CH693052A5 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von integrierten Schaltungen auf einen Rahmen mit Anschlussfingern. - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von integrierten Schaltungen auf einen Rahmen mit Anschlussfingern. Download PDF

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CH693052A5
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Description


  



  Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4. 



  Um integrierte Schaltungen oder IC min s mit elektrischen Anschlüssen zu versehen, werden aus einer dünnen Metallplatte mittels eines Rahmens zusammenhängende Anschlussfinger, sogenannte Leadframes, ausgestanzt und eine Zwischenfolie aufgebracht. Mittels eines sogenannten Die Bonders wird anschliessend die integrierte Schaltung aufgebracht, wobei die integrierte Schaltung dann auf den Anschlussfingern haftet. Dazu werden die Rahmen mit den Anschlussfingern im Bereich der anzuordnenden integrierten Schaltung auf eine Temperatur von 300 DEG C bis 400 DEG C aufgeheizt, wonach die integrierte Schaltung, deren Unterseite vorgängig auf einer Vorheizstation auf eine Temperatur von etwa 200 DEG C vorgeheizt worden ist, unter Druck von etwa 8 N auf die Anschlussfinger aufgelegt wird.

   Trotz der Vorheizung der integrierten Schaltung auf 200 DEG C beträgt die Zeit zum Aufheizen auf die Temperatur von 300 DEG C bis 400 DEG C noch immer drei bis vier Sekunden. Dieser Prozess ist in der Fachwelt unter der Bezeichnung "Chip-on-Lead" bekannt und wurde 1994 weltweit zum ersten Mal bei der Firma INTEL eingeführt. Anschliessend werden mittels eines Wire Bonders äusserst dünne Anschlussdrähte zwischen der integrierten Schaltung und den Anschlussfingern bei Temperaturen von typischerweise 120 DEG C bis 180 DEG C angebracht. 



  Der Verbindungsprozess "Chip-on-Lead" hat nun verschiedene heikle Anforderungen zu erfüllen. Insbesondere muss die Ablösekraft der integrierten Schaltung von den Anschlussfingern mindestens 5 kg/cm<2> betragen. Es kann nur eine miminale Oxidation der Anschlussfinger, die in der Regel als Kupferbahnen ausgestaltet sind, zugelassen werden. Auch müssen die integrierten Schaltungen mit einer hohen Genauigkeit auf den Anschlussfingern platziert werden, wobei darauf zu achten ist, dass die mittels eines Pressstempels auf den Anschlussfingern montierten integrierten Schaltungen vollkommen flach auf den Anschlussfingern aufliegen. Schon geringe Neigungen gegenüber der Horizontalen können zu einer schlechten Verbindung führen.

   Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass die integrierte Schaltung in einem ersten Transportschritt zur Vorheizung zu einer ersten Heizplatte und anschliessend in einem zweiten Transportschritt zur eigentlichen Verbindungsstation - in der Fachsprache mit "Bondstation" bezeichnet - gebracht werden muss. Zudem kühlt sich die integrierte Schaltung beim Transport von der Vorheizstation zur Bondstation bereits wieder ab. 



  Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, um die integrierten Schaltungen noch schneller mit den Anschlussfingern zusammenbringen zu können. 



  Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. 



  Mit der neuen Vorrichtung und dem neuen Verfahren kann die effektive Arbeitszeit fast um die Hälfte gekürzt werden, was eine enorme Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der automatischen Anlagen ergibt. 



  Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. 



  Es zeigen: 
 
   Fig. 1 die prinzipielle Anordnung einer integrierten Schaltung auf den Anschlussfingern eines Leadframes, 
   Fig. 2 ein Heizelement mit einem auf- und ab bewegbaren Stempel, und 
   Fig. 3 dasselbe Heizelement während des Verbindungsprozesses der integrierten Schaltung mit den Anschlussfingern des Leadframes. 
 



  In den nicht massstäblich gezeichneten Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet worden und erstmalige Erklärungen betreffen alle Figuren. 



  In der Fig. 1 ist ein metallischer Rahmen 1 mit Anschlussfingern 1a, ein sogenanntes Leadframe, angedeutet, auf den eine als Klebband ausgebildete Zwischenfolie 2 aufgelegt ist, auf der ihrerseits eine integrierte Schaltung 3 aufliegt. Die - hier nicht weiter dargestellten - Anschlüsse der integrierten Schaltung 3 sind mit einem äusserst dünnen Anschlussdraht 4 mit dem jeweiligen Anschlussfinger 1a verbunden. Der dünne metallische Rahmen 1 besteht in der Regel aus Kupfer oder aus einer Stahllegierung. 



  In der Fig. 2 ist ein Heizelement 10 mit einem hohlen Heizkopf 11 dargestellt, der eine stufenförmige Durchführung 12 aufweist. Ein auf und ab bewegbarer, stufenförmiger Stempel 13 wird von einer Druckfeder 15 gegen die Innenstufe 16 des Heizkopfes 11 angedrückt und steht mit seinem Kopfende 17 über die Oberfläche 18 des Heizkopfes 11 vor. Die Kraft, die die Druckfeder 15 auf den Stempel 13 ausübt, beträgt vorzugsweise etwa 5 N. Der Stempel 13 ist mit ausreichend Spiel in der Durchführung des Heizkopfes 11 angeordnet, sodass sich die Oberfläche des Stempels 13 bei der nachfolgend beschriebenen Montage der integrierten Schaltung 3 auf dem Rahmen 1 problemlos an die Unterseite der integrierten Schaltung 3 anpassen kann, d.h. plan auf der Unterseite der integrierten Schaltung 3 aufliegt und somit eine gute Wärmeübertragung gewährleistet.

   In der Fig. 3 ist zusätzlich ein Gegenstempel 19 mit einer wannenförmigen Ausnehmung 20 mit angeschrägten Rändern 21 ersichtlich, mit welchem die integrierte Schaltung 3 mittels Vakuum erfasst werden kann. Zwischen dem Gegenstempel 19 und einem den Gegenstempel führenden Teil 22 ist eine Feder 23 eingebaut, die den Gegenstempel 19 in Richtung weg vom Teil 22 drückt. Die Länge der Feder 23 und damit deren Vorspannung ist verstellbar. 



  Vorzugsweise werden die Rahmen mit den ausgestanzten Anschlussfingern, die Leadframes, in einem vom Die Bonden getrennten Verfahren mit der Zwischenfolie 2 versehen. Die Zwischenfolie 2 bedeckt mindestens die Enden der Anschlussfinger 1a. 



  Beim Die Bonden werden einerseits in bekannter Weise die Leadframes der Bondstation zugeführt. Die mit der integrierten Schaltung 3 zu verbindenden Anschlussfinger 1a kommen dabei auf der Oberfläche 18 des Heizkopfes 11 zum Aufliegen, wobei sie sich erwärmen. Die Zwischenfolie 2 befindet sich auf der dem Heizkopf 11 abgewandten Seite der Anschlussfinger 1a. Andererseits werden die integrierten Schaltungen 3 nacheinander vom Gegenstempel 19 aufgenommen und im Bereich der Anschlussfinger 1a auf die Zwischenfolie 2 bzw. im Bereich zwischen den Anschlussfingern 1a gegen den Stempel 13 des Heizkopfes 11 gedrückt. Die Druckfeder 15 übt dabei eine Gegenkraft auf den Stempel 13 aus, sodass der Stempel 13 gegen die Unterseite der integrierten Schaltung 3 drückt.

   Die vom Gegenstempel 19 auf die integrierte Schaltung 3 ausgeübte Druckkraft ist grösser als die vom Stempel 13 auf die integrierte Schaltung 3 ausgeübte Druckkraft, damit die integrierte Schaltung 3 auf der Zwischenfolie 2 über den Anschlussfingern 1a zum Aufliegen kommt. Der Gegenstempel 19 ist auch so geführt, dass er plan auf den Anschlussfingern 1a zum Aufliegen kommt. Damit die nun vom Stempel 13 direkt beheizte integrierte Schaltung 3 und damit auch die Anschlussfinger 1a innerhalb einer möglichst kurzen Zeitspanne auf die gewünschte Verbindungstemperatur von maximal 400 DEG C aufgeheizt werden können, kann die Druckkraft, mit der der Die Bonder den Gegenstempel 19 gegen den Stempel 13 des Heizkopfes 11 drückt, bis auf maximal 40 N erhöht werden. Auf diese Weise lassen sich Zykluszeiten von etwa 1,5 bis 2,5 Sekunden erzielen. 



  Der Rahmen 1 kann in einer vorhergehenden Prozessstufe auf eine Temperatur von etwa 150 DEG C vorgeheizt werden. Dies ist für das vorbeschriebene Verfahren jedoch nicht absolut notwendig. 



  Es versteht sich somit für den Fachmann, dass der Bondzyklus wegen der stark verbesserten Wärmeleitung vom Heizkopf 11 zur integrierten Schaltung 3 gegenüber dem herkömmlichen Verfahren um fast die Hälfte verringert werden kann, d.h. dass die Produktion der Maschinen wesentlich höher liegt, und somit enorme Einsparungen erzielt werden können. 



  Die Erfindung lässt sich auch benutzen für Rahmen 1, die nicht aus Metall, sondern aus Kunststoff, z.B. aus Polyimid, bestehen und bei denen die Anschlussfinger 1a nicht ausgestanzt, sondern als Leiterbahnen aufgebracht sind. Bei solchen Rahmen liegt die Bondtemperatur wesentlich tiefer als 300 DEG C.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Aufbringen einer integrierten Schaltung (3) auf einen Rahmen (l) mit Anschlussfingern (1a), mit einem Heizelement (10) und einem Anpresselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) einen Heizkopf (11) mit einer zentralen Durchführung (12) aufweist, in welcher ein auf und ab bewegbarer Stempel (13) vorgesehen ist, der mittels einer Druckfeder (15) vorgespannt ist und über den Heizkopf (11) vorsteht, und dass das Anpresselement ein dem Stempel (13) gegenüberliegender Gegenstempel (19) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (13) mit ausreichend Spiel im Heizkopf (11) angeordnet ist, damit seine Oberfläche auf der Unterseite der integrierten Schaltung (3) jeweils plan aufliegt.
3.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstempel (19) eine Druckkraft von bis zu 40 N gegen den Heizkopf (11) ausübt.
4. Verfahren zum Aufbringen einer integrierten Schaltung (3) auf einen Rahmen (1) mit Anschlussfingern (1a) mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig die Anschlussfinger (1a) von dem Heizkopf (11) und die integrierte Schaltung (3) von dem im Heizkopf (11) mit einer Druckfeder (15) vorgespannten Stempel (13) auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden, wobei die integrierte Schaltung (3) von dem Gegenstempel (19) während einer Zeitspanne gegen den Heizkopf (11) gedrückt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstempel (19) mit einer Druckkraft von bis zu 40 N gegen den Heizkopf (11) gedrückt wird.
6.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zwischen 300 DEG C und 400 DEG C und die Zeitspanne zwischen 1,5 und 2,5 Sekunden beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Schaltung von den Rändern einer wannenförmigen Ausnehmung (20) des Gegenstempels (19) umfasst wird.
CH134498A 1998-06-24 1998-06-24 Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von integrierten Schaltungen auf einen Rahmen mit Anschlussfingern. CH693052A5 (de)

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