配線の第１の部分５０４Ａと回路配線の第２の部分５０４Ｂとの間をまたいでいるように示されている。このようにして、ダイ５０８の電気接触端子（図示せず）を、転写動作中に製品基材５０２に結合してもよい。それに応じて、電力を印加して回路配線の第１の部分５０４Ａと回路配線の第２の部分５０４Ｂとの間に流し、それによってダイ５０８を駆動させてもよい。例えば、ダイは、ウェーハテープから製品基材５０２上の回路配線に直接転写されたパッケージ化されていないＬＥＤでもよい。その後、製品基材５０２は、製品基材５０２を完成させるために処理されてもよく、回路または他の最終製品に使用されてもよい。さらに、完全な回路を作製するために、同一または他の転写手段によって回路の他の構成要素は追加されてもよく、ある静的な、またはプログラム可能な、または適応可能な方式で１つまたは複数のグループとしてＬＥＤを制御するための制御ロジックを備えてもよい。
【００６７】
簡略化された例示的な直接転写システム
簡略化された例示的な直接転写システム６００の実施形態を図６に例示する。転写システム６００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６０２（または、サーバ、データ入力装置、ユーザーインターフェース等）、データ記憶装置６０４、ウェーハテープ機構６０６、製品基材機構６０８、転写機構６１０、および固定機構６１２を備えてもよい。ウェーハテープ機構６０６、製品基材機構６０８、転写機構６１０、および固定機構６１２のより詳細な説明についてはこれまで行ってきたため、これらの機構に関する具体的な詳細事項については、ここで繰り返さない。しかし、ウェーハテープ機構６０６、製品基材機構６０８、転写機構６１０、および固定機構６１２が、ＰＣ６０２とデータ記憶装置６０４との間のやりとりにどのように関連するかについての概要を以下で説明する。
【００６８】
場合によっては、ＰＣ６０２は、データ記憶装置６０４と通信して、ウェーハテープ機構６０６内のウェーハテープから製品基材機構６０８内の製品基材上に転写機構６１０を使用してダイを直接転写する転写プロセスに有用な情報およびデータを受信し、この製品基材機構で、ダイは、固定機構６１２に位置するレーザーまたは他のエネルギー照射装置の動作によって製品基材上に固定され得る。ＰＣ６０２は、ウェーハテープ機構６０６、製品基材機構６０８、転写機構６１０、および固定機構６１２のそれぞれとの間で中継されているデータの受信機、コンパイラ、オーガナイザおよびコントローラとして機能してもよい。ＰＣ６０２は、転写システム６００のユーザーからの指示情報をさらに受信してもよい。
【００６９】
図６は、移動可能な方向の矢印をウェーハテープ機構６０６および製品基材機構６０８の隣に示しているが、それらの矢印は単に移動の一般的な方向を示したものであるが、ウェーハテープ機構６０６と製品基材機構６０８は共に、例えば、平面内の回転、縦揺れ、上下動、および偏揺れを含む他の方向にも移動できるようにしてもよいと考えられることに留意されたい。
【００７０】
転写システム６００の構成要素のやりとりに関するさらなる詳細については、図７に関して以下で説明する。
【００７１】
詳細な例示的な直接転写システム
転写システム７００のそれぞれの要素間の通信経路の概略については、以下のように説明することができる。
【００７２】
直接転写システムは、データ記憶装置７０４から情報を受信してもよく、そこへ情報を提供してもよいパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７０２（または、サーバ、データ入力装置、ユーザーインターフェース等）を備えてもよい。ＰＣ７０２は、第１のセル管理部７０６（「セル管理部１」として例示）および第２のセル管理部７０８（「セル管理部２」として例示）とさらに通信してもよい。したがって、ＰＣ７０２は、第１のセル管理部７０６と第２のセル管理部７０８との間で指示を制御してもよく、同期させてもよい。
【００７３】
ＰＣ７０２は、プロセッサおよびメモリ部品を備えてもよく、それらにより指示が実行され、第１および第２のセル管理部７０６、７０８、ならびにデータ記憶装置７０４に関する各種機能を実行することができる。場合によっては、ＰＣ７０２は、プロジェクト管理部７１０およびニードルプロファイル定義部７１２を備えてもよい。
【００７４】
プロジェクト管理部７１０は、第１および第２のセル管理部７０６、７０８、ならびにデータ記憶装置７０４からの入力を受信して、直接転写プロセスを管理し、ウェーハテープおよびその上のダイに対する製品基材の方向付けおよび位置合わせに関する円滑な機能を維持してもよい。
【００７５】
ニードルプロファイル定義部７１２は、ニードルストローク性能プロファイルに関するデータを格納してもよく、このデータを使用して、装填されたウェーハテープ上の特定のダイと製品基材上の回路配線のパターンとに従って所望のニードルストローク性能に関して転写機構に指示してもよい。ニードルプロファイル定義部７１２のさらなる詳細については、本明細書において以下でさらに説明する。
【００７６】
データ記憶装置７０４に戻ると、データ記憶装置７０４は、データ、例えばダイマップ７１４を格納しているメモリを備えてもよく、このメモリは、ウェーハテープ機構において装填されるウェーハテープに専用であってもよい。先に説明したように、ダイマップは、特定のダイの位置に関する予め編成された記述を提供するために、ウェーハテープ上の各ダイの相対配置およびその品質を記載してもよい。さらに、データ記憶装置７０４はまた、回路ＣＡＤファイル７１６を格納しているメモリを備えてもよい。回路ＣＡＤファイル７１６は、装填された製品基材上の特定の回路配線パターンに関するデータを格納していてもよい。
【００７７】
プロジェクト管理部７１０は、データ記憶装置７０４からダイマップ７１４および回路ＣＡＤファイル７１６を受信してもよく、それぞれの情報を第１および第２のセル管理部７０６、７０８にそれぞれ中継してもよい。
【００７８】
一実施形態では、第１のセル管理部７０６は、データ記憶装置７０４からのダイマップ７１４をダイ管理部７１８を介して使用してもよい。より具体的には、ダイ管理部７１８は、ダイマップ７１４をセンサ管理部７２０によって受信された情報と比較してもよく、それに基づき、特定のダイの位置に関して移動管理部７２２に指示を与えてもよい。センサ管理部７２０は、ウェーハテープ上のダイの実際の位置に関するデータをダイ検出器７２４から受信してもよい。センサ管理部７２０はまた、ダイマップ７１４に従って特定の位置の特定のダイを探すようにダイ検出器７２４に指示してもよい。ダイ検出器７２４は、センサ、例えば、図２Ａおよび２Ｂの第２のセンサ２４４を備えてもよい。ウェーハテープ上のダイの実際の位置の受信データ（位置のずれに関する確認または更新のいずれか）に基づき、移動管理部７２２は、第１のロボット７２６（「ロボット１」として例示）に転写機構のニードルとの位置合わせ位置までウェーハテープを搬送するように指示してもよい。
【００７９】
指示された位置に到着すると、第１のロボット７２６は、その移動が完了したことをニードル制御盤管理部７２８に通信してもよい。さらに、ニードル制御盤管理部７２８は、ＰＣ７０２と直接通信して転写動作の実行を調整してもよい。転写動作の実行時、ＰＣ７０２は、ニードルアクチュエータ／ニードル７３０を起動するようにニードル制御盤管理部７２８に指示してもよく、それにより、ニードルプロファイル定義部７１２内のロードされたニードルプロファイルに従ってニードルにストロークを実行させる。ニードル制御盤管理部７２８はまた、レーザー制御部／レーザー７３２を起動してもよく、それにより、ニードルがウェーハテープを介してダイを押し下げて転写動作を実行するときに製品基材に向かってレーザーに光線を照射させる。上記のように、レーザー制御部／レーザー７３２の起動は、ニードルストロークの起動もしくは完全な動作の前か、それと同時か、その最中か、またはその後に行われてもよい。
【００８０】
それに応じて、第１のセル管理部７０６は、第１のロボット７２６にどこに行くように命じるべきかを決定することと、決定された位置に行くように第１のロボット７２６に命じることと、ニードルをオンにすることと、固定装置を起動することと、リセットすることと、を含む複数の状態を経てもよい。
【００８１】
転写動作を実行する前に、プロジェクト管理部７１０は、回路ＣＡＤファイル７１６のデータを第２のセル管理部７０８に中継してもよい。第２のセル管理部７０８は、センサ管理部７３４および移動管理部７３６を備えてもよい。回路ＣＡＤファイル７１６を使用して、センサ管理部７３４は、基準点を製品基材上で見出し、それにより、製品基材をその上の回路配線の位置に従って検出し、方向付けるように基材位置合わせセンサ７３８に指示してもよい。センサ管理部７３４は、製品基材上の回路配線パターンの確認または更新済みの位置情報を受信してもよい。センサ管理部７３４は、移動管理部７３６と調整して、第２のロボット７４０（「ロボット２」として例示）に指示を与えることにより、転写動作の実行のために製品基材を位置合わせ位置（すなわち、転写固定位置）に搬送してもよい。したがって、基材上の回路配線にダイを正確に転写できるように、回路ＣＡＤファイル７１６は、プロジェクト管理部７１０がウェーハテープに対して製品基材を位置合わせし易くしてもよい。
【００８２】
それに応じて、第２のセル管理部７０８は、第２のロボット７４０にどこに行くように命じるべきかを決定することと、決定された位置に行くように第２のロボット７４０に命じることと、リセットすることと、を含む複数の状態を経てもよい。
【００８３】
上記の直接転写システム７００の全ての、または全てより少ない各種構成要素間に付加的かつ代替的な通信経路が可能であることが理解される。
【００８４】
例示的な直接転写方法
１つまたは複数のダイがウェーハテープから製品基材に直接転写される直接転写プロセスの実行方法８００が図８に例示される。本明細書に記載の方法８００の工程は、いかなる特定の順序でなくてもよく、したがって所望の製品状態を達成するのに十分なあらゆる順序で実行されてもよい。方法８００は、転写プロセスデータをＰＣおよび／またはデータ記憶装置にロードする工程８０２を含んでもよい。転写プロセスデータは、データ、例えば、ダイマップデータ、回路ＣＡＤファイルデータ、およびニードルプロファイルデータを含んでもよい。
【００８５】
ウェーハテープをウェーハテープコンベア機構に装填する工程８０４を方法８００に含めてもよい。ウェーハテープをウェーハテープコンベア機構に装填することは、ウェーハテープコンベア機構を、取り出し位置としても既知である装填位置まで移動させるように制御することを含んでもよい。ウェーハテープは、装填位置にあるウェーハテープコンベア機構に固定されてもよい。ウェーハテープは、半導体のダイが製品基材コンベア機構に向かって下向きになるように装填されてもよい。
【００８６】
方法８００は、製品基材を調製して製品基材コンベア機構に装填する工程８０６をさらに含んでもよい。製品基材を調製することは、ＰＣまたはデータ記憶装置にロードされているＣＡＤファイルのパターンに従って回路配線を製品基材上にスクリーン印刷する工程を含んでもよい。さらに、転写プロセスをし易くするために、基準点を回路基材上に印刷してもよい。製品基材コンベア機構は、取り出し位置としても既知である装填位置に移動するように制御されてもよく、そこで製品基材を製品基材コンベア機構に装填してもよい。製品基材は、回路配線がウェーハ上のダイの方を向くように装填されてもよい。場合によっては、例えば、製品基材は、コンベア（図示せず）または他の自動機構、例えば組立ラインの方式によって装填位置に送達および配置されてもよい。あるいは、製品基材は、作業者によって手動で装填されてもよい。
【００８７】
製品基材が製品基材コンベア機構に適切に装填され、ウェーハテープがウェーハテープコンベア機構に適切に装填されると、ウェーハテープから製品基材の回路配線へのダイの直接転写を制御するプログラムをＰＣ経由で実行して直接転写動作８０８を開始してもよい。直接転写動作の詳細を以下に説明する。
【００８８】
例示的な直接転写動作方法
ダイをウェーハテープ（またはダイを保持する他の基材、図９を簡単に説明するために「ダイ基材」とも呼ばれる）から製品基材に直接転写させる直接転写動作方法９００を図９に示す。本明細書に記載の方法９００の工程は、いかなる特定の順序でなくてもよく、したがって所望の製品状態を達成するのに十分なあらゆる順序で実行されてもよい。
【００８９】
どのダイを製品基材上に配置すべきか、およびダイを製品基材上のどこに配置すべきかを決定するために、９０２で、ＰＣは、製品基材の識別および転写されることになっているダイを含むダイ基材の識別に関する入力を受け取ることができる。この入力は、ユーザーによって手動で入力されてもよく、または、ＰＣは、製品基材位置合わせセンサおよびダイ検出器のそれぞれの制御下でセル管理部に要求を送信してもよい。この要求は、識別マーカー、例えば、バーコードもしくはＱＲコードに対して装填された基材をスキャンするようにセンサに指示してもよく、および／または、識別マーカー、例えばバーコードもしくはＱＲコードに対して装填されたダイ基材をスキャンするように検出器に指示してもよい。
【００９０】
９０４で、製品基材識別用の入力を使用して、ＰＣは、製品基材およびダイ基材のそれぞれの識別マーカーと照合し、関連付けられたデータファイルを検索するためにデータ記憶装置または他のメモリに問い合わせてもよい。具体的には、ＰＣは、製品基材上の回路配線のパターンを記述する製品基材と関連付けられた回路ＣＡＤファイルを検索してもよい。回路ＣＡＤファイルは、データ、例えば、回路配線に転写されることになっているダイの数、相対位置、および個々の品質要件をさらに含んでもよい。同様に、ＰＣは、ダイ基材上の特定のダイの相対位置のマップを提供する、ダイ基材と関連付けられたダイマップデータファイルを検索してもよい。
【００９１】
９０６で、製品基材へのダイの転写を実行するプロセスにおいて、ＰＣは、転写機構および固定機構に対する製品基材およびダイ基材の初期方向を決定してもよい。工程９０６内で、ＰＣは、製品基材上の基準点を検索するように基材位置合わせセンサに指示してもよい。前述したように、基準点は、製品基材上の回路配線の相対位置および方向を決定するための基準マーカーとして使用されてもよい。さらに、ＰＣは、ダイ基材上の１つまたは複数の基準点を検索してダイの外形を決定するようにダイ検出器に指示してもよい。
【００９２】
製品基材およびダイ基材の初期方向が決定されると、９０８で、ＰＣは、製品基材とダイ基材を転写機構および固定機構との位置合わせ位置にそれぞれ方向付けるように製品基材搬送機構とダイ基材搬送機構のそれぞれに指示してもよい。
【００９３】
位置合わせ工程９０８は、ダイが転写される回路配線の部分の位置を決定すること９１０と、その部分が転写固定位置に対してどこに位置するかを決定すること９１２と、を含んでもよい。転写固定位置は、転写機構と固定機構との間の位置合わせ位置であるとみなされてもよい。９１４で、工程９１０および９１２において決定されたデータに基づき、ＰＣは、製品基材搬送機構に、ダイが転写される回路配線の一部を転写固定位置に位置合わせするために製品基材を搬送するように指示してもよい。
【００９４】
位置合わせ工程９０８は、ダイ基材上のどのダイを転写するかを決定すること９１６と、転写固定位置に対してダイがどこに位置するかを決定すること９１８と、をさらに含んでもよい。９２０で、工程９１６および９１８において決定されたデータに基づき、ＰＣは、ウェーハテープ搬送機構に、転写されることになっているダイを転写固定位置と位置合わせするためにダイ基材を搬送するように指示してもよい。
【００９５】
ダイ基材から転写されることになっているダイおよびダイが転写される回路配線の一部が、転写機構および固定機構に位置合わせされると、９２２で、ニードル、および／または複数のニードル、および固定装置（例えば、レーザー）を、ダイ基材から製品基材へのダイの転写を実行するように動作させてもよい。
【００９６】
ダイが転写された後、９２４で、ＰＣは、別のダイが転写されるかどうかを決定してもよい。別のダイが転写される場合、ＰＣは、工程９０８に戻ってもよく、それに応じて次の転写動作のために製品基材とダイ基材を再度位置合わせさせてもよい。転写される別のダイがない場合、転写プロセスは９２６で終了する。
【００９７】
例示的な直接転写コンベア／組立ラインシステム
図１０に関して記載する実施形態では、上記の直接転写装置の構成要素のいくつかを、コンベア／組立ラインシステム１０００（以下「コンベアシステム」）に実装してもよい。具体的には、図２Ａおよび２Ｂは、製品基材２１０が、製品基材コンベアフレーム２１４によって保持されており、かつ製品基材引張フレーム２１６によって張力がかけられていることを示している。装置２００に関して示したモーター、レールおよびギアのシステムを介して限られた領域内に製品基材コンベアフレーム２１４を固定することに代わるものとして、図１０は、製品基材コンベアフレーム２１４がコンベアシステム１０００によって搬送されていることを例示し、このコンベアシステムにおいて、製品基材は、ある組立ライン方式プロセスを経る。搬送中の製品基材に対して実行される操作間の実際の搬送手段として、コンベアシステム１０００は、それぞれが製品基材を保持する複数の製品基材コンベアフレーム２１４を順次搬送するための、一連のトラック、ローラーおよびベルト１００２、ならびに／または他の搬送装置を備えてもよい。
【００９８】
場合によっては、コンベアシステム１０００の操作ステーションは、１つまたは複数の印刷ステーション１００４を備えてもよい。印刷されていない製品基材が印刷ステーション１００４に搬送されると、回路配線がその上に印刷されることができる。複数の印刷ステーション１００４がある場合、複数の印刷ステーション１００４は、直列に配置されてもよく、完全な回路配線を形成するようにそれぞれが１回または複数回の印刷動作を実行するように構成されてもよい。
【００９９】
さらに、コンベアシステム１０００において、製品基材コンベアフレーム２１４は、１つまたは複数のダイ転写ステーション１００６に搬送されてもよい。複数のダイ転写ステーション１００６がある場合、複数のダイ転写ステーション１００６は、直列に配置されてもよく、それぞれが１回または複数回のダイの転写を実行するように構成されてもよい。転写ステーションにて、製品基材は、本明細書に記載の直接転写装置の実施形態のうちの１つまたは複数を使用して転写動作によって製品基材に転写され取り付けられる１つまたは複数のダイを有してもよい。例えば、各転写ステーション１００６は、ウェーハテープ搬送機構、転写機構、および固定機構を備えてもよい。場合によっては、製品基材上に前もって回路配線が作製されていてもよく、したがって製品基材を１つまたは複数の転写ステーション１００６に直接搬送してもよい。
【０１００】
転写ステーション１００６において、ウェーハテープ搬送機構、転写機構、および固定機構を、搬送された製品基材コンベアフレーム２１４に対して、それがステーションに入ったときに位置合わせしてもよい。この状況において、転写ステーション１００６の構成要素は、複数の製品基材がコンベアシステム１０００によって搬送されるとき、各製品基材に対して同じ相対位置で同じ転写動作を繰り返し実行してもよい。
【０１０１】
さらに、コンベアシステム１０００は、１つまたは複数の仕上げステーション１００８をさらに備えてもよく、ここに製品基材を搬送して最終処理を実行させるようにしてもよい。最終処理の種類、量および所要時間は、製品の特徴および製品の作製に使用される材料の特性に依存する場合がある。例えば、製品基材は、仕上げステーション１００８にて、硬化時間の延長、保護コーティング、部品の追加等を受けてもよい。
【０１０２】
直接転写装置の第２の例示的な実施形態
直接転写装置の別の実施形態では、図１１Ａおよび１１Ｂに示すように、「光ストリング」を形成してもよい。装置１１００の特徴の多くは、図２Ａおよび２Ｂの装置２００の特徴と実質的に類似したままでもよいが、製品基材搬送機構１１０２は、図１１Ａおよび１１Ｂに示すように、製品基材２１２とは異なる製品基材１１０４を搬送するように構成されてもよい。具体的には、図２Ａおよび２Ｂでは、製品基材搬送機構２０２は、コンベアフレーム２１４および引張フレーム２１６を備え、これらのフレームは、張力下でシート状の製品基材２１２を固定する。しかし、図１１Ａおよび１１Ｂの実施形態では、製品基材搬送機構１１０２は、製品基材リールシステムを備えてもよい。
【０１０３】
製品基材リールシステムは、「ストリング回路」によって巻回された１つまたは２つの回路配線リール１１０６を備えてもよく、このストリング回路は、製品基材１１０４として、一対の隣接して巻回された導電性ストリングまたは電線を備えてもよい。１つのリールのみを有する例では、リール１１０６を転写位置の第１の側に設置してもよく、一対の導電性ストリング（１１０４）を単一のリール１１０６に巻回させてもよい。あるいは、転写位置の第１の側に２つの回路配線リール１１０６を設置してもよく、各リール１１０６は、ストリング回路の１本の撚り線を含み、そして撚り線はまとめられて転写位置を通過する。
【０１０４】
１つのリール１１０６または２つのリール１１０６が実装されているかどうかに関係なく、ストリング回路を形成するダイ転写プロセスは、いずれの場合でも実質的に類似してもよい。具体的には、製品基材１１０４の導電性ストリングは、リール１１０６から引かれて転写位置を横切ってもよく、仕上げ装置１１０８に供給されてもよい。場合によっては、仕上げ装置１１０８は、例えば、半透明または透明のプラスチックの保護コーティングを施すコーティング装置、または、製品の最終処理の一部としてストリング回路の硬化を完了することができる硬化装置であってもよい。さらに、または代替的に、回路ストリングは、別のリール上に供給されてもよく、このリールは、ストリング回路の最終処理前にストリング回路を該リール上に巻き取ってもよい。製品基材１１０４の導電性ストリングが転写位置を通り抜けるとき、転写機構２０６は（上記の）ニードルストロークを実行するように動作され、製品基材１１０４の導電性ストリングにダイ２２０を転写することにより、隣接するストリング上にダイ２２０の電気接触端子をそれぞれ配置させてもよく、さらに固定機構２０８を適切な位置にダイ２２０を取り付けるように動作させてもよい。
【０１０５】
さらに、装置１１００は、張力調整ローラー１１１０を備えてもよく、そこで製品基材１１０４の導電性ストリングを支持し、さらに張力をかけてもよい。したがって、張力調整ローラー１１１０は、ダイ転写の正確さを高めるために、形成されたストリング回路の張力を維持し易くしてもよい。
【０１０６】
図１１Ｂでは、ダイ２２０は、製品基材１１０４の導電性ストリングに転写されたものとして示されているが、それにより、製品基材１１０４の導電性ストリングが（ある程度）結合され、ストリング回路が形成される。
【０１０７】
直接転写装置の第３の例示的な実施形態
直接転写装置の別の実施形態では、図１２に示すように、装置１２００は、ウェーハテープ搬送機構１２０２を備えてもよい。具体的には、図２Ａおよび２Ｂに示すウェーハテープコンベアフレーム２２２および引張フレーム２２４の代わりに、ウェーハテープ搬送機構１２０２は、１つまたは複数のリール１２０４のシステムを備え、装置１２００の転写位置を通してダイ２２０を搬送して単一の基材にダイを転写してもよい。具体的には、各リール１２０４は、幅狭の、連続的な長尺状細片として形成される基材１２０６を備えてもよく、この細片には、細片の長さに沿ってダイ２２０が連続して取り付けられる。
【０１０８】
単一のリール１２０４が使用される場合、転写動作は、モーター、トラックおよびギアを使用して、上記のように実質的に製品基材搬送機構２０２を介して製品基材２１０を搬送することを含んでもよい。しかし、ウェーハテープ搬送機構１２０２は、リール１２０４から基材１２０６を巻き出すことによって転写位置を通してダイ２２０を連続的に供給してもよいが、リール１２０４自体は固定位置に保持されたままであるという点で、実質的に静止した機構を備えてもよい。場合によっては、基材１２０６の張力は、張力調整ローラー１２０８および／または張力調整リール１２１０による安定性の目的のために維持されてもよく、この張力調整リールは、リール１２０４とは反対の装置１２００の側に配置されてもよい。張力調整リール１２１０は、ダイが転写された後に基材１２０６を巻き上げてもよい。あるいは、基材１２０６を固定する任意のその他の好適な手段によって張力は維持され、ダイ２２０を周期的に繰り返すために各転写動作の後に転写位置を通って基材を引き易くしてもよい。
【０１０９】
複数のリール１２０４を使用する実施形態では、各リール１２０４は、他のリール１２０４に隣接して水平方向に配置されてもよい。各リール１２０４は、特定の転写機構２０６および特定の固定機構２０８と対であってもよい。この場合、転写機構および固定機構のそれぞれの各セットを、複数のダイが同じ製品基材２１０上の複数の位置に同時に配置されることができるように製品基材２１０に対して配列してもよい。例えば、場合によっては、それぞれの転写位置（すなわち、転写機構とそれに対応する固定機構との位置合わせ）は、様々な回路配線パターンに対応できるように、一列でもよく、オフセットを付けてもよく、または千鳥状でもよい。
【０１１０】
１つのリール１２０４または複数のリール１２０４が実装されているかどうかに関係なく、ダイ転写動作は、直接転写装置２００の第１の例示的な実施形態に関して上記の転写動作と比較的類似してもよい。例えば、製品基材２１０は、上記と同様に製品基材搬送機構２０２を介して転写位置（ダイ固定位置）に搬送されてもよく、転写機構２０６は、ニードルストロークを実行してダイ基材１２０６から製品基材２１０にダイ２２０を転写してもよく、固定機構２０８は、ダイ２２０を製品基材２１０へ取り付けし易いように動作してもよい。
【０１１１】
複数のリール１２０４を有する実施形態では、回路配線パターンは全ての転写機構を同時に動作させる必要はないようなものであってもよいことに留意されたい。それに応じて、製品基材を転写のための様々な位置に搬送するときに複数の転写機構を断続的に動作させてもよい。
【０１１２】
直接転写装置の第４の例示的な実施形態
図１３は、直接転写装置１３００の実施形態を示す。図２Ａおよび２Ｂと同様に、製品基材搬送機構２０２は、ウェーハテープ搬送機構２０４に隣接して配置されてもよい。しかし、搬送機構２０２と搬送機構２０４の間に空間が存在しており、この空間に、ウェーハテープ２１８から製品基材２１０へのダイ２２０の転写を実行するように転写機構１３０２が配置されてもよい。
【０１１３】
転写機構１３０２は、コレット１３０４を備えてもよく、このコレットは、ウェーハテープ２１８からダイ２２０を一度に１つまたは複数を選び取り、アーム１３０６を通って延在する軸Ａの周りを回転する。例えば、図１３は、ウェーハテープ２１８のダイ運搬用表面と製品基材２１０の転写面との間でコレット１３０４が旋回点１３０８を中心として１８０度旋回できる（旋回方向を示す矢印を参照）ように、製品基材２１０に面しているウェーハテープ２１８を示す。すなわち、コレット１３０４の伸長方向は、ウェーハテープ２１８と製品基材２１０の両方の表面または転写平面に直交する平面内で旋回する。あるいは、いくつかの実施形態では、コレットのアーム構造は、２つの平行な表面の間で旋回するように配置されてもよく、コレットのアームは、平行な平面に沿って旋回してもよい。したがって、ウェーハテープ２１８に面する場合、コレット１３０４は、ダイ２２０を選び取ってもよく、そして、固定機構２０８と一直線になるように製品基材２１０の表面に直ちに旋回してもよい。その後、コレット１３０４は、製品基材２１０上の回路配線２１２に取り付けられるダイ２２０を転写するためにダイ２２０を剥離させる。
【０１１４】
場合によっては、転写機構１３０２は、アームから様々な方向に延在する２つ以上のコレット（図示せず）を備えてもよい。このような実施形態では、コレットは、コレット停止位置を通って３６０度回転方向にインデックス付けされてもよく、１つのコレットがウェーハテープ２１８を通過する度にダイを選び取り、転写してもよい。
【０１１５】
さらに、１つまたは複数のコレット１３０４は、コレット１３０４による正負の真空圧を使用してウェーハテープからダイ２２０を選び取り、剥離させてもよい。
【０１１６】
直接転写装置の第５の例示的な実施形態
直接転写装置の別の実施形態では、図１４に示すように、複数のニードルを使用してもよい。装置１４００の特徴の多くは、図２Ａおよび２Ｂの装置２００の特徴と実質的に類似したままでもよいが、複数のダイ２２０を同時にまたは実質的に同時に（例えば、互いにマイクロ秒またはミリ秒以内に）転写するように、複数のニードル２２６を機械に実装してもよい。図１４に３つのニードル２２６のセットを示しているが、複数のニードル技術を実装する機械は、２つ以上を備えてもよい。例えば、複数のニードル２２６は、２、３、９、２４等の数のニードル、および例示的な数の間またはそれより多い数のニードルを備えてもよい。
【０１１７】
数に関係なく、複数のニードル２２６の個々のニードルは、独立して動作可能であってもよく、複数のニードル２２６の個々のニードルが、単独でおよび／または順次に、ならびに１つまたは複数のグループで動作することを可能にする。例えば、複数のニードル２２６は、三次元空間内で独立して移動可能であってもよく、複数のニードル２２６が互いに独立して動作することができる。このような実施形態では、複数のニードル２２６のヘッドまたはクラスターを実装することにより、単一のニードル２２６を実装する機械よりもより効率的であることができる方法で、機械はダイを転写することができる。例えば、転写機構２０６が製品基材２１０上を移動するとき、複数のニードル２２６を実装する機械は、一度に複数のダイ２２０を転写することができる。複数のニードル２２６を備えるヘッドまたは複数のニードル２２６のクラスターによって複数のダイ２２０を転写することは、そうでなければ転写機構２０６が移動する必要がある移動距離を短縮するので、総転写時間ならびに回路基材形成時間を大幅に短縮することができる。一実施形態では、複数のニードル２２６は、同期してまたは順次に動作してもよい。しかし、他の実施形態では、上記のように、複数のニードル２２６のうちの１つまたは複数、しかし全部より少ないものは、同時にまたは実質的に同時に動作されてもよい。
【０１１８】
一実施形態では、複数のニードル２２６の制御は、装置１４００の複数の構成要素間の衝突を回避するように調整されてもよい。この目的のために、複数のニードル２２６は、ニードルアクチュエータ２２８を介して動作してもよい。ニードルアクチュエータ２２８は、複数のニードル２２６に接続するモーターを備え、所定の／プログラムされた時間、複数のニードル２２６をウェーハテープ２１８に向かって動かしてもよい。一実施形態では、ニードルアクチュエータ２２８は、電気機械式アクチュエータを備えてもよい。しかし、他の種類のアクチュエータは、他の実施形態で実装されてもよい。例えば、ニードルアクチュエータ２２８は、図１４に示すように、複数のニードル２２６がニュートラルポジションに戻り易いように、１つまたは複数の戻しばね（図示せず）を備えてもよい。
【０１１９】
一実施形態では、複数のニードル２２６は、互いに対して固定位置に配置されてもよい。例えば、複数のニードル２２６は、予め定義されたパターンでクラスター化されてもよい。複数のニードル２２６の各ニードルは、同じ材料で形成され、および／または同じ形状を有してもよい。例えば、複数のニードル２２６の各ニードル２２６は、上記の図３に関して説明したニードルと同様のサイズおよび形状であってもよい。一実施形態では、複数のニードル２２６は、均一な複数のニードル２２６を備えてもよく、これは、使用のために選択される全てのニードルが、材料およびサイズにおいて実質的に同一であってもよいことを意味する。あるいは、別の実施形態では、実装される同じ複数のニードル内の複数のニードル２２６のうちの１つまたは複数は、異なる材料で形成されてもよく、１つまたは複数の他のニードルとは異なるサイズおよび／または形状を有してもよい。このような実施形態では、転写機構２０６は、転写機構２０６内のニードル２２６（またはニードルのヘッド／クラスター）を変更する必要なしに、異なる用途のための複数の種類のニードル２２６を有してもよい。
【０１２０】
一実施形態では、転写機構２０６は、ドットマトリックスプリンタ装置で使用されるニードル／ヘッド構成と同様の構成を備えてもよく、転写機構２０６は、単一のヘッドユニットによって運ばれる、所定のマトリックス内の所定の位置にまとまる複数のニードルを備えてもよい。例えば、転写機構２０６は、パターンに配置される２つ以上のニードル２２６を備えてもよく、そのパターンは、円形、長方形、線形等であってもよい。フレーム１４０２（ニードルガイドまたはハウジング付きニードルガイドとも呼ばれる）は、複数のニードル２２６をマトリックス構成の特定の位置に導くように動作してもよい。例えば、転写機構は、７ｘ１マトリックスにまとまる７つのニードル２２６を備えてもよく、マトリックスは、７行および１列のニードルを備える。しかし、マトリックスの任意の変形を転写機構２０６で使用してもよい（すなわち、転写機構２０６は、任意の数のニードル２２６を含む任意の数の列および行を備えることができ、複数のニードル２２６を、オフセットしてもよく、ならびに／または行および列に存在しないように互いに対して千鳥状であってもよい）。
【０１２１】
一実施形態では、フレーム１４０２は、複数のニードル２２６の各ニードルのそれぞれを、フレーム１４０２のそれぞれの開口部１４０４に導いてもよい。さらに、および／または代替的に、一実施形態では、転写機構２０６は、フレーム１４０２を備えなくてもよい。このような実施形態では、複数のニードル２２６は、図１４に示すようにクラスターから駆動され、クラスター形態からそれぞれの開口部１４０４との特定の位置合わせに導かれるのではなく、真っ直ぐ上下方向に動作してもよい。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、転写機構２０６は、ダイ２２０を転写するときに走査動作を示してもよい。例えば、転写機構２０６は、対応するダイ２２０を転写するために、製品基材２１０に対して所定の場所および位置に連続的に移動してもよい。このような例示的な実施形態では、製品基材２１０は、転写機構２０６が自由に移動する間、静止したままであってもよい。しかし、他の実施形態では、転写機構２０６が静止したままである一方、製品基材２１０は転写機構２０６に対して移動してもよい。さらに別の実施形態では、転写機構２０６と製品基材２１０の両方は、互いに対して移動するように構成されてもよい。転写機構２０６は、基材のいずれか１つに対して任意の方向に移動することができてもよい。例えば、転写機構２０６は、Ｘ、Ｙ、およびＺ方向に、ならびに／または同時に複数の方向に移動することができてもよい。
【０１２３】
一実施形態では、転写機構２０６は、複数のダイ２２０が転写される間、確実に製品基材２１０が静止したままである、または半導体ダイ２２０が正しい方向に留まるように、複数のニードル２２６のうちの１つまたは複数を使用してもよい。例えば、２つの隣接しないニードル２２６を動作させて（すなわち、ニュートラル状態または最終状態から下げて）製品基材２１０を所定の位置に保持してもよく、一方、１つまたは複数の他のニードル２２６を使用して、１つまたは複数のダイ２２０を同時にまたは同期してのいずれかで転写する。さらに、転写機構２０６は、製品基材２１０を毎回保持するために特定のニードル２２６を実装してもよい。さらに、および／または代替的に、転写機構２０６は、ダイ２２０が転写されるたびに製品基材を保持するために異なるニードル２２６を指定するように構成および／またはプログラムされてもよい。このような実施形態では、使用されるニードル２２６は、転写されるダイ２２０の位置および／または構成に基づいて選択されてもよい。
【０１２４】
例示的な条項
Ａ：電気的に動作可能な素子をウェーハテープから回路配線上の転写位置に直接転写する転写機構を備える装置であって、転写機構は、２つ以上のニードルと、２つ以上のニードルを転写位置に向かって、および転写位置から離れる方向に移動させるように構成されるニードルアクチュエータと、を備える、装置。
【０１２５】
Ｂ：ニードルアクチュエータは、２つ以上のニードルを順次、同期して、またはそれらを組み合わせて動作させるように構成される、条項Ａに記載の装置。
【０１２６】
Ｃ：２つ以上のニードルは互いに独立して動作可能である、条項ＡまたはＢのいずれか一項に記載の装置。
【０１２７】
Ｄ：２本以上のニードルは、互いに対して固定位置に配置される、条項Ａ〜Ｃのいずれか一項に記載の装置。
【０１２８】
Ｅ：ニードルアクチュエータは電気機械式アクチュエータを含み、ニードルアクチュエータは１つまたは複数の戻しばねを備える、条項Ａ〜Ｄのいずれか一項に記載の装置。
【０１２９】
Ｆ：ニードルアクチュエータは、２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つを動作させて、電気的に動作可能な素子を回路配線に転写するための回路配線を安定化するように構成される、条項Ａ〜Ｅのいずれか一項に記載の装置。
【０１３０】
Ｇ：装置は電気的に動作可能な素子の転写に対応するように構成され、素子はマイクロサイズのパッケージ化されていないＬＥＤであり、マイクロサイズのパッケージ化されていないＬＥＤの高さが１２．５ミクロン〜２００ミクロン、２５ミクロン〜１００ミクロン、または５０ミクロン〜８０ミクロンの範囲である、条項Ａ〜Ｆのいずれか一項に記載の装置。
【０１３１】
Ｈ：ウェーハテープから基材への１つまたは複数の半導体デバイスダイの直接転写を実行するための装置であって、装置は、基材を固定するための製品基材フレームであって、製品基材フレームは第１の面と第２の面とを有する、製品基材フレームと、複数の半導体デバイスダイを保持するウェーハテープを固定するためのダイ基材フレームであって、ダイ基材フレームは製品基材フレームの第１の面に隣接して配置される、ダイ基材フレームと、ウェーハテープがダイ基材フレームに固定される場合に、半導体デバイスダイをウェーハテープから転写するためにダイ基材フレームに隣接して配置される転写機構であって、転写機構は少なくとも２つ以上のニードルを備える、転写機構と、を備える、装置。
【０１３２】
Ｉ：２つ以上のニードルは、互いに対して固定位置に配置される、条項Ｈに記載の装置。
【０１３３】
Ｊ：２つ以上のニードルのそれぞれは、サイズおよび形状が実質的に均一である、条項ＨまたはＩのいずれか一項に記載の装置。
【０１３４】
Ｋ：転写機構は、転写動作全体を通して、マトリックス構成の特定の位置に２つ以上のニードルを配置するためのガイドを備える、条項Ｈ〜Ｊのいずれか一項に記載の装置。
【０１３５】
Ｌ：製品基材、ダイ基材、および転写機構のうちの２つは、連続動作でダイ基材を横切って移動する、条項Ｈ〜Ｋのいずれか一項に記載の装置。
【０１３６】
Ｍ：転写機構は、２つ以上のニードルのうちの少なくとも第２のニードルが半導体デバイスダイをダイ基材から転写する場合に、２つ以上のニードルのうちの少なくとも第１のニードルを動作させて、半導体デバイスダイを実質的な固定位置に保持する、条項Ｈ〜Ｌのいずれか一項に記載の装置。
【０１３７】
Ｎ：転写機構は、転写機構の位置に少なくとも部分的に基づいて、２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つを動作させるように構成される、条項Ｈ〜Ｍのいずれか一項に記載の装置。
【０１３８】
Ｏ：ウェーハテープから基材への１つまたは複数の半導体デバイスダイの直接転写を実行するための装置であって、装置は、ウェーハテープを保持するように構成される第１のフレームと、基材を固定するように構成される第２のフレームであって、第２のフレームは転写面がウェーハテープの第１の面上の１つまたは複数の半導体デバイスダイに面して配置されるように基材を保持するように構成される、第２のフレームと、ウェーハテープの第１の面の反対側の第２の面に隣接して配置される２つ以上のニードルであって、２つ以上のニードルの長さはウェーハテープに向かう方向に延在する、２つ以上のニードルと、２つ以上のニードルのうちの少なくとも１つのニードルがウェーハテープの第２の面を押して、１つまたは複数の半導体デバイスダイのうちの１つの半導体デバイスダイを基材の転写面と接触するように押すダイ転写位置に、２つ以上のニードルを動作させるように構成されるニードルアクチュエータと、を備える、装置。
【０１３９】
Ｐ：２本以上のニードルの各ニードルは独立して動作可能である、条項Ｏに記載の装置。
【０１４０】
Ｑ：ニードルアクチュエータは、２つ以上のニードルが同期して動作できるように構成される、条項ＯまたはＰのいずれか一項に記載の装置。
【０１４１】
Ｒ：ニードルアクチュエータは、２つ以上のニードルが順次動作できるように構成される、条項Ｏ〜Ｑのいずれか一項に記載の装置。
【０１４２】
Ｓ：ニードルアクチュエータは電気機械式アクチュエータを備える、条項Ｏ〜Ｒのいずれか１項に記載の装置。
【０１４３】
Ｔ：ニードルアクチュエータは、１つまたは複数の戻しばねを備える、条項Ｏ〜Ｓのいずれか１項に記載の装置。
【０１４４】
結論
構造的な特徴および／または方法論的な行為に特有の言葉でいくつかの実施形態を説明してきたものの、特許請求の範囲は、記載した特定の特徴および行為に必ずしも限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴および行為は、特許請求の範囲に記載にされた主題を実施する例示的な形態として開示されている。さらに、本明細書で使用する用語「ｍａｙ（してもよい）」は、１つまたは複数の様々な実施形態で使用される特定の特徴の可能性を示すために使用されるが、必ずしも全ての実施形態で使用されるとは限らない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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