DD158076A1

DD158076A1 - Verfahren zum kleben von halbleiterchips auf traegerkoerpern

Info

Publication number: DD158076A1
Application number: DD22901681A
Authority: DD
Inventors: Ruediger Uhlmann; Frank Kriebel; Titus Hochauf
Original assignee: Ruediger Uhlmann; Frank Kriebel; Titus Hochauf
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1981-04-06
Publication date: 1982-12-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kleben von Halbleiterchips auf mit Aussenanschluessen versehenen Kammstreifen oder Keramiksubstraten zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit wenigstens einem Halbleiterchip. Durch die Erfindung soll erreicht werden, dass bei beliebigen Chipabmessungen auf der gesamten Flaeche, auf der das Chip zu montieren ist, eine gleichmaessig dicke Klebstoffschicht hergestellt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gute Haftfestigkeit und Waermeableitung zu erreichen und zu verhindern, dass an den zum Kleben verwendeten Werkzeugen Klebstoffreste zurueckbleiben. Erfindungsgemaess wird ueber einem Traegerkoerper eine Klebefolie angeordnet und der Traegerkoerper ueber die Schmelztemperatur der Klebefolie erwaermt. Anschliessend wird die Klebefolie mit einem Stempel mit niedrigerer Temperatur auf den Traegerkoerper gedrueckt u.ein Halbleiterchip nach Entfernen des Stempels und der restlichen Klebefolie mit einem ueber die Schmelztemperatur erwaermten Bondwerkzeug auf den gleichfalls erwaermten Folienteil auf dem Traegerkoerper gedrueckt.

Description

Verfahren zum Kleben von Halbleiterchips auf Trägerkörpern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die"Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kleben von IJalbleiterchips auf Trägerkörpern, insbesondere auf mit Außenanschlüssen versehenen Kammstreifen· oder Keramiksubstraten, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit wenigstens einem Halbleiterchip..

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum Kleben von Halbleiterchips auf Trägerkörpern ist es bekannt, flüssige oder pastenförmige Kleber zu verwenden. Bei den üblichen Verfahren wird prinzipiell ein Klebstoff mit einer entsprechenden Dosiereinrichtung auf dem Trägerkörper aufgebracht und nachfolgend das Halbleiterchip aufgesetzt (US-PS 3 933 187)· Das Aushärten des Klebstoffes erfolgt dabei in Abhängigkeit vom verwendeten Klebstoff bei Räumtemperä tür oder, um die 'Aushärtezeit zu verkürzen,. bei einer erhöhten Temperatur, wie es beispielsweise im DD-WP Nr. 116 988 beschrieben worden ist. Der Kleberauftrag wird bei der Verwendung von flüssigen Epoxidharzklebstoffen mit einer Kanüle und einer entsprechenden pneumatischen Dosiereini'ichtung vorgenommen» Diese Lösung wird im Laborklebebonder LKB-61 des VEB Elektromat angewendet·

Eine andere im DD-WP Nr, 133 283 beschriebene Möglichkeit besteht darin, zum Befestigen der Halbleiterchips einen thermoplastischen Schmelzklebstoff in Stäbchen- oder Ringform zu verwenden· Die Klebstoffstäbchen werden kurzzeitig auf einen über die Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffes erwärmten Bauelementeträger abgesenkt und eine vorgegebene Klebstoffmenge abgeschmolzen, die auf dem Bauelementeträger zurückbleibt. Anschließend wird das zu befestigende Halbleiterchip mit einem erwärmten Bondwerkzeug auf die vorbeschichtete Position abgesenkt.

line weitere Möglichkeit besteht gemäß DD-WP 134 471 darin, zum Aufbringen eines Klebstoffes ein Siebdruckverfahren anzuwenden und nachfolgend das Halbleiterchip auf die vorgesehene Befestigungsstelle aufzusetzen. Nachteilig ist bei diesen Verfahren der Umstand, daß in Abhängigkeit von den verwendeten Klebstoffen in gewissen Abständen eine Reinigung der zum Aufbringen der Klebstoffe verwendeten Werkzeuge vorzunehmen ist, die außer bei Laborgeräten eine erhebliche Senkung der Arbeitsproduktivität verursacht. Darüberhinaus ist es außer bei dem relativ aufwendigen Siebdrückverfahren nicht möglich, eine über die gesamte Chipfläche gleichmäßig dicke Klebstoffschicht zu erzielen. Das ist bei großen Chipabmessungen öder bei Chips mit großem Längen-Breiten-Verhältnis besonders ungünstig, da sowohl die Haftfestigkeit, als auch die Ableitung der beim Betrieb der Halbleiterbauelemente entstehenden Verlustwärme negativ beeinflußt wird.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung soll ereicht werden, daß auch bei großen Chipabmessungen und bei Chips mit großem Längen-Breiten-Verhältnis oder.sonst .unregelmäßiger Form auf der gesamten Fläche, auf der das Chip zu montieren ist, eine gleichmäßig dicke Klebstoffschicht hergestellt werden kann und keine periodische Reinigung der für das Aufbringen des

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Klebstoffes verwendeten Mittel erforderlich wird· Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Kleben von wenigstens einem Halbleiterchip auf Trägerkörpern zu schaffen, mit dem eine gute Haftfestigkeit, sowie eine gute Wärmeableitung des Halbleiterchips erreicht wird und an den zum Aufbringen der Klebstoffe verwendeten Mitteln keine Klebstoffreste zurückbleiben·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über einem Trägerkörper eine Klebefolie angeordnet wird und der Trägerkörper auf eine Temperatur oberhalb der· Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmt wird. Anschließend wird die Klebefolie mit einem Stempel, dessen Temperatur unter der Schmelztemperatur der Klebefolie· liegt, auf den Trägerkörper gedrückt.

Nach Entfernen des Stempels und der restlichen nicht haftenden Klebefolie wird ein Halbleiterchip mit einem über die Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmten Bondwerkzeug auf den gleichfalls erwärmten, auf dem Trägerkörper befestigten.Folienteil gepreßt oder die Klebefolie und das Halbleiterchip werden nach dem Erwärmen des Trägerkörpers mit dem das Halbleiterchip haltenden und auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmten Bondwerkzeug gleichzeitig auf dem Trägerkörper befestigt. Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß zwischen dem Halbleiterchip und dem Trägerkörper eine ganzflächige Verbindung entsteht, die eine hohe Haftfestigkeit und eine gute Wärmeableitung vom Halbleiterchip garantiert· Es ist zweckmäßig, eine Klebefolie in Bändform zu verwenden, deren Breite größer ist, als die Breite des Stempels bzw· des Halbleiterchips. Dadurch können Chips unterschiedlicher oder unregelmäßiger Abmessungen mit der gleichen Klebefolie

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verarbeitet werden. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die neben dem Stempel hervorstehenden' Bereiche der Klebefolie während des Befestigens in Richtung- des Stempels vom Trägerkörper weggezogen werden·

Zur Erhöhung der Produktivität, insbesondere wenn mehrere Halbleiterchips auf einem .Trägerkörper zu befestigen sind, ist es günstig, mehrere Positionen auf dem Trägerkörper entsprechend der vorgesehenen Lage und der Anzahl der Halbleiterchips mit einem mit mehreren erhabenen Gebieten versehenen Stempel gleichzeitig mit Klebefolie zu beschichten· Vorzugsweise wird eine Klebefolie aus einem Polyesterschmelzklebstoff in Ein- oder Mehrschichtaufbau verwendet. Zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Klebeverbindung ist es vorteilhaft, eine Klebefolie aus einem noch nicht voll ausgehärteten silbergefüllten Epoxidharz zu verwenden. Das Befestigen der Klebefolie und das Einsetzen des Halbleiterchips erfolgen dabei gleichzeitig, wobei sowohl der Trägerkörper als auch das Werkzeug mit dem daran gehalterten Halbleiterchip auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmt werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Anordnung einer Klebefolie aus einem Polyesterschmelzklebstoff über einem Trägerkörper;

Fig. 2; die Verformung der Klebefolie während des Andrückens auf den Trägerkörper;

Fig. 3; den Aufschmelzvorgang der Klebefolie;

und 4 .·.·-.

Fig· 5>: das Entfernen der restlichen Klebefolie;

Fig. 6: die Anordnung einer Klebefolie aus einem silbergefüllten Epoxidharz über dem Trägerkörper und ein mit einem Bondwerkzeug gehaltenen Halbleiterchip;

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Fig.	9
Fig.	10
Fig.	11
Fig.	12

Fig. 7: das mit der Klebefolie nach Fig. 6 auf dem Trägerkörper befestigte Halbleiterchip;

Fig. 8: die Anordnung einer-bieges.teif en Klebefolie aus. einem Polyesterschmelzklebstoff über dem Trägerkörper;

den Anschmelzvorgang der biegesteifen Klebefolie; das Entfernen der übrigen biegesteifen Klebefolie; ein Werkzeug mit mehreren erhabenen Gebieten und den Trägerkörper mit mehreren beschichteten Positionen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird über einem Trägerkörper 1 ein Stempel 2 angeordnet, dessen Abmessungen sich nach der zu beschichtenden Fläche richtet* Zwischen dem Stempel 2 und dem'Trägerkörper 1 wird eine Klebefolie 3> beispielsweise aus einem Polyesterschmelzklebstoff mit einer Schmelztemperatur von 250° C gehalten. Anschließend wird der Trägerkörper 1 auf etwa 270... 300 ° C erwärmt und die Klebefolie 3 mit dem Stempel 2, dessen Temperatur bei höchstens 23O⁰ C liegt, auf den Trägerkörper 1 gedrückt. (Fig. 2) Bei diesem Vorgang werden die neben dem Stempel 2 befindlichen Bereiche der Klebefolie 3 entgegengesetzt zur Werkzeugbewegung vom Trägerkörper 1 weggezogen, so daß nur der Teil der Klebefolie 3 auf dem Trägerkörper 1 aufliegt, der zu befestigen ist. Beim Andrücken der Klebefolie 3 wird diese unter dem Stempel 2 aufgeschmolzen, wobei dieser Vorgang lediglich zwischen dem Trägerkörper 1 und der Klebefolie 3 stattfindet (Fig. 3).

Die Klebefolie 3 wird so lange angedrückt, bis sich die Schmelzzone 4 ausgedehnt hat und die Klebefolie 3 seitlich neben dem Stempel 2 bis zur vollen Dicke aufgeschmolzen ist (Fig. 4).

Dadurch wird erreicht, daß beim senkrechten Wegbewegeh des Stempels 2 und der Klebefolie 3 der ursprünglich unter dem Stempel 2 befindliche Folienteil 5 auf dem Trägerkörper 1 verbleibt.

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Das Einsetzen eines Halbleiterchips 6 kann unmittelbar nach diesen Arbeitsgängen erfolgen (Fig. 5)» wobei das zum Einsetzen des Halbleiterchips 6 verwendete Bondwerkzeug 8 und der Trägerkörper 1 mit dem aufgeklebten Folienteil 5 auf etwa 270 ...300° C zu erwärmen sind. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß keine Verschmutzung des Stempels 2 durch Kleberrückstände auftreten kann und daß das Halbleiterchip 6 ganzflächig mit dem Trägerkörper 1 verklebt wird.

In Fig, 6 ist eine andere Möglichkeit zum Befestigen des Halbleiterchips 6 unter Verwendung einer Klebefolie 3 aus einem noch nicht voll ausgehärteten silbergefüllten Epoxidharz dargestellt.

Zum Befestigen des Halbleiterchips 6 wird dieses an einem mit einer Bohrung 7 versehenen Bondwerkzeug 8 mit Hilfe von Unterdruck angesaugt' und auf etwa 150? C. efhvärmt. Gleichzeitig wird der Trägerkörper 1 auf die gleiche Temperatur aufgewärmt. . · Das Befestigen der Klebefolie 3 und des Halbleiterchips erfolgen hierbei gleichzeitig, indem die Klebefolie 3 unmittelbar vor dem Anschmelzen zwischen Halbleiterchip 6 und Trägerkörper 1 geführt wird. Die Klebefolie 3 wird hierbei wie bei Fig· 4 angedrückt, bis sie seitlich neben dem Halbleiterchip 6 bis zur vollen Dicke aufgeschmolzen ist und weggezogen werden kann. (Fig. 7) Danach wird der Unterdruck abgeschaltet und das Bondwerkzeug 8 ebenfalls entfernt·

Bei ungünstigen Platzverhältnissen, z, B· in Keramikgehäusen und zur Verringerung des Verbrauchs an Klebefolie 3 ist es bei größeren Stückzahlen zu befestigender Halbleiterchips 5 möglich, eine biegesteife Klebefolie vor dem Verarbeiten bereits auf eine Breite zuzuschneiden, die einer der Hauptabmessungen des Halbleiterchips 6 entspricht. In diesem Fall wird die Klebefolie 3 von einer Seite unter den Stempel 2 geführt-und analog'Fig· 2 und

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auf dem Trägerkörper 1 befestigt.. (Fig. 8, 9) Nachfolgend wird die Klebefolie 3 entgegengesetzt der Richtung der Zuführung wegbewegt und das'Halbleiterchip 6 unter Wärmeeinwirkung auf dem Trägerkörper 1 befestigt. .

Sollen auf dem Trägerkörper 1 mehrere Halbleiterchips 6 befestigt werden, so ist es zweckmäßig, zum Befestigen der Klebefolie 3 ein Werkzeug 9 mit mehreren erhabenen Gebieten zu verwenden. (Pig. 11) Die Klebefolie wird .hier entsprechend Fig. 1 bis 5 zwischen das Werkzeug 9 und den auf eine Temperatur über der Schmelztemparatur der Klebefolie 3 erwärmten Trägerkörper 1 geführt (Fig· 12) und durch Anschmelzen an diesem befestigt. Das Andrücken der Klebefolie 3 erfolgt wie nach Fig. 4 so lange, bis die Bereiche der Klebefolie 3* die neben den erhabenen Gebieten des Werkzeuges 9 liegen, bis zur vollen Dicke aufgeschmolzen sind und die übrige Klebefolie nach oben weggezogen werden kann.

Claims

9 016 3 Erfindungsanspruch ' .

1. Verfahren zum Kleben von Halbleiterchips auf Trägerkörpern, bei dem wenigstens ein Halbleiterchip unter Wärmeeinwirkung mit einem Klebstoff auf dem Trägerkörper befestigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß über dem Trägerkörper eine Klebefolie angeordnet wird und der Trägerkörper auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur, der Klebefolie erwärmt wird, daß die Klebefolie mit einem Stempel·, dessen Temperatur unter der Schmelztemperatur der Klebefolie liegt, auf den Trägerkörper gedrückt wird und daß das Halbleiterchip nach Entfernen des Stempels und der restlichen, nicht haftenden Klebefolie mit einem über die Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmten Bondwerkzeug auf den gleichfalls erwärmten, auf dem Trägerkörper befestigten Folienteil gepreßt wird, oder daß die Klebefolie und das Halbleiterchip nach dem Erwärmen des Trägerkörpers mit einem das Halbleiterchip haltenden und auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmten·Bondwerkzeug gleichzeitig auf dem Trägerkörper befestigt werden·

2« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Klebefolie Bandform aufweist, deren Breite größer ist, als die Breite des Stempels bzw. des Halbleiterchips.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß neben dem Stempel hervorstehende Bereiche der Klebefolie während des Befestigens der Folie in Richtung des Stempels vom Trägerkörper weggezogen werden.

4· Verfahren nach Punkt 1 bis 3., gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Positionen auf dem Trägerkörper mit einem mit mehreren erhabenen Gebieten versehenen Stempel gleichzeitig mit Klebefolie beschichtet werden«·

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5· Verfahren nach Punkt 1 bis 4> gekennzeichnet dadurch, daß eine Klebefolie aus einem Polyesterschmelzklebstoff verwendet wird·

6· Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine Klebefolie mit einem Mehrschichtaufbau verwendet wird.

7· Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Klebefolie aus einem noch nicht voll ausgehärtetem silbergefülltem Epoxidharz besteht.

8· Verfahren nach Punkt 7» gekennzeichnet dadurch, daß das Befestigen der Klebefolie und das Einsetzen des

• Halbleiterchips gleichzeitig erfolgen und sowohl dej? Trägerkörper,als auch 'das Bondwerkzeug mit dem daran gehalterten Halbleiterchip auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Klebefolie erwärmt werden.

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