DE3305952A1 - Verfahren zum anbringen einer platte mit integrierter schaltung auf einem substrat - Google Patents
Verfahren zum anbringen einer platte mit integrierter schaltung auf einem substratInfo
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Description
Verfahren zum Anbringen einer Platte mit integrierter Schaltung auf einem
Substrat
Die Erfindung betrifft die Anbringung einer Platte mit einer integrierten Schaltung bzw.
einer IC-Platte, von der eine der Flächen mit einer Reihe von Kontaktklötzen oder "Perlen"
versehen ist, auf einem Substrat, welches Leiterbahnen aufweist, deren Enden Verbindungsbereiche
bilden, die in einer Anordnung angebracht sind, welche der der Kontaktklötze der
Platte entspricht.
Das bisher allgemein verwendete Verfahren für eine solche Anbringung, bei welcher die Verbindung
zwischen den Kontaktklötzen der Platte und den Bahnen des Substrats direkt ohne Verwendung
von Drähten oder Verbindungslaschen erfolgt, ist das Löten durchThermokompression.
Bei diesem Verfahren wird die Platte auf dem Substrat so positioniert, daß ihre Kontakte auf
vden Verbindungsbereichen der Leiterbahnen aufliegen,
Die Verbindung erfolgt dann durch gleichzeitige Einwirkung eines mechanischen Drucks, der auf die
Platte in Richtung des Substrats ausgeübt wird, und von Wärme. Die Verschweißung bzw. Verlötung
erfolgt durch wechselseitige Diffusion des Materials, mit dem vorher die Kontakte und die
Verbindungsbereiche überzogen worden sind und welches meistens aus Gold besteht.
Außer dem Nachteil, daß die Kontakte und die Verbindungsbereiche mit einem Edelmetall überzogen
werden müssen, und außer dem Nachteil, daß die Platte auf dem Substrat vor der Thermokompression
sehr genau positioniert werden muß, ergeben sich bei diesem Verfahren Schwierigkeiten
dadurch, daß auf die Platte ein Druck ausgeübt werden muß. Dieser Druck muß für die Gewährleistung
einer guten Verbindung zwischen dem zu verlötenden Flächen ausreichen, wobei jedoch
gleichzeitig sichergestellt sein muß, daß eine solche gute Verbindung auf dem Niveau aller
Kontaktperlen besteht, und zwar trotz möglicher Änderungen in der Höhe dieser Kontakte, oder in
der Stärke oder auch in der Ebenheit der Leiterbahnen des Substrats, die anschließend durch die
unterschiedlichen Verformungen dieser Oberflächen absorbiert werden. Diese auf die Kontakte, die
Leiterbahnen oder das Substrat ausgeübten Beanspruchungen bringen die Gefahr mit sich, daß
Schaden an einzelnen dieser Bauteile auftreten oder auch daß die Haftung anderer benachbarter
Elemente auf dem Substrat beeinträchtigt wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Verfahren der Anbringung
von Platten so auszubilden, daß sie auf einem Substrat angelötet werden können, ohne daß es
erforderlich ist, die Klötze bzw. Perlen zu beschichten, die Platten auf dem Substrat sehr genau
zu positionieren oder die geringste Beanspruchung auf sie auszuüben.
Diese Aufgabe wird mit dem im Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst. Die Unteransprüche
beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß Verlötungen mit Zinn - Blei trotz der
geringen Abmessungen der Platten und der Kontaktklötze bzw. -perlen ausgeführt werden können,
wobei zusätzlich die Substratanordnung vor Feuchtigkeit, Staub und dergleichen durch die
Schicht aus isolierender Substanz geschützt ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 bis 5 zeigen im Schnitt eine Platte und ein Substrat während der Ausführung der verschiedenen
Verfahrensstufen.
In Fig. 1 ist eine Platte 1 mit einer integrierten Schaltung gezeigt, welche Kontaktklötze 2 aufweist.
Beispielsweise können zehn Kontaktklötze vorgesehen sein, deren Höhe etwa 22 μΐη beträgt. Die
Platte 1 wird auf ein Substrat 3 aufgebracht, welche Leiterbahnen 4 aufweist, beispielsweise aus
Kupfer, an deren Enden Verbindungsbereiche 5 vorgesehen sind.
Für das Anbringen der Platte wird zunächst das Substrat in einer Schicht 6 aus isolierender Substanz
überzogen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, jedoch mit Ausnahme von Fenstern 7, was aus Fig.
3 zu ersehen ist, die im gleichen Muster bzw. in
Copy
— ~ι —
der gleichen Anordnung vorgesehen sind, wie die Kontaktklötze der Platte, so daß die Verbindungsbereiche 5 frei bzw. ausgespart bleiben. Diese
Schicht kann dadurch erhalten werden, daß auf der ganzen Oberfläche des Substrats 3 ein lichtempfindlicher
Expoxydharz (Ciba Lack Probimer
52) aufgetragen wird, daß dann die Schicht teilweise isoliert wird und anschließend in die
Schicht an der Stelle der Fenster chemisch geätzt wird. Die Stärke der isolierenden Schicht
6 liegt wenigstens in der Nähe der Verbindungsbereiche 5 in der Größenordnung von 20 μΐη. Die
Form der Fenster 7 kann quadratisch sein und Abmessungen von etwa 0,35 χ 0,35 mm aufweisen.
In einer späteren Verfahrensstufe wird dann selektiv auf den durch die Fenster 7 freien bzw.
ausgesparten Verbindungsbereichen 5 eine Schicht 8 aus einem Lotmaterial mit einer Stärke aufgebracht,
die etwa - zwischen 5 und 10 μπι liegt und geringer ist als die Stärke der Schicht 6.
Dies ist in Fig. 4 gezeigt. Es kann eine Legierung aus Zinn und Blei verwendet werden, die durch
Eintauchen des Substrats in ein Schmelzbad aus diesem Material aufgebracht wird. Die Gleichförmigkeit
der Schicht 8 sowie die Beseitigung von Spuren des Lots außerhalb der ausgesparten Verbindungsbereiche
5 wird dadurch gewährleistet, daß anschließend das Substrat in eine Einrichtung geführt wird, in der in bekannter Weise mit Heißluft
nivelliert wird.
Wie in Fig. 5 zu sehen ist, wird dann die Anbringung der Platte 1 dadurch ausgeführt, daß sie
auf dem so vorbereiteten Substrat positioniert
CQPY
und in einer im wesentlichen horizontalen Lage gehalten wird. Dabei greifen die Klötze bzw.
Perlen 2 teilweise in die Fenster 7 ein.
Es genügt dann, der so gebildeten Anordnung die Wärme zuzuführen, die erforderlich ist, um
das Lotmaterial 8 zum Schmelzen zu bringen, wofür beispielsweise das Substrat über seinen unteren
Teil erwärmt wird, wie dies durch die Pfeile Q veranschaulicht ist. Unter diesen Bedingungen,
nämlich unter dem Einfluß der Oberflächenspannungen des im Schmelzen befindlichen Lots und der Oberfläche
der Klötze, bringt sich die Platte, welche frei auf den verschiedenen Massen des geschmolzenen
Lots schwimmen kann, selbst in die optimale Position, wobei das Lot die Basis jedes Kontaktklotzes
ummanteln kann.
Nach der Abkühlung und Verfestigung des Lots erhält man so eine elektrische und mechanische Verbindung
zwischen jedem Kontakt 2 und dem entsprechenden Verbindungsbereich 5 der Leiterbahnen
4.
Claims (7)
- ν. FDNER EBBINGHAUS FINCKPATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTOU NEY.SMAWIAHILFPLATZ 2 Λ 3, MÖNCHEN 'IO POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O. D-HOOO MÜNCHt.N 9t>ETA S.A. Fabriques DEAC-30682.1d'Ebauches 21. Februar 1983Verfahren zum Anbringen einer Platte mit integrierter Schaltung auf einem SubstratPatentansprücheVerfahren zum Anbringen einer .PLatte mit integrierter Schaltung, die auf einer Seite mit einer Reihe von Kontaktklötzen versehen ist, auf einem Substrat, welches Leiterbahnen aufweist, deren Enden Verbindungsbereiche bilden, die in einem Muster ancreordnet sind, welches dem der Kontaktklötze der Platte entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Substrats mit einer Schicht einer isolierenden Substanz mit Ausnahme von Fenstern überzogen wird, die ebenfalls dem Muster der Kontaktklötze der Platte entsprechend so angeordnet sind, daß die Verbindungsbereiche der Leiterbahnen unbeschichtet bleiben, daß dann eine Lotschicht auf den Verbindungsbereichen der durch die Fenster unbeschichtet gebliebenen Leiterbahnen abgelegt wird, daß anschließend die Platte mit der integrierten Schaltung auf das Substrat gelegt wird, das in einer im wesentlichen horizontalen Stellung gehalten wird, V7obei die Kontaktklötze der Platteden entsprechenden Fenstern gegenüberliegend angeordnet sind, daß daraufhin der so gebildeten Anordnung Wärme zugeführt wird, die ausreicht, um das Lot zum Schmelzen zu bringen, wodurch sich die Platte dann unter der Wirkung der Oberflächenspannungen frei so positionieren kann, daß jede ihrer Kontaktklötze in Kontakt mit der entsprechenden Zone des im Schmelzen befindlichen Lots kommt, und daß schließlich das Lot verfestigt gelassen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus isolierender Substanz, welche die Fenster bildet, durch Ablage, partielle Isolierung und anschließende chemische Ätzung einer Fotoepoxydlackschicht erhalten wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fensterabmessungen in der Größenordnung von 0,35 χ 0,35 mm verwendet werden.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus isolierender Substanz wenigstens in der Nähe der Verbindungsbereiche mit einer Stärke in der Größen-Ordnung von 20 μηι verwendet wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lotschicht mit einer Stärke von etwa 5 bis etwa 10 μπι verwendet wird.
- i. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Lotschicht dadurch erhalten wird, daß das mit der Schicht aus isolierender Substanz überzogene Substrat in ein Schmelzbad des Lots getaucht und dann in eine in an sich bekannter Weise mit Warmluft nivellierende Einrichtung geführt wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterial eine Legierung aus Zinn und Blei ist.
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