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