DE19908474C2 - Verfahren zur Montage eines Halbleiterchips auf einer Tragschicht - Google Patents

Verfahren zur Montage eines Halbleiterchips auf einer Tragschicht

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Halb­ leiterchips auf einer Tragschicht.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Halbleiterchips auf ei­ ner Tragschicht zu montieren. Bei der dabei durchgeführten Encapsulation werden Chip-Size-Packages bzw. Chips-Scale- Packages wie beispielsweise µBGA oder allgemein FBGA herge­ stellt. Dazu wird zwischen einer als Interposer ausgebildeten Tragschicht und einem Chip bzw. Halbleiterchip ein Encapsu­ lant eingebracht, das Eigenschaften eines Füllmaterials und Hafteigenschaften aufweisen kann. Übrige Bereiche des Chips werden vorzugsweise freigelassen, so daß sich leicht handhab­ bare und gut kontaktierbare Halbleiterchips bereitstellen lassen. Der bekannte Dispensiervorgang wird dabei vorzugswei­ se so durchgeführt, daß Blasen oder sonstige Lufteinschlüsse bzw. Voids im Encapsulant zwischen Interposer und Chip ver­ mieden werden, da diese die Zuverlässigkeit des Packages er­ heblich beeinträchtigen können.
Aus der WO 97/27624 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Chip in eine Kavität eingebracht wird und durch die Zufuhr einer Preßmasse umhüllt wird. Die Kavität weist eine Aus­ trittsöffnung auf, damit die vollständige Umschließung ohne Blasenbildung erfolgt. Da mit dem vorgeschlagenen Verfahren jedoch Fließwege mit unterschiedlichen Fließwiderständen ent­ stehen, kommt es trotzdem zu Lufteinschlüssen, so daß die Blasenbildung nicht wirklich verhindert ist.
Aus der DE 197 29 073 A1 ist es bekannt einen Chip, der auf ei­ nem Träger angeordnet ist, mit einem Füllstoff zwischen Trä­ ger und Chip zu versehen. Dabei wird der Chip mit dem Füll­ stoff umgeben. In einem zentralen Bereich des Trägers ist ei­ ne Öffnung vorgesehen, über die mittels Unterdruck der Füll­ stoff unter den Chip gesaugt wird. Auch hier liegen wieder unterschiedliche Fließwege vor, so daß das Einschließen von Luftblasen nicht sicher verhindert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage eines Halbleiterchips auf einer Tragschicht vorzuse­ hen, mit dem Packages bereitgestellt werden, die stets zuver­ lässig arbeiten.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Anders als bei Verfahren, bei denen ein Vakuumdispenser ein­ gesetzt wird, um das Volumen zwischen Halbleiterchip und Tragschicht mit dem Füllmaterial auszufüllen, wird gemäß der Erfindung Füllmaterial in dem Bereich zwischen Halbleiterchip und Tragschicht strömungsartig bewegt, so daß Luftblasen zu­ sammen mit der Strömung des Füllmaterials zwischen dem Halb­ leiterchip und der Tragschicht hindurch bewegt werden, bis im Bereich zwischen Halbleiterchip und Tragschicht blasenfreies Füllmaterial vorliegt.
Anders als bei Verfahren wie beispielsweise bei µBGA, bei de­ nen ein Vakuumdispenser eingesetzt wird, um das Volumen zwi­ schen Chip und Interposer mit dem Encapsulant blasenfrei bzw. voidfree auszufüllen, und bei denen die komplette Dispensvor­ richtung sowie ein Trägerstreifen mit Chips in einer Vakuum­ kammer untergebracht werden müssen, sind gemäß der Erfindung komplizierte Vorrichtungen nicht mehr notwendig. Aufgrund des Erzeugens einer Strömung ist es nämlich nicht mehr notwendig, das Dispensen des Encapsulants unter Vakuum durchzuführen. Dies war notwendig, damit sich zwischen Interposer und Chip keine Luft mehr befindet, die durch das Encapsulant einge­ schlossen werden könnte.
Gemäß der Erfindung ergibt sich durch das Ausbilden einer Saugvorrichtung der Vorteil, daß das Füllmaterial auf einfa­ che Weise beispielsweise mit einer Dispensernadel bereitge­ stellt werden kann. Irgendwelche Druckanschlüsse für das Zu­ führen des Füllmaterials sind dann nicht notwendig.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist dabei, daß zum Befördern des Füllmaterials zwischen Halbleiterchip und Tragschicht we­ nigstens ein Kanal für den Fluß des Füllmaterials ausgebildet ist. Dadurch wird eine definierte Strömung des Füllmaterials erreicht, wodurch ein blasenfreies Befüllen des Zwischenraums zwischen Halbleiterchip und Tragschicht begünstigt wird.
Die dazu vorgesehenen Kanäle werden jeweils durch Dichtstege zwischen zwei gegenüberliegenden Randabschnitten des Halblei­ terchips gebildet, die jeweils für die Zufuhr des Füllmateri­ als und für die Abfuhr des Füllmaterials vorgesehen sind. Dies erweist sich als vorteilhaft, weil Randabschnitte des Halbleiterchips besonders einfach zugänglich sind. Dadurch wird eine einfache Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung für das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Darstellung eines Trägertapes,
Fig. 2 zeigt eine räumliche Darstellung des Trägertapes aus Fig. 1 mit einem über dem Trägertape angeord­ neten Chip,
Fig. 3 zeigt das Trägertape mit dem Chip aus Fig. 2 mit einer über dem Trägertape angeordneten Vakuumhaube,
Fig. 4 zeigt das Trägertape, den Chip und die Vakuumhaube aus Fig. 3 in zusammengesetzten Zustand und
Fig. 5 zeigt das Trägertape, das Chip und die Vakuumhaube aus Fig. 4 im Querschnitt bei der Verwendung in einem Prozess zur Herstellung eines Chip-Size- Packages.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägertapes 1, auf dem ein Befestigungsbereich 2 zur Befestigung eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Chips vorgesehen ist. Das Trä­ gertape 1 ist aus Polymer gefertigt, wobei der Befestigungs­ bereich 2 als im wesentlichen rechteckiger Abschnitt auf dem Trägertape 1 ausgeformt ist.
Entlang zweier Längsseiten des Befestigungsbereichs 2 ist je ein Dichtsteg 3 aus elastischem Polymer vorgesehen. Zwischen den Dichtstegen 3 sind eine Vielzahl von Spacerbumps 4 aus Polymermaterial angeordnet. In der Mitte des Befestigungsbe­ reichs 2 ist ein Führungsdurchbruch 5 als länglicher Schlitz eingebracht, der parallel zu den Dichtstegen 3 verläuft.
Fig. 2 zeigt das Trägertape 1 aus Fig. 1 mit einem über dem Befestigungsbereich 2 vorgesehenen Chip 6. Der Chip 6 wird dabei entlang von Bewegungspfeilen 7, von denen in dieser An­ sicht nur einer mit einer Bezugsziffer versehen ist, auf das Trägertape 1 aufgesetzt, so daß er den Raum innerhalb des Be­ festigungsbereichs 2 ausfüllt.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägertapes 1 mit dem Chip 6 aus Fig. 2 in aufgesetztem Zustand auf dem Befestigungsbereich 2. In einem Bereich oberhalb des Chips 6 ist dabei ein Abschnitt einer Vakuumhaube 8 angeordnet, die zum Aufsetzen auf den Chip 6 und auf das Trägertape 1 be­ stimmt ist. Die Vakuumhaube 8 hat dabei im Querschnitt eine quadratische Form, wobei sie im Inneren mit einem Ansaugab­ schnitt 9 versehen ist, durch den Luft ansaugbar ist. An ei­ ner Außenseite ist die Vakuumhaube 8 dabei mit einem rechtec­ kigen Chipausschnitt 10 versehen, der sich von der Unterseite des Ansaugabschnitts 9 aus nach oben erstreckt. Die Vakuum­ haube 8 wird entlang von Bewegungspfeilen 11 auf den Chip 6 und auf das Trägertape 1 aufgesetzt, wobei von den Bewegungs­ pfeilen 11 in dieser Ansicht nur einer mit einer Bezugsziffer versehen ist.
Fig. 4 zeigt das Trägertape 1, den Chip 6 und die Vakuumhau­ be 8 aus Fig. 3 in zusammengesetztem Zustand. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, schließt die Unterseite der Vakuumhaube 8 dicht mit dem Trägertape 1 und mit dem Um­ riß des vom Trägertape 1 abstehenden Chips 6 ab. Dabei ist der Chip 6 vollständig im Chipausschnitt 10 aufgenommen.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch das Trägertape 1, den Chip 6 und die Vakuumhaube 8 aus Fig. 4 in einem Schritt bei der Fertigstellung eines erfindungsgemäßen Chip-Size- Packages.
Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, wird durch die Spacerbumps 4 ein Kanal zwischen dem Chip 6 und dem Trägerta­ pe 1 freigehalten, der durch die in dieser Ansicht nicht ge­ zeigten Dichtstege 3 seitlich begrenzt wird. Sofern durch den Ansaugabschnitt 9 Luft angesaugt wird, was durch den in Fig. 5 eingezeichneten Luftpfeil 12 veranschaulicht wird, dann entsteht im Inneren des so gebildeten Kanals ein Unterdruck.
Wie man in Fig. 5 besonders gut sieht, ist an einem Randab­ schnitt 13 des Chips 6 eine Dispensingnadel 14 angeordnet, aus der ein flüssiges Encapsulant 15 austritt, so daß es im Randabschnitt 13 in dem Bereich zwischen Chip 6 und Trägerta­ pe 1 eintreten kann. Aufgrund der Strömung in dem Kanal zwi­ schen Chip 6 und Trägertape 1 wird das Encapsulant 15 einge­ saugt und umgibt zwischen den Dichtstegen 3 die Spacer­ bumps 4. Nach vollständigem Einsaugen des Encapsulants 15 in dem Bereich zwischen Chip 6 und Trägertape 1 härtet das En­ capsulant 15 aus und stellt eine feste Verbindung zwischen Chip 6 und Trägertape 1 her. Zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist dabei eine Gegenhalterplatte 16 vorge­ sehen, auf der das Trägertape 1 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste
1
Trägertape
2
Befestigungsbereich
3
Dichtsteg
4
Spacerbump
5
Führungsdurchbruch
6
Chip
7
Bewegungspfeil
8
Vakuumhaube
9
Ansaugabschnitt
10
Chipabschnitt
11
Bewegungspfeil
12
Luftpfeil
13
Randabschnitt
14
Dispensingnadel
15
Encapsulant
16
Gegenhalterplatte

Claims (4)

1. Verfahren zur Montage eines Halbleiterchips (6) auf einer Tragschicht (1), wobei zwischen dem Halbleiterchip (6) und der Tragschicht (1) Füllmaterial (3, 4, 15) eingebracht wird, mit den Schritten:
  • a) Aufsetzen eines Halbleiterchips (6) auf Dichtstege (3), die auf einer Tragschicht (1) derart vorgesehen sind, daß durch diese Dichtstege (3) ein Kanal zwischen zwei gegenüberliegenden Randabschnitten des Halbleiterchips für das Füllmaterial (15) gebildet wird,
  • b) Aufbringen des Füllmaterials (15) auf einem der zwei gegenüberliegenden Randabschnitten (13) des Halbleiterchips (6),
  • c) Aufsetzen einer Saughaube (8) und Anwenden von Unterdruck auf den Kanal am von Füllmaterial noch freien Randabschnitt des Halbleiterchips (6),
  • d) Befördern des Füllmaterials (15) von dem einen Randabschnitt (13) zum gegenüberliegenden Randabschnitt des Halbleiterchips (6)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Füllmaterial (4) als Abstandselement linienförmig vor dem Aufsetzen des Halbleiterchips (6) aufgebracht wird, und zwar auf eine der Tragschicht zuzuwendende Seite des Halbleiterchips und/oder auf eine dem Halbleiterchip zuzuwendende Seite der Tragschicht.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial mit einem Druckverfahren, insbesondere mit einem Schablonendruckverfahren aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbringen von Füllmaterial (15) zwischen Halbleiterchip (6) und Tragschicht (1) eine Dispensingnadel (14) verwendet wird.
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