DE10042312A1 - Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für einen IC-Baustein - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für einen IC-Baustein

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für einen zum Einbau in Datenträgerkarten vorgesehenen IC-Baustein vorgestellt, bei dem erfindungsgemäß die in das Trägerelement eingestanzten Durchgangslöcher mit einem einseitig angeordneten leitenden Randbereich versehen werden und in einem weiteren Arbeitsschritt mit einer aushärtbaren Leitpaste verfüllt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für einen zum Einbau in Datenträgerkarten vorgesehenen IC-Baustein, wobei das Trägerelement auf beiden Flachseiten aus einem leitenden Mate­ rial bestehende Leiterbahnen und Kontaktflächen aufweist, die mindestens auf der einen Flachseite zur Außenkontaktierung des IC-Bausteines vorge­ sehen sind, mit den im Anspruch 1 genannten gattungsgemäßen Verfah­ rensschritten.
Trägerelemente der oben beschriebenen Art werden im Stand der Technik aus so genannten Endlosfilmen hergestellt, bei denen üblicherweise wähend des Herstellungs- und Bestückungsvorganges zwei Trägerelemente neben­ einander und eine Vielzahl von Trägerelementen hintereinander einen Film­ streifen bilden. Die einzelnen Trägerelemente des Filmstreifens werden hierbei mit den IC-Bausteinen und mit elektrischer Kontaktierung zwischen IC-Bausteinen und Kontaktflächen versehen, bevor eine Vereinzelung der Trägerelemente vorgenommen wird. Ein herkömmlicher Herstellungsprozess sieht hierbei vor, dass ein mit einer seitlichen Perforierung versehenes elektrisch nicht leitendes Kunststoffband (Filmstreifen) auf beiden Seiten mit Leiterbahnen und Kontaktflächen versehen wird, nachdem in einem vorausgegangenen Arbeitsschritt an vorgegebenen Positionen Durchgangslöcher in das Kunststoffband eingebracht worden sind. Das Aufbringen der Leiterbahnen und Kontaktflächen kann auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise durch einen Ätzprozess oder durch Aufbringen mittels eines Siebdruckvorganges erfolgen.
Die aufgebrachten Kontaktflächen sind herkömmlich so angeordnet, dass sie die Durchgangslöcher einseitig an der zur Außenkontaktierung vorgesehe­ nen Seite überdecken, so dass an der den Kontaktflächen abgewandten Seite des Kunststoffbandes, an der die IC-Bausteine in einem nachfolgen­ den Arbeitsschritt festgelegt werden, mit Hilfe von Bonddrähten eine Verbindung zwischen IC-Bausteinen und Kontaktflächen durch die Durch­ gangslöcher des Kunststoffbandes hindurch, erfolgen kann.
Heutzutage in vielen Bereichen übliche Montageverfahren für IC-Bausteine oder andere elektronische Bauelemente - wie beispielsweise die Flip-Chip- Technik oder andere face-down-Montagetechnologien - erfordern eine so genannte Durchkontaktierung der die Basis der Trägerelemente bildenden Kunststoffschicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für den Einsatz dieser kostengünstigen Montagetechnologien ein Verfahren zur Herstellung der dafür notwendigen Trägerelemente bereitzustellen, mit dem eine Durch­ kontaktierung der verwendeten Kunststoffbänder möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Anschlussseite für den IC-Baustein die Durchgangslöcher mit einem leiten­ den Randbereich versehen werden, und dass in einem anschließenden Verfahrensschritt die Durchgangslöcher mit einer aushärtbaren Leitpaste verfüllt werden. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung ist eine elektri­ sche Verbindung der dem IC-Baustein abgewandten Seite des Kunststoff­ bandes bzw. des hieraus erstellten Trägerelementes, auf der die Kontakt­ flächen zur Außenkontaktierung liegen, und derjenigen Seite, an der der IC- Baustein durch eine face-down-Montagetechnologie angeordnet wird, gege­ ben, wobei die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kostengünstig und zuverlässig durchgeführt werden können. Durch die Durchkontaktierung der Trägerelemente und der daraus resultierenden Möglichkeit, face-down- Montage-Techniken einzusetzen, ergibt sich für die mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren hergestellten Trägerelemente ein geringst möglicher Platz- und Höhenbedarf, da sich die Kontakte des IC-Bausteines oder ande­ rer elektronischer Bauelemente direkt über den durchkontaktierten Kontakt­ flächen befinden und somit die bislang übliche Verbindung der IC-Bausteine mittels Bondverdrahtung entfallen kann. Darüber hinaus können durch das neuartige Verfahren vorzugsweise Halbleiter als Chip-Sized-Package (CSP) eingesetzt werden, wobei die Umverdrahtung der Anschlussflächen des Halbleiters direkt auf diesem eine flexible Anordnung der diesbezüglichen Anschlussflächen gestattet, und darüber hinaus ein üblicherweise für Flip- Chip-Techniken notwendiger Underfiller entbehrlich ist. Die Umverdrahtung der Chip-Sized-Package-Halbleiter ermöglicht es, die auf den Trägerele­ menten vorhandenen Anschlussgeometrien, d. h. die Anordnung der Kontaktflächen bei einem Wechsel auf andere Halbleiterbaustein-Varianten beizubehalten. Die daraus resultierende Standardisierung in der Fertigung ergibt bei der Gesamtherstellung der Produkte eine größere Flexibilität.
Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den Merk­ malen der Unteransprüche.
Hierbei sieht eine besonders kostengünstige und zuverlässige Variante des Verfahrens vor, dass die Verfüllung der Durchgangslöcher mit der aushärt­ baren Leitpaste mittels eines Sieb-, Schablonen- oder Stempeldrucks bzw. eines Dispensschnittes durchgeführt wird.
Die angesprochenen Druckvorgänge ermöglichen es darüber hinaus, unter bestimmten Randbedingungen die Verfüllung der Durchgangslöcher und die Erstellung des leitenden Randbereiches in einem gemeinsamen Druckvor­ gang durchzuführen.
Eine zweckmäßige Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht darüber hinaus vor, mit der Herstellung der Durchkontaktierung durch Einbringen der Leitpaste in die Durchgangslöcher auf derjenigen mit dem leitenden Randbereich versehenen Flachseite des Trägerelementes die durch eine Leiterbahn mit dem Randbereich verbundene Kontaktfläche für den face-down montierten Halbleiter mit einem leitfähigen, über die Ober­ fläche vorstehenden Bump zu versehen. In besonderen Fällen kann der Bump direkt auf der Durchkontaktierung liegen. Mit diesem Verfahrensschritt kann der üblicherweise separat auszuführende Schritt des Chip-Bumping eingespart werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von zwei unter­ schiedlich bestückten Trägerelementen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1a, 1b Schnittdarstellungen durch zwei mittels des erfindungsge­ mäßen Verfahrens hergestellte Trägerelemente im Bereich der Durchkontaktierung vor dem Aufbringen eines elektronischen Bauelementes und
Fig. 2: eine Schnittdarstellung durch ein Trägerelement im Bereich der Durchkontaktierungen mit auf dem Trägerelement angeordne­ tem IC-Baustein.
Ein mit dem neuartigen Verfahren hergestelltes Trägerelement - dargestellt in Fig. 1 - besteht aus einem tragenden Kunststoffkörper 1, welcher zu Beginn des Herstellungsverfahrens als Kunststoffbandrohmaterial vorliegt. Das Kunststoffband wird in einem ersten Arbeitsgang mit Durchgangs­ löchern 2 versehen. Anschließend wird das Folienband beidseitig mit Leiter­ bahnen 3 und Kontaktflächen 4 versehen. Notwendig und neuartig für dieses Verfahren ist die Ausbildung eines leitenden Randbereiches 5 an der der Leiterbahn und den Kontaktflächen abgewandten Seite des Kunst­ stoffkörpers. Die Aufbringung der Leiterbahnen 3, Kontaktflächen 4 und leitfähigen Randbereich 5 kann durch Ätztechnik oder beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren erfolgen.
Ein nachfolgender Verfahrensschritt sieht dann vor, den Bereich des Durch­ gangsloches 2 komplett mit einer aushärtbaren Leitpaste auszufüllen. Auf diese Weise wird eine Durchkontaktierung des leitfähigen Randbereiches 5 auf einer Seite des Kunststoffkörpers mit der Kontaktfläche 4 auf der gegen­ über liegenden Seite erreicht. Auf den Randbereich 5 bzw. angeschlossene Kontaktflächen 4 lassen sich dann problemlos ein IC-Baustein oder andere elektronische Halbleiterelemente mittels Face-Down-Montagetechniken anordnen.
Entsprechend einer vorteilhaften Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses durch einen weiteren Verfahrensschritt ergänzt werden, der darin besteht, auf dem für die Kontaktierung mit dem IC-Bau­ stein vorgesehenen Randbereich 5 mittig oder den angeschlossenen Kontaktflächen einen Bump 6 aus Leitklebstoff anzubringen. Auf dem bereits erstellten Bump kann der zugehörige Halbleiter positionsgenau angeordnet und gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.
In der Fig. 2 ist ein erfindungsgemäß hergestelltes Trägerelement mit aufgesetztem IC-Baustein 7 dargestellt. Bei dem IC-Baustein handelt es sich um einen so genannten Chip-Sized-Package-Halbleiter (CSP), der an seiner den Kunststoffkörper 1 des Trägerelementes zugewandten Seite eine On- Chip-Umverdrahtung in Form mehrerer dünner miteinander korrespon­ dierender Leiterbahnschichten aufweist, wodurch eine Änderung der Anschlussflächenbelegung direkt auf dem Halbleiter erfolgt, was wiederum eine flexible Anordnung der Anschlussflächen ergibt. Aus der Figur ist darüber hinaus ersichtlich, dass der IC-Baustein 7 an den Kontaktstellen zum Kunststoffkörper 1 des Trägerelementes eine Nickelschicht in Form einer Under-Bump-Metallisierung 9 aufweist. Der IC-Baustein 7 wird, wie dies aus der Fig. 2 deutlich wird, direkt unter Zwischenschaltung des aus Leitkleber bestehenden Bumps 6 auf den Kunststoffkörper 1 des Trägerele­ mentes aufgesetzt. Anzumerken ist hierbei, dass bei Verwendung von CSP- Halbleitern auf einen üblicherweise erforderlichen Underfiller zur mecha­ nischen und elektrischen Kontaktierungsabsicherung, wie sie bei Flip-Chip- Montagetechniken eigentlich üblich ist, verzichtet werden kann, da die verschiedenen Lagen der isolierenden und elektrisch leitenden Schichten der CSP-Umverdrahtung 8 ausreichenden Schutz vor Ausfällen durch thermo-mechanische Wechsellasten bietet.
Bezugszeichenliste
1
Kunststoffkörper
2
Durchgangsloch
3
Leiterbahn
4
Kontaktfläche
5
leitfähiger Randbereich mit angeschlosse­ ner Kontaktfläche
6
Bump
7
IC-Baustein
8
CSP-Umverdrahtung
9
Ni-Under-Bump-Metallisierung

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für ein zum Ein­ bau in Datenträgerkarten vorgesehenen IC-Baustein, wobei das Trägerelement auf beiden Flachseiten aus einem leitenden Mate­ rial bestehende Leiterbahnen und Kontaktflächen aufweist, die mindestens auf der einen Flachseite zur Außenkontaktierung vorgesehen sind, bei dem in ein Folienband Durchgangslöcher eingestanzt werden, anschließend das Folienband beidseitig mit den Leiterbahnen und Kontaktflächen versehen wird, wobei die Kontaktflächen die Durchgangslöcher einseitig an der zur Außen­ kontaktierung vorgesehenen Seite überdecken und abschließend das Folienband in einzelne Trägerelemente geteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anschlussseite für den IC-Baustein (7) die Durchgangslöcher (2) mit einem leitenden Randbereich (5) versehen werden und dass in einem anschließenden Verfah­ rensschritt die Durchgangslöcher (2) mit einer aushärtbaren Leit­ paste verfüllt werden.
2. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfüllung der Durchgangslöcher (2) mit der Leitpaste durch Sieb-, Schablonen- oder Stempeldruck bzw Dispensschnittes durchgeführt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfüllung der Durchgangslöcher (2) und die Erstellung des leitenden Rand­ bereiches (5) und einer entsprechenden Leiterbahnstruktur in einem gemeinsamen Druckvorgang erfolgt.
4. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Durch­ gangslöcher (2) eingebrachte Leitpaste an der mit dem leitenden Randbereich (5) versehenen Flachseite des Trägerelementes mit einem über die Oberfläche vorstehenden Bump (6) aus Leitkleb­ stoff versehen wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfüllen der Durchgangslöcher und das Aufbringen des leitfähigen Bumps für die Chipkontaktierung auf den Randbereich (5) mittig oder den angeschlossenen Kontaktflächen gleichzeitig in einem gemein­ samen Verfahrensschritt erfolgt.
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