DE10049288A1

DE10049288A1 - Elektronische Bauteile und eine Folienband zum Verpacken von Bonddrahtverbindungen elektronischer Bauteile sowie deren Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10049288A1
Application number: DE10049288A
Authority: DE
Inventors: Christian Hauser; Johann Winderl; Martin Reis
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: US6525416B2; DE10049288B4; US20020041017A1

Abstract

Die Erfindung betrifft elektronische Bauteile und ein Folienband zum Verpacken von Bonddrahtverbindungen elektronischer Bauteile sowie deren Herstellungsverfahren. Dazu weist das Folienband (11) mindestens zwei vorgeformte gegenüberliegende Randbereiche (15, 16) auf, welche die Randbereiche des Bondkanals (12, 13) überlappend abdecken. Ferner weist das Folienband einen zwischen den Randbereichen liegenden vorgeformten Mittenbereich auf, der eine Auswölbung (18) und Verdickung (19) aufweist, und der im Querschnitt zwei konvex gekrümmte Konturlinien (20, 21) besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Bauteile und ein Folien band zum Verpacken von Bonddrahtverbindungen elektronischer Bauteile sowie deren Herstellungsverfahren gemäß der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Elektronische Bauteile mit einem Chip und einem unmittelbar auf der aktiven Oberfläche des Chips angeordneten Gehäuse weisen einen Bondkanal oder Bondflecken auf, in dem Bond drahtverbindungen von Kontaktflächen auf der aktiven Oberflä che des Chips zu Kontaktanschlussflächen auf einem Systemträ ger angeordnet sind. Der Systemträger selbst weist darüber hinaus Leiterbahnen auf, die von den Kontaktanschlussflächen über Leiterbahnen zu Lötkontaktflächen führen. Auf den Löt kontaktflächen können Löthöcker oder Lötbälle als Außenkon takte des elektronischen Bauteils angeordnet werden.

Zum Schutz der Bonddrähte müssen der Bondkanal bzw. die Bond flecken mit einer Kunststoffmasse vergossen werden, wobei die Vergußmasse die Bonddrähte vollständig umhüllt. Bei der Her stellung derartiger elektronischer Bauteile besteht beim Ver gießen der Bonddrähte mit einer Kunststoffmasse die Gefahr, dass ihre Vergußhöhe die Höhe der Lötbälle oder Löthöcker überschreitet und somit eine Außenkontaktierung des elektro nischen Bauteils gefährdet. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Lötmasse die Lötkontaktflächen des Systemträgers teilwei se benetzt und ein zuverlässiges Auflöten der Lötbälle bzw. der Löthöcker behindert wird. Somit ergeben sich bei der Her stellung derartiger elektronischer Bauteile zusätzliche Pro bleme, welche die Produktivität vermindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bisherigen Vergußtechnik zu überwinden und ein elektronisches Bauteil sowie ein Folienband anzugeben, bei dem die Vergußhöhe ein stellbar ist und zum Bondkanal benachbarte Lötkontaktflächen nicht benetzt werden.

Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein elektronisches Bauteil mit einem Chip mit Kontaktflächen entlang eines Bondkanals oder inner halb von Bondflecken und einem Laminat, das Kontaktanschluss flächen, Leiterbahnen und Lötkontaktflächen auf einem System träger trägt, geschaffen, wobei das Laminat den Bondkanal bzw. die Bondfläche umgibt und auf der aktiven Oberfläche des Chips angeordnet ist. Bei diesem elektronischen Bauteil sind die Kontaktflächen mit den Kontaktanschlussflächen über Bond drähte verbunden und die Bonddrähte sind mittels eines fließ fähigen Folienbandes, das die Randbereiche des Bondkanals überlappt und als Vergußmasse für den Bondkanal dient, von der Kunststoffmasse des fließfähigen Folienbandes umgeben.

Das Folienband selbst besteht dazu aus mindestens zwei vorge formten einander gegenüberliegenden Randbereichen, welche die Randbereiche des Bondkanals bzw. der Bondflecken überlappend abdecken, und einem dazwischen liegenden vorgeformten Mitten bereich, der eine Auswölbung und Verdickung aufweist, und der in seinem Querschnitt zwei konvex gekrümmte Konturlinien zeigt. Dieser Mittenbereich des Folienbandes hat den Vorteil, dass er in einen fließfähigen Zustand versetzt werden kann und dann den Bondkanal vollständig ausfüllt, wobei durch das Vorformen des Mittenbereichs eine unzulässige Vergußüberhö hung ausgeschlossen ist und die Vergußhöhe durch Auswahl ei ner Verdickung des Mittenbereichs einstellbar ist.

Ferner wird durch die den Bondkanal überlappenden Randberei che des Folienbandes sichergestellt, dass keine zum Bondkanal benachbarten Lötkontaktflächen mehr benetzt werden können, da das Folienband in seinen Randabmessungen nun genau definiert ist und damit von vornherein ausgeschlossen wird, dass Foli enmaterial die zum Bondkanal benachbarten Lötkontaktflächen erreicht. Somit ergibt sich für elektronische Bauteile, die mit einem derart fließfähigen Folienband ausgestattet wurden, dass die Hauptursachen für den Ausschuß bei der Herstellung derartiger elektronischer Bauteile überwunden sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Folienband ein Verbundband aus einem Folienband mit unterschiedlicher Dicke über dem Querschnitt, d. h. dass der Mittenbereich eine Aus wölbung und Verdickung aufweist, und einem Deckband von gleichförmiger Dicke. Dieses Deckband von gleichförmiger Dic ke ist weniger fließfähig als das Folienband und sorgt insbe sondere in den Randbereichen für die Beibehaltung der Abmes sungen, so dass ein Benetzen von benachbarten Lötanschlußflä chen ausgeschlossen ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Deck band aus einem Schrumpfmaterial hergestellt und die Randbe reiche des Abdeckbandes sind auf den Randbereichen des Bond kanals adhesiv befestigt. Damit wird erreicht, dass beim Er wärmen des Folienmaterials in seinem fließfähigen Zustand das Abdeckband auf dem fließfähigen Folienmaterial schrumpft und somit die fließfähige Folienbandmasse in den Bondkanal und zwischen und um die Bonddrähte presst.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Ver dickung in dem Mittenbereich des Folienbandes genau dem Bond kanalvolumen angepaßt, womit in vorteilhafter Weise sicherge stellt wird, dass die Vergußmassenhöhe niemals die Höhe der Lötbälle oder Löthöcker überschreitet und dennoch die Bond drähte vollständig umgibt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass parallele Randbereiche des Folienbandes, welche die Randbe reiche des Bondkanals überlappen, gasdicht mit den Randberei che des Bondkanals verbunden sind. Diese gasdichte Verbindung kann durch eine Klebstoffschicht erreicht werden oder durch Laminieren der Folienrandbereiche auf die Randbereiche des Bondkanals. Dieses gasdichte Verbinden hat den Vorteil, dass der Bondkanal gegenüber Umwelteinflüssen vollständig abge schirmt wird und eine hohe Lebensdauer für die Bonddrahtver bindungen garantiert werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung setzt die Fließfähigkeit des Folienmaterials des Folienbandes bei einer Schwellentemperatur ein. Solange diese Schwellentemperatur nicht erreicht wird, bleibt das mit dem Folienmaterial herge stellte Gehäuse und elektronische Bauteil stabil und fest, womit gleichzeitig das Maximum einer möglichen Betriebstempe ratur festgelegt ist. Je höher die Schwellentemperatur des Folienbandes ausfällt, um so höher kann das Gehäuse des elek tronischen Bauteils thermisch belastet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Ver hältnis zwischen der maximalen Dicke in einem Mittenbereich des Folienbandes zur Dicke in Randbereichen 3 : 1. Ein Foli enband mit einer derartigen dreifachen Dicke im Mittenbereich gegenüber den Randbereichen ist geeignet, relativ flache Bondkanäle mit Kunststoffmasse aufzufüllen. Für tiefere Bond kanäle liegt das Verhältnis zwischen der maximalen Dicke im Mittenbereich des Folienbandes und der Dicke der abgedeckten Randbereiche bei 5 : 1. Der Vorteil der Erfindung ist es folglich, dass die Folienbänder sehr genau den Abmaßen und Tiefen der Bondkanäle angepaßt werden können, wobei diese beiden oben aufgeführten bevorzugten Dickenverhältnisse zwi schen Mittenbereich und Randbereich des Folienbandes einen großen Anteil der Produktion elektronischer Bauteile abdeckt. Feinere Abstufungen sind möglich, erhöhen jedoch gleichzeitig die Lager- und Bevorratungskosten.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine kon vexe Krümmung des Folienbandes im Mittenbereich seines Quer schnitts größer als eine Überhöhung der Bonddrahtverbindung über den Bondkanal hinaus. Da die Bonddrähte selbst eine ge ringfügige Überhöhung über den Bondkanal hinaus aufweisen, da sie von den Kontaktflächen des Chips auf dem Boden des Bond kanals zu den Kontaktanschlussflächen des Systemträgers auf den Rand des Bondkanals geführt werden müssen, sorgt diese Ausführungsform der Erfindung dafür, dass im festen Zustand des Folienbandes dieses Folienband die Bonddrahtverbindungen nicht berührt, sondern mit seiner konvexen Krümmung im Mit tenbereich einen Sicherheitsabstand zu den Bonddrahtverbin dungen einhält.

Das Material des Systemträgers ist insbesondere bei Gehäusen, die unmittelbar auf der aktiven Seite des Chips angeordnet sind, ein Laminat aus einer Isolierschicht und einer auflami nierten strukturierten Metallschicht. Dieses Laminat ist auf der aktiven Seite des Chips angeordnet und weist im Bereich der Kontaktflächen des Chips einen Bondkanal oder Bondflecken oder mehrere Bondkanäle auf. Ein derartiges Laminat kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einen porösen Kunststoff als Isoliermaterial aufweisen, was den Vorteil hat, dass das Luftpolster unter dem Folienmaterial im Bondka nal beim Erwärmen des Folienmaterials auf Fließtemperatur über die poröse Laminatschicht abwandern kann, so dass das Folienmaterial des Mittenbereichs den Bondkanal vollständig ausfüllt und dessen Oberflächen benetzt sowie die Bonddrähte in Kunststoff einbettet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die bond kanal-bildende Laminatschicht aus gasdichtem Kunststoff. In diesem Fall kann das Gas- oder Luftpolster zwischen dem über dem Bondkanal angeordneten Folienband und dem Bondkanalboden nicht ohne weiteres entweichen. In diesem Fall wird das Foli enband unter Vakuum auf die Randbereiche des Bondkanals auflaminiert, so dass sich kein Gas- oder Luftpolster zwi schen dem Folienmaterial und dem Bondkanalboden befindet.

Der Systemträger, der auf einem Halbleiterchip adhesiv mit tels einer Klebeschicht aufgebracht ist, kann in einer Aus führungsform der Erfindung aus einem den Bondkanal bildenden Laminat bestehen, das auf seiner dem Folienband zugewandten Oberfläche Kontaktanschlussflächen für die Bondverbindungen, Leiterbahnen zum Weiterführen elektrischer Signale und Löt kontaktflächen für die Außenkontaktanschlüsse des elektroni schen Bauteils aufweisen. Dieses mit Kontaktanschlussflächen, Leiterbahnen und Lötkontaktflächen versehene Laminat hat die Aufgabe, die mikroskopisch kleinen Kontaktflächen auf der ak tiven Oberfläche des Halbleiterchips auf großflächige Lötkon taktflächen zu verteilen, für die auf der Laminatschicht die gesamte Fläche des Halbleiterchips zur Verfügung steht.

In diesem Zusammenhang bedeutet "mikroskopisch klein" eine Größenordnung, die nur mit einem optischen Mikroskop noch er kennbar oder messbar ist, während die Lötkontaktflächen für Löthöcker oder Lötbälle auf der Laminatschicht mit bloßem Au ge erkennbar sind. Das Gehäuse eines derartigen elektroni schen Bauteils besteht somit im wesentlichen aus dem aufge klebten Laminat, dem zugehörigen Bondkanal mit Bonddrahtver bindungen, wobei das Laminat eine strukturierte Metallschicht trägt, die Kontaktanschlussflächen, Leiterbahnen und Lötkon taktflächen aufweist, sowie den auf den Lötkontaktflächen aufgelöteten Lötbällen oder Löthöckern als Außenkontaktan schlüsse.

Somit ergibt sich für das erfindungsgemäße elektronische Bau teil mit durch ein Folienband abgedecktem Bondkanal eine Ver besserung in der Miniaturisierung, da der Anteil der gehäuse bildenden Komponenten gegenüber dem Chipvolumen auf ein Mini mum reduziert ist. Derartige erfindungsgemäße elektronische Bauteile werden aufgrund ihrer geringen Gehäusehöhe bevorzugt als Sensorflächen für Fingerspitzensensoren oder als Chipkartenmodule in Kreditkarten, Telefonkarten usw. eingesetzt. Ferner lassen sich die erfindungsgemäßen Bauteile unmittelbar mit ihren Lötbällen und Löthöckern mit flexiblen Busleitungen oder mit Leiterplatten verbinden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die bondkanal-bildende Laminatschicht auf ihrer dem Folienband zugewandten Oberfläche eine Lötmaskenschicht auf, die teil weise die Leiterbahnen abdeckt und sowohl die Kontaktan schlussflächen für ein Bonden als auch die Lötkontaktflächen für ein Aufbringen von Löthöckern oder Lötbällen freigibt. Diese Lötmaskenschicht unterstützt somit die Strukturierung der Metallschicht, so dass das Lot eines Löthöckers oder Löt balls auf einen begrenzten Bereich der strukturierten Metall schicht begrenzt bleibt und nicht entlang der Leiterbahnen zerfließt. Die Lötmaskenschicht ist eine strukturierte Lack schicht aus Kunststoff, die beim Abdecken des Bondkanals von der Folie im Randbereich teilweise abgedeckt wird.

Ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils mit einem Halbleiterchip, einem Laminat, das Kontaktan schlussflächen, Leiterbahnen und Lötkontaktflächen trägt und Bondkanäle aufweist, welche die Oberfläche des Halbleiter chips freigeben, auf der sich am Bondkanalboden Kontaktflä chen befinden, wobei Bonddrähte die Kontaktflächen in den Bondkanal mit den Kontaktanschlussflächen auf dem Laminat verbinden, weist folgende Verfahrensschritte auf:

- Nach Fertigstellen der Bonddrahtverbindungen: Positio nieren des Folienbandes über dem Bondkanal unter Über lappung der Randbereiche des Bondkanals durch die Rand bereiche des Folienbandes,
- Auflaminieren der Randbereiche des Folienbandes auf die Randbereiche des Bondkanals, so dass der konvex gekrümm te Mittenbereich des Folienbandes den Bondkanal mit den Bonddrähten überwölbt,
- Erwärmen des Folienbandes und Vergießen der Bonddrähte unter Aufschmelzen des Folienbandes im Mittenbereich und
- Abkühlen des Folienbandes in dem Bondkanal.

Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass das Umhüllen der Bonddrahtverbindung in dem Bondkanal durch ein in seinen Dimensionen genau angepasstes Folienband durchgeführt wird, so dass benachbarte Lötkontaktflächen auf dem Laminat nicht von der Vergußmasse benetzt werden und zusätzlich kann der konvex gekrümmte Mittenbereich einerseits so bemessen werden, dass er vor dem Erwärmen des Folienbandes die Bonddrähte überwölbt und somit diese nicht berührt und nach dem Erwärmen des Folienbandes die Bonddrähte vollständig in der Kunst stoffmasse des Folienbandes einbettet. Dabei wird eine Über höhung des Bondkanals sichergestellt, die geringer ist als die Überhöhung durch Lötbälle oder Löthöcker auf den Lötkon taktflächen.

In einem Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird als Lami nat ein poröser Kunststoff verwendet, so dass Luftpolster im Bondkanal beim Aufschmelzen des Folienbandes im Mittenbereich über das poröse Laminat entweichen. Dieses hat den Vorteil, dass keinerlei Luftblasen verbleiben und sich der Mittenbe reich des Folienmaterials vollständig an die Bonddrähte anle gen kann und keinerlei unzulässige Überhöhung des Bondkanals bildet, sondern lediglich eine zulässige minimale Überhöhung zur Abdeckung der Bonddrähte formt.

In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird das Auflaminieren des Folienbandes unter Vakuum durchgeführt. Dieses ist dann von Vorteil, wenn das Laminat selbst kein po röser, sondern ein gasdichter Kunststoff ist, so dass noch vor dem Verschließen des Bondkanals Luftpolster durch Abpum pen in einer Vakuumkammer entfernt werden.

Bei einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird zum Erwärmen des Mittenbereichs des Folienbandes ein Heiz stempel eingesetzt. Dieser Heizstempel kann gezielt den Mit tenbereich stärker aufheizen als den Randbereich, so dass das Material des Mittenbereichs des erfindungsgemäßen Folienban des schmelzflüssig das Volumen des Bondkanals auffüllt, wäh rend der Randbereich auflaminiert wird. Derartige Heizstempel müssen gegenüber der Laminatoberfläche oder gegenüber der Oberfläche der Lötmaskenschicht nicht vollständig abgedichtet sein, da die Grenzen der Kunststoffvergußmasse durch den ge nau definierten Folienrand eingestellt werden, so dass ein derartiger Heizstempel relativ kostengünstig realisiert wer den kann und die Ausrichtung des Heizstempels unkritisch bleibt.

In einem zum Heizstempel alternativen Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird zum Erwärmen des Mittenbereichs des Foli enbandes ein Infrarotstrahler eingesetzt. Ein derartiger In frarotstrahler hat den Vorteil, dass seine Strahlenenergie auf den Mittenbereich projiziert werden kann, ohne das Bau teil mit Hilfswerkzeugen zu berühren, so dass ein Widerlager oder ein Auflager des Bauteils keinen Stempeldruck aufnehmen muss, wie es bei einem Heizstempel erforderlich wäre.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver fahrens sieht vor, dass zum Auflaminieren der Randbereiche des Folienbandes auf die Randbereiche des Bondkanals ein ge scannter Laserstrahl eingesetzt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass das Auflaminieren lokal begrenzt durchge führt werden kann und die Randbereiche des Folienbandes vor dem Mittenbereich und getrennt von dem Mittenbereich auf den Randbereichen des Bondkanals fixiert werden werden können. Dieses Verfahren ist insbesondere vorteilhaft beim Auflami nieren unter Vakuum einsetztbar, da zunächst das Folienband nur positioniert werden muss ohne fixiert zu werden, so dass ein Abpumpen des Luftpolsters im Bondkanalbereich möglich ist und erst nach Evakuieren auch dieses Bereichs das Laminieren mittels gescanntem Laserstrahl erfolgen kann. Nach dem Aufla minieren durch einen gescannten Laserstrahl kann der Mitten bereich des Folienmaterials zum Schmelzen durch einen ge scannten Laserstrahl gebracht werden und somit das Folienbandmaterial die Bonddrahtverbindungen im Bondkanalbereich vollständig einbetten.

Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass im Falle einer Verbundfolie aus Schrumpffolienband als Abdeckband und Folienband nach dem Auflaminieren der Randbe reiche des Schrumpffolienbandes auf die Randbereiche des Bondkanals mittels gescannten Laserstrahl die Verbundfolie erwärmt wird und die Schrumpffolie als Abdeckfolie den aufge schmolzenen Mittenbereich des Folienbandes in den Bondkanal unter Einbetten der Bonddrähte presst. Bei diesem Verfahren wird vorteilhaft die Eigenschaft der Schrumpffolie einge setzt, die bei Erwärmung die geringstmögliche Oberfläche ein nehmen will, die sie aufgrund ihres Memory-Effektes vor dem Einsatz als Abdeckband eingenommen hatte. Somit ist die Schrumpffolie bestrebt, ihre Ausdehnung auf der gekrümmt konvexen Oberfläche des Folienmaterials zu verkürzen, wodurch sie bei Erwärmung das fließfähige Folienmaterial in den Bond kanal presst und damit gleichzeitig eine gegenüber elektroni schen Bauteilen ohne Abdeckfolie erhöhte Betriebstemperatur zuläßt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden BOC(Board-On- Chip)-Gehäuse nach dem Drahtbonden vergossen. Das Vergießen erfolgt so, dass die Bänddrähte vollständig umhüllt sind. Die Vergußhöhe darf nicht zu groß sein, da sonst Konflikte mit dem stand off bzw. der Überhöhung der Lötbälle auftreten. Zu dem wird der Weg beim Verfließen eingeschränkt, zumal mit Vergußmasse verschmutzte Lötkontaktflächen ein Auflöten der Lötbälle behindern würden.

Das Einkapseln der Bonddrähte erfolgt mittels einer Folie oder eines Folienflecken, welche zum einen auf das Umverdrah tungssubstrat auflaminiert werden und zum anderen durch Auf schmelzen des mittleren Teils dieser Folie bzw. des Folien fleckens den Bondkanal oder Bondflecken auffüllen und dadurch Drähte abdecken.

Der Aufbau dieser Folie oder des Folienflecken ist folgender maßen: der Folienflecken besteht aus fließfähigem Material, wie einem Thermoset oder einer Mischung aus Thermoplast und Thermoset bzw. die Folie ist mit einem fließfähigen Material beschichtet, welches durch Temperatureinwirkung - beispiels weise mittels eines speziellen Heizstempels oder eines IR- Strahlers - erwärmt wird, dadurch fließfähig wird und somit in der Lage ist, den Bondkanal aufzufüllen. Vor der Tempera tureinwirkung befindet sich das Folienmaterial in festem Zu stand. Um Blasen im Falle einer Folie zu vermeiden, kann ein poröser Systemträger oder Vakuum angewendet werden. Der Mit telbereich der Folie bzw. des Folienfleckens wird durch spe zielle Formgebung z. B. bei der Herstellung der Folie konvex gekrümmt, so dass dieser Mittelbereich während des Auflami niervorgangs nicht direkt auf den Bonddrähten zu liegen kommt oder diese beschädigt werden. Eine vorgestreckte Folie, die einer Schrumpffolie mit Memory Effekt vergleichbar ist, würde zusätzlich bewirken, dass die Folie bei Temperatureinfluß in den Bondkanal gezogen wird.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils vor einem Einbetten von Bondverbindungen in eine Kunststoffmasse mittels eines Folienbandes einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils mit aufgelegtem Folienband über einem Bondkanal unter Einwirkung von Wärme,

Fig. 3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils nach der Einwirkung von Wärme auf das Folienband,

Fig. 4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils vor einem Einbetten von Bondverbindungen mittels eines Folienbandes einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils mit aufgelegtem Verbundfo lienband über dem Bondkanal unter Einwirkung von Wärme und Schrumpfungseffekten,

Fig. 6 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils nach der Einwirkung von Wärme auf das Folienband.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Bauteil 1 vor einem Einbet ten von Bondverbindungen 14 in eine Kunststoffmasse 29 mit tels eines Folienbandes 11 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2 einen Chip, die Bezugsziffer 3 Kontaktflächen, die Bezugsziffer 4 einen Bondkanal, die Bezugsziffer 5 ein Laminat für eine Um verdrahtung mit Kontaktflächen 6, Leiterbahnen 7 und Lötkon taktflächen 8. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet in Fig. 1 eine aktive Oberfläche des Chips 2, die Bezugsziffer 10 bezeichnet Bonddrähte und die Ziffern 12 und 13 bezeichnen Randbereiche des Bondkanals 4.

Die Bondverbindungen 14 reichen von den Kontaktflächen 3 auf der aktiven Oberfläche 9 des Chips 2 am Bondkanalboden 26 bis zur Oberfläche des Laminats 5 mit Kontaktanschlussflächen 6 für die Bondverbindungen 14. Das Folienband 11 wölbt sich nach dem Auflegen auf das elektronische Bauteil 1 über den Bondkanal 4 und stützt sich auf den Bondkanalrandbereichen 12 und 13 ab. Dabei sind die Randbereiche des Folienbandes 15 und 16, die auf den Randbereichen 12 und 13 des Bondkanals 13 liegen, dünner als der Mittenbereich 17 der Folie, die im Mittenbereich neben der Auswölbung 18 gleichzeitig eine Ver dickung 19 aufweist.

Aufgrund der Verdickung 19 weist das Folienband 11 im Mitten bereich 17 eine konvex gekrümmte äußere Konturlinie 20 und eine konvex gekrümmte innere Konturlinie 21 mit geringerer Krümmung als die äußere Konturlinie 20 vom Bondkanal 4 aus gesehen auf. Das Laminat 5 ist mit Hilfe einer Klebstoff schicht 30 unmittelbar auf die aktive Oberfläche 9 des Chips 2 mit seiner isolierenden Schicht 31 geklebt. Die metallische Schicht 32 des Laminats 5 weist in unmittelbarer Nachbar schaft zum Bondkanal 4 freiliegende Kontaktanschlussflächen 6 zur Aufnahme der Bondverbindung 14 auf und ist für eine Um verdrahtung in Leiterbahnen 7 strukturiert. Diese Leiterbah nen 7 führen zu auf der Laminatschicht 5 verteilten freilie genden Lötkontaktflächen 8.

Eine auf der metallischen Schicht 32 angeordnete Lötmasken schicht 27 läßt von der strukturierten metallischen Schicht 32 lediglich die Lötkontaktflächen 8 und die Kontaktan schlussflächen 6 frei, so dass ein Bonddraht 10 von der akti ven Oberfläche 9 des Halbleiterchips 2 am Kanalboden 26 des Bondkanals zu einer Kontaktanschlussfläche 6 der metallischen Schicht 32 geführt werden kann. Der Bondkanal kann auch aus einzelnen in die Laminatschicht 5 eingebrachten Bondflecken bestehen, über die sich ein kurzer Abschnitt eines Folienban des 11 wie in Fig. 1 dargestellt wölben kann.

Sind mehrere Bondverbindungen 14 in einer Reihe in einem Bondkanal 4 eines elektronischen Bauteils 1 angeordnet, so wird ein entsprechend längerer Abschnitt des Folienbandes 11 über den Bondkanal gewölbt. Somit hat das Folienband 11 den Vorteil, dass es an jede Größe eines Bondfleckens in einer Laminatschicht 5 angepasst werden kann. Zur Fixierung der Randbereiche 15 und 16 des Folienbandes 11 auf den Randberei chen 12, 13 des Bondkanals können diese durch lokale Erwär mung auf die Lötmaskenschicht 27 laminiert werden. Eine ande re Möglichkeit zur Fixierung der Randbereiche von Folienband und Bondkanal besteht darin, dass das Folienband aufgeklebt wird. Schließlich ist es auch möglich, das Folienband ledig lich aufzulegen und einer Wärmebehandlung auszusetzen.

Fig. 2 zeigt ein elektronisches Bauteil 1 mit aufgelegtem Folienband 11 über einem Bondkanal 4 unter Einwirkung von Wärme in Pfeilrichtung W. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen in Fig. 2 ge kennzeichnet. Unter Einwirkung der Wärme in Pfeilrichtung W wird insbesondere der Mittenbereich mit seiner Verdickung schmelzflüssig, während sich die auf den Randbereichen 12, 13 des Bondkanals abstützenden Randbereiche 15 und 16 des Foli enbandes durch den kühlen Chip und das weniger stark aufge heizte Laminat ihre Form im wesentlichen beibehalten, so dass lediglich der sich über den Bondkanal wölbende Dom aus dem Mittenbereich des Folienbandes 11 zusammenbricht und schmelz flüssig die Bondverbindungen 14 einbettet und die Oberflächen des Bondkanals sowie die Kontaktanschlussflächen der Laminat schicht 5 benetzt.

Dazu wird die Verdickung des Mittenbereichs 17 des Folienban des 11 derart gewählt, dass die Bondverbindungen 14 vollstän dig mit Kunststoffmasse bedeckt sind, jedoch in einer minima len Überhöhung gegenüber der Oberfläche der Lötmaskenschicht 27. Bei nachfolgendem Aufbringen von Löthöckern oder Lötbäl len auf die Lötkontaktflächen 8 weisen diese Löthöcker und Lötbälle eine wesentlich größere Überhöhung auf als die Über höhung der die Bonddrähte einbettenden Kunststoffmasse 29 im Bondkanal 4.

Verbunden mit diesem Einfließen der Kunststoffmasse in den Bondkanal 4 ist eine Verringerung der konvexen Außenkrümmung 20 des Folienbandes 11. Das Anlegen der Kunststoffmasse an die unter dem Folienband angeordneten Oberflächen kann durch Absaugen in Pfeilrichtung A, wie es in Fig. 2 gezeigt wird, unterstützt werden. Dazu besteht die Isolierschicht 31 des Laminats 5 aus einem porösen Kunststoff mit offenen Poren. Bei Verwendung von Laminaten 5 mit geschlossenen Poren oder aus nicht porösem Kunststoff wird das Bauelement vor dem Auflaminieren oder Aufkleben des Folienbandes 11 über dem Bondkanal in einer Vakuumkammer untergebracht, so dass sich unterhalb des Folienbandes 11 kein Gaspolster ausbilden kann. Darüber hinaus hat die Verbringung des elektronischen Bau teils 1 mit aufliegendem Folienband 11 in eine Vakuumkammer den Vorteil, dass vor und beim Erwärmen des Folienbandes 11 die Oberflächen vakuumgetrocknet werden können, so dass eine intensive Benetzung der Kunststoffmasse 4 an den zu vergie ßenden Oberflächen auftritt.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils 1 nach der Einwirkung von Wärme auf das Folienband 11. Komponenten der Fig. 3, die gleiche Funk tionen erfüllen wie in den Fig. 1 und 2, sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht erneut erläu tert. Ein derart hergestelltes elektronisches Bauteil 1 hat den Vorteil, dass ein durch die Dimensionen des Folienbandes 11 eng begrenzter Bereich mit Kunststoffmasse 29 vergossen ist. Die Kunststoffmasse zeigt eine Überhöhung h, die wesent lich geringer als die Überhöhung (nicht gezeigt) der Löthöc ker oder der Lötbälle ist, so dass ein zuverlässiger Zugriff zu den Außenkontaktanschlüssen des elektronischen Bauelteils 1 gewährleistet ist.

Das Folienband 11 ermöglicht somit, dass das elektronische Bauteil 1 im Bereich des Bondkanals 4 mit einer relativ fla chen bis schwach konvex gekrümmten Außenkonturlinie 20 in der Querschnittsansicht abgedeckt ist. Lediglich ein präzise be grenzter und genau definierter Randbereich um den Bondkanal 4 herum wird mit deutlichem Abstand a zu den Lötkontaktflächen 8 mit Kunststoffmasse 29 bedeckt, was aufgrund der hohen räumlichen Präzision des Kunststoffbandes 11 noch am Fertig produkt mit Anschlußkontakthöckern oder Anschlußkontaktbällen und dazwischen angeordnetem mit Folienband 11 abgedeckten Bondkanal 4 erkennbar ist.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils 1 vor einem Einbetten von Bondverbin dungen 14 mittels eines Verbundfolienbandes 22. In Fig. 4 werden gleiche Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht näher erläutert. Das Verbundfolienband 22 besteht aus einem äußeren Abdeckband 23 von gleichmäßiger Dicke und einem Folienband 11, das eine Verdickung und Auswölbung im Mitten bereich aufweist. Das Abdeckband 23 ist in diesem Ausfüh rungsbeispiel ein Schrumpffolienband 28.

Ein derartiges Schrumpffolienband 28 versucht aufgrund eines Memory-Effektes seine Ausdehnungen bei Wärmeeinwirkung zu verkürzen und übt dabei in der Ausführungsform nach Fig. 4 einen Druck auf das mit dem Schrumpffolienband 28 verbundene Folienband 11 aus, so dass in schmelzflüssigem Zustand des Folienbandes 11 die entstehende Kunststoffmasse in den Bond kanal 4 gedrückt wird.

Fig. 4 zeigt lediglich das Auflegen des Verbundfolienbandes 22 auf den Bereich des Bondkanals. Dabei wird ein definierter Abstand a zu den freiliegenden Lötkontaktflächen 8 eingehal ten. In den Randbereichen 24 und 25 des Verbundfolienbandes 22 besteht dieses in dieser Ausführungsform nur aus dem Mate rial des Abdeckbandes 23, so dass die Randbereiche 24 und 25 des Abdeckbandes 23 unmittelbar auf der Lötmaskenschicht 27 laminiert sind. Das Verbundfolienband 22 ist ähnlich wie in Fig. 1 über dem Bondkanal 4 domartig angeordnet.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils 1 mit aufgelegtem Verbundfolienband 22 über dem Bondkanal 4 unter Einwirkung von Wärme in Pfeil richtung W und Schrumpfungseffekten in Pfeilrichtung S. Die Wärme wirkt dabei relativ gleichmäßig auf die Oberfläche des Verbundfolienbandes 22 ein. Dabei wird das Abdeckband 23, das in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Schrumpffolienband 28 besteht, nicht schmelzflüssig, sondern schrumpft lediglich, während die Kunststoffmasse 29 des Folienbandes 11 schmelz flüssig wird. Somit wird die schmelzflüssige Kunststoffmasse 29 mittels des erwärmten Schrumpffolienbandes 28 in den Bondkanal 4 gedrückt und benetzt gleichzeitig die Oberflächen des Bondkanals, wobei die Bondverbindungen 14 vollständig in Kunststoffmasse 29 eingebettet werden.

Dieses Einbetten der Bonddrähte 10 und das Ausgießen des Bondkanals 4 kann durch ein Evakuieren in Pfeilrichtung A un terstützt werden. Ein derartiges Evakuieren oder Absaugen des Gaspolsters im Bondkanal 4 kann jedoch nicht über das Chip 2 erfolgen, sondern ist dann möglich, wenn das Laminat 5 als seine isolierende Schicht 31 einen offenporigen Kunststoff verwendet. Bei einem gasdichten Laminat 5 wird vorzugsweise in einer Vakuumkammer dafür gesorgt, dass kein Gaspolster zwischen der aufgelegten Verbundfolie 22 und dem Bondkanal 4 vorhanden ist.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines elektronischen Bauteils 1 nach der Einwirkung von Wärme auf das Verbundfolienband 22. Komponenten der Fig. 6 mit glei chen Funktionen wie in den Fig. 4 und 5 werden mit glei chen Bezugszeichen bezeichnet und nicht erneut erläutert. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Bondkanal 4 zusätzlich zu der Kunst stoffmasse, welche die Bonddrähte einbettet und die Oberflä chen des Bondkanals 4 benetzt, von einem Abdeckband 22 abge deckt. Dieses Abdeckband läßt in dieser Ausführungsform der Erfindung höhere Betriebstemperaturen zu als es das erste Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ermöglicht. Ferner ist mit diesem Abdeckband 23 sichergestellt, dass die Randbereiche 24, 25 der Verbundfolie 22 auf keinen Fall sich durch Wärme einwirkung verändern in der Weise, dass sie die Lötkontakt flächen 8 verschmutzen. Vielmehr kann sich der Abstand a zu den Lötkontaktflächen noch durch den Schrumpfeffekt geringfü gig vergrößern, falls die Adhesion zwischen Lötmaskenschicht 27 und Abdeckband 22 eine Verschiebung im erwärmten Zustand zulässt. Eine minimale Überhöhung h der Bondkanalabdeckung ist durch die Überhöhung der Bonddrahtverbindung 14 plus der Dicke des Abdeckbandes 23 gegeben. Die Überhöhung h wird so bemessen, dass sie in jedem Fall geringer ist als die Überhöhung durch die auf den Lötkontaktflächen 8 zu positionieren den Außenanschlußhöcker oder Außenanschlußbälle des elektro nischen Bauteils 1.

Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ge genüber der ersten Ausführungsform der Erfindung liegt im we sentlichen darin, dass höhere Betriebstemperaturen für ein derartig gestaltetes elektronisches Bauteil 1 zugelassen wer den können, da die Kunststoffmasse im Bondkanal durch das hö herschmelzende Schrumpffolienband 28 noch in Position gehal ten wird, wenn bereits die Kunststoffmasse 29 selbst in fließfähiger Form vorliegt.

Die obigen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 6 dienen der Erläuterung der Erfindung und begrenzen nicht den durch die Ansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung.

Bezugszeichenliste

1

elektronisches Bauteil

2

Chip

3

Kontaktflächen

4

Bondkanal

5

Laminat

6

Kontaktanschlussflächen

7

Leiterbahnen

8

Lötkontaktflächen

9

aktive Oberfläche des Chips

10

Bonddrähte

11

Folienband

12

,

13

Randbereiche des Bondkanals

14

Bonddrahtverbindungen

15

,

16

Randbereiche des Folienbandes

17

Mittenbereich des Folienbandes

18

Auswölbung des Folienbandes

19

Verdickung des Folienbandes

20

,

21

konvex gekrümmte Konturlinien des Folienbandes

22

Verbundfolienband

23

Abdeckband

24

,

25

Randbereiche des Abdeckbandes

26

Kanalboden

27

Lötmaskenschicht

28

Schrumpffolienband

29

Kunststoffmasse

30

Klebstoffschicht

31

isolierende Schicht des Laminats

32

metallische Schicht des Laminats

Claims

1. Elektronisches Bauteil mit einem Chip (2) mit Kontakt flächen (3) entlang einem Bondkanal (4) oder in Bond flecken und mit einem Laminat (5), das Kontaktanschluß flächen 6, Leiterbahnen (7) und Lötkontaktflächen (8) trägt und den Bondkanal (4) bzw. die Bondflecken umgibt und auf der aktiven Oberfläche (9) des Chips (2) ange ordnet ist, wobei die Kontaktflächen (3) mit den Kontak tanschlußflächen (6) über Bonddrähte (10) verbunden sind, und wobei die Bonddrähte mittels eines fließfähi gen Folienbandes (11) oder mittels fließfähiger Folien flecken, welche die Randbereiche (12, 13) des Bondkanals (4) bzw. der Bondflecken überlappen, von Vergußmasse im Bondkanal (4) umgeben sind.

2. Folienband zum Abdecken von Bonddrahtverbindungen (14) eines Bondkanals (4) oder auf Bondflecken von elektroni schen Bauteilen (1), wobei das Folienband (11) minde stens zwei vorgeformte einander gegenüberliegende Rand bereiche (15, 16), welche die Randbereiche des Bondka nals (12, 13) bzw. der Bondflecken überlappend abdecken aufweist, und wobei das Folienband (11) einen dazwischen liegenden vorgeformten Mittenbereich (17) aufweist, der eine Auswölbung (18) und Verdickung (19) aufweist und der im Querschnitt zwei konvex gekrümmte Konturlinien (20, 21) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienband (11) ein Verbundband (22) aus einem Foli enband (11) mit unterschiedlicher Dicke über dem Quer schnitt nach Anspruch (2) und einem Abdeckband (23) von gleichförmiger Dicke ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckband (23) aus einem Schrumpfmaterial herge stellt ist und die Randbereiche des Abdeckbandes (24, 25) auf den Randbereichen (12, 13) des Bondkanals (4) adhäsiv befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdickung (19) in einem Mittenbereich (17) des Fo liebandes (11) dem Bondkanalvolumen angepaßt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegende Randbereiche (15, 16) des Folienbandes (11), welche die Randbereiche des Bondkanals (12, 13) überlappen, gasdicht mit den Randbereiche des Bondkanals (12, 13) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließfähigkeit des Folienbandes (11) bei einer Schwellentemperatur einsetzt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der maximalen Dicke in einem Mittenbereich (17) des Folienbandes (11) zu der Dicke in Randbereichen (15, 16) 3 : 1 ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der maximalen Dicke in einem Mittenbereich (17) des Folienbandes (11) zu der Dicke in Randbereichen (15, 16) 5 : 1 ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine konvexe Krümmung (20, 21) des Folienbandes (11) im Mittenbereich (17) seines Querschnitts größer ist als eine Überhöhung der Bond-Drahtverbindung (14) über den Bondkanal (4) hinaus.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein bondkanalbildendes Laminat (5) einen porösen Kunst stoff aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein bondkanalbildendes Laminat (5) aus gasdichtem Kunst stoff aufgebaut ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bondkanal (4) an seinem Kanalboden (26) Kontaktflä chen (3) eines Halbleiterchips (2) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bondkanalbildende Laminat (5) auf seiner dem Folien band (11) zugewandten Oberfläche Kontaktanschlussflächen (6), Leiterbahnen (7) und Lötkontaktflächen (8) auf weist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das bondkanalbildende Laminat (5) auf seiner dem Folien band (11) zugewandten Oberfläche eine Lötmaskenschicht (27) aufweist, die teilweise die Leiterbahnen (7) ab deckt und sowohl die Kontaktanschlußflächen (6) für ein Bonden als auch die Lötkontaktflächen (8) für ein Auf bringen von Löthöckern oder Lötbällen freigibt.

16. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteils (1) mit einem Halbleiterchip (2), einem Laminat (5), das Kontaktanschlußflächen (6), Leiterbahnen (7) und Lötkon taktflächen (8) trägt und Bondkanäle (4) oder Bondflec ken aufweist, welche die Oberfläche des Halbleiterchips (2) freigeben, auf der sich am Bondboden (26) Kontakt flächen (3) befinden, wobei Bonddrähte (10) die Kontakt flächen (3) in dem Bondkanal (4) bzw. den Bondflecken mit den Kontaktanschlußflächen (6) auf dem Laminat (5) verbinden, wobei das Verfahren folgende Verfahrens schritte aufweist:

- nach Fertigstellen der Bonddrahtverbindungen, Posi tionieren eines Folienbandes (11) über dem Bondka nal (4) bzw. den Bondflecken unter Überlappung von Randbereichen des Bondkanals (12, 13) bzw. der Bondflecken durch Randbereiche des Folienbandes (15, 16),
- Auflaminieren der Randbereiche (15, 16) des Folien bandes (11) auf die Randbereiche (12, 13) des Bond kanals (4) bzw. der Bondflecken, so daß ein konvex gekrümmter Mittenbereich (17) des Folienbandes (11) den Bondkanal (4) bzw. die Bondflecken mit den Bonddrähten (10) überwölbt,
- Erwärmen des Folienbandes (11) und Vergießen der Bonddrähte (10) unter Aufschmelzen des Folienbandes (11) im Mittenbereich (17), auf eine Fließtempera tur des Folienbandes (11) und
- Abkühlen des Folienbandes (11) in dem Bondkanal (4) bzw. in den Bondflecken.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Laminat (5) verwendet wird, über das Luft polster im Bondkanal (4) bzw. in den Bondflecken beim Erweichen des Folienbandes (11) im Mittenbereich (17) entweichen.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflaminieren des Folienbandes (11) unter Vakuum durchgeführt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Mittenbereichs (17) des Folienbandes (11) ein Heizstempel eingesetzt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Mittenbereichs (17) des Folienbandes (11) ein Infrarotstrahler eingesetzt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auflaminieren der Randbereiche des Folienbandes (15, 16) auf die Randbereiche des Bondkanals (4) bzw. der Bondflecken ein gescannter Laserstrahl eingesetzt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Verbundfolie (22) aus Schrumpffolienband (28) als Abdeckband (23) und Folienband (11) nach dem Auflaminieren der Randbereiche des Schrumpffolienbandes (28) auf die Randbereiche (12, 13) des Bondkanals (4) mittels gescanntem Laserstrahl die Verbundfolie (22) er wärmt wird und die Schrumpffolie (28) als Abdeckfolie (23) den erweichten fließfähigen Mittenbereich des Foli enbandes (11) in den Bondkanal (4) unter Einbetten der Bonddrähte (10) presst.