DE10008273A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Montage von durch Vereinzelung aus einem Rohstück erzeugbaren Kleinbauelementen auf einen Träger - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Montage von durch Vereinzelung aus einem Rohstück erzeugbaren Kleinbauelementen auf einen Träger

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Montage von durch Vereinzelung aus einem Rohstück (10) erzeugbaren Kleinbauelementen (20), insbesondere Halbleiter-Bauelementen, auf einen jeweiligen Träger (30). Es erfolgen die Schritte: Aufbringen einer doppelseitig klebenden Schicht (14) oder eines doppelseitig klebenden Schichtsystems (14') auf einen Bereich (15) des Rohstücks (10); Aufbringen des Rohstücks (10) mit der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') auf einem Vereinzelungsträger (16); Vereinzeln der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14'); Entfernen der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') vom Vereinzelungsträger (16); und Aufkleben der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') auf den jeweiligen Träger (30).

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage von durch Vereinzelung aus einem Rohstück erzeugbaren Kleinbauelementen, insbesondere Halbleiter-Bauelementen, auf einen Träger.
Obwohl auf beliebige, durch Vereinzelung aus einem Roh­ stück entstehende Kleinbauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf ein Verfahren zur Montage von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere Mikrosensoren (z. B. Drucksensoren), erläutert.
Allgemein Halbleiter-Bauelemente und speziell Mikrosenso­ ren werden derzeit durch einen Sägeprozeß aus einem Wafer vereinzelt. Dazu werden die prozessierten Wafer auf eine Sägefolie geklebt, die mehrere Funktionen aufweist.
Zum einen soll der Wafer während des Sägeprozesses fi­ xiert werden, und zum anderen soll das gesägte Bauteil nach seiner Vereinzelung weiter fixiert bleiben.
Die nach dem Zersägen folgende Montage des vereinzelten Bauteils auf einem beliebig gearteten Träger erfolgt in der Regel durch einen Fügeprozeß, wie zum Beispiel Kle­ ben, Löten, etc., für den ein Werkstoff benötigt wird wie zum Beispiel Klebstoff oder Lot.
Wird das Bauteil zum Beispiel mit Hilfe eines Klebstoffes auf dem Träger fixiert, so muß zunächst der Klebstoff mit Hilfe einer Dosiervorrichtung, einem sogenannten Dispen­ ser, auf den Träger gebracht werden. Alternativ dazu kann der Klebstoff mit der sogenannten Stempeltechnik dosiert werden. Dabei wird das Bauelement mit der zu montierenden Seite in eine Klebeschicht bestimmter Dicke gebracht, wo­ bei die Schichtdicke der gewünschten Dosierung ent­ spricht. Anschließend wird das Bauelement auf dem Träger plaziert.
Die bei diesen Techniken eingesetzten Klebstoffe bezie­ hungsweise Lote müssen in der Regel einem Ausheizprozeß unterzogen werden, wodurch der Klebstoff beziehungsweise das Lot in seinen endgültigen Zustand gebracht wird.
Der Arbeitsschritt der Dosierung von Klebstoffen oder Lo­ ten und der anschließende Ausheizprozeß für diese Werk­ stoffe nehmen bei der Produktion insbesondere von Halb­ leiter-Bauelementen und Mikrosensoren hohe Produktions­ kosten und Produktionszeiten in Anspruch.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil aus, daß die oben genannten Arbeitsschritte der Dosierung und des anschließenden Ausheizprozesses der Klebstoffe entfallen. Somit lassen sich bei der Produk­ tion erhebliche Kosten sparen, da die Produktionszeit verringert wird und Maschinenkosten gesenkt werden. Indem das Rohstück, etwa der Wafer, bereits vor dem Zersägen auf das erfindungsgemäße, doppelseitig klebende Klebeband aufgebracht wird, kann eine hohe Reproduzierbarkeit er­ zielt werden, wobei die Genauigkeit durch den Sägeprozeß bestimmt ist. Des weiteren ergibt sich eine Platzerspar­ nis auf dem Träger, da die Klebeschichten nach dem Stand der Technik in der Regel einen Mindestabstand zu weiteren Strukturen oder Bauteilen auf dem Träger benötigen. Des weiteren kann die Schichtdicke und Schichthärte der Kle­ beschicht exakt beim Herstellen des Klebebands einge­ stellt werden.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee be­ steht also darin, eine doppelseitige Klebeschicht bzw. ein Klebeschichtsystem zu verwenden, um damit bis zu zwei herkömmliche, im Vergleich dazu umständliche Fügeprozes­ se, zum einen auf der Sägefolie und zum anderen auf dem Träger während des Montageprozesses zu ersetzen. Das er­ findungsgemäße Klebeband wird also beim Vereinzelungsprozeß, beispielsweise dem Zersägen mit Hilfe einer Wafer- Säge mitsamt dem Wafer zersägt bzw. ausgesägt.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiter­ bildungen und Verbesserungen des Gegenstandes der Erfin­ dung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die doppelsei­ tig klebende Schicht des erfinderischen Klebebandes ein integraler Bestandteil des Vereinzelungsträgers, bei­ spielsweise einer Sägefolie zum Zersägen von Halbleiter- Bauelementen. Durch diese Maßnahme kann das vereinzelte Bauteil gleich nach dem Zersägen des Wafers auf den dafür vorgesehenen Träger aufgesetzt werden. Dies setzt frei­ lich voraus, daß die Unterlage beim Zersägen derart aus­ gebildet ist, daß sich die untenseitig klebende Schicht des doppelseitigen Klebebandes von der Unterlage lösen läßt, ohne seine Klebkraft zu verlieren, und die obensei­ tig klebende Schicht am Bauelement haften bleibt. Dies ist mit hinreichend glatten und abziehfesten Unterlagen und gut haftenden Bauelementflächen zu gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Klebe­ schichtsystem einen Mehrschichtaufbau mit mindestens ei­ ner Funktionsschicht und jeweils einer Klebeschicht als Außenschicht auf. Dadurch läßt sich ein mehrschichtiges System ausbilden, bei dem eine Anpassung der mechani­ schen, thermischen oder elektrischen Eigenschaften durch geeignete Wahl der Materialien der Funktionsschicht oder weiterer -schichten erfolgen kann. Dadurch kann bei­ spielsweise eine gewisse Temperaturstabilität, Resistenz gegen bestimmte Medien, eine mechanische Steifheit, ther­ mische Isolierung oder auch die elektrische Leitfähigkeit des Klebeschichtsystems beeinflußt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Klebe­ schicht bzw. das Klebeschichtsystem ein Klebeband.
ZEICHNUNGEN
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung nä­ her erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die für eine Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wesentlichen Elemente vor ei­ ner Vereinzelung aus einem Rohstück, das in diesem Fall ein Halbleiter-Wafer ist;
Fig. 2 die Vereinzelung des in Fig. 1 dargestellten Halbleiter-Wafers und des Doppelklebebandes;
Fig. 3 Einzelheiten bei der Montage der Bauelemente nach der Vereinzelung; und
Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Doppelklebebands mit einer Funktionsschicht als Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
Fig. 1 zeigt die für eine Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Verfahrens wesentlichen Elemente vor einer Ver­ einzelung aus einem Rohstück.
Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ersten Schritt eine doppelseitig klebende Schicht 14, in diesem Fall ein doppelseitiges Klebeband, auf die Unter­ seite 15 eines Wafers 10 aufgebracht, indem der Wafer 10 auf eine Sägeunterlage aufgesetzt wird, die im wesentli­ chen aus einem Sägerahmen 12, einer Trägerschicht 16 und der zwischen Trägerschicht und Unterseite des Wafers be­ findlichen Schicht des doppelseitigen Klebebands 14 be­ steht.
Der Wafer 10 ist, nachdem er mit geeignetem Druck gegen die auf einer festen Unterlage liegende Trägerschicht ge­ drückt wurde, im Sägerahmen 12 fixiert. Da die mechani­ schen Eigenschaften des erfinderischen Doppelklebebands 14 bei der bekannten Produktionstemperatur durch das Kle­ beband selbst vorgegeben sind, können die für die nachfolgenden Produktionsschritte des Zersägens wichtigen Ei­ genschaften, wie etwa Stabilität der Ruheposition des Wa­ fers gegen Druck beim Sägen schon bei der Produktion des Klebebandes festgelegt werden. Da die Schichtdicke des Doppelklebebands sowie dessen Weichheit immer gleich ist, ergibt sich eine hohe Reproduzierbarkeit bei der Produk­ tion der Bauelemente, denn die Genauigkeit beim Vereinze­ lungsprozeß ist nunmehr im Gegensatz zum Stand der Tech­ nik allein durch die Genauigkeit des Sägeprozesses be­ stimmt.
Fig. 2 zeigt die Vereinzelung des in Fig. 1 dargestellten Halbleiter-Wafers und des Doppelklebebandes.
Wie in der Figur deutlich erkennbar ist, gehen die Säge­ schnitte 18 durch den Wafer 10 und das erfindungsgemäße doppelseitige Klebeband 14 hindurch und dringen zu einem gewissen Maß in die Trägerschicht 16 ein, damit sicherge­ stellt ist, daß das doppelseitige Klebeband 14 auch wirk­ lich durchtrennt ist, um die einzelnen Bauelemente 20, die durch die Sägeschnitte 18 voneinander getrennt sind, von der Trägerschicht 16 einzeln entfernen zu können. Dieses Entfernen geschieht durch einfaches Abziehen der einzelnen Bauelemente 20 von der Trägerschicht mitsamt dem Doppelklebeband 14.
Die Oberflächeneigenschaften der Trägerschicht 16 und des Wafers 10, wie etwa Härte, Rauhigkeit, etc. sind dabei derart eingestellt, daß sichergestellt ist, daß die Bauelemente 20 mitsamt des an ihnen haftenden jeweiligen Stücks 22 des doppelseitigen Klebebands 14 abgezogen wer­ den können, ohne daß das Klebeband beschädigt wird oder an der Trägerschicht anstelle des Bauelements 20 haften bleibt.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten bei der Montage des Bauelemen­ tes nach seiner Vereinzelung.
Im linken Bereich von Fig. 3 ist als Ausschnitt das Bau­ element 20 gezeigt, wie es nach dem Schritt des Aufkle­ bens 140 auf den Träger 30 - hier eine Leiterplatte - durch das zwischen diesen liegende Klebebandstück 22 fi­ xiert ist. Durch dieses doppelte Ausnutzen ein- und des­ selben Klebebands 14 entfällt beim Produktionsprozeß die Dosierung der Klebstoffe beziehungsweise Lote sowie der anschließende Ausheizprozeß für diese Verbindungswerk­ stoffe.
Im rechten Teil von Fig. 3 ist das Umfeld gezeigt, wie das mit Bonddrähten 42 angeschlossene Bauelement 20 mit seinem an dessen Unterseite befindlichen Klebebandstück 22 an einer dafür vorgesehene Stelle 32 auf der Leiter­ platte 30 montiert ist. Auch an solchen Aufklebeorten 32, die aufgrund seitlich angeordneter weiterer Bauelemente nicht so frei zugänglich sind, zeigt sich der Vorteil der Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens darin, daß während des Fertigungsprozesses der schematisch darge­ stellten Leiterplatte auch bei sehr kleinen Aufklebeorten für das Bauelement 20 nicht mehr Sorge getragen werden muß, zu welchem Zeitpunkt und wie ein Klebstoff vom Stand der Technik an die Aufklebestelle für das Bauelement ge­ bracht werden muß.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipskizze eines Doppelklebebands mit einer Funktionsschicht.
Die in Fig. 4 dargestellte vorteilhafte Ausführungsform des Klebebands 14' besteht aus einer oberen Klebeschicht 36, einer unteren Klebeschicht 38 sowie einer zwischen diesen liegenden Funktionsschicht 40. Die Funktions­ schicht 40 kann nun je nach gewünschten mechanischen, elektrischen, thermischen oder anderen Eigenschaften durch geeignete Wahl der Materialien oder durch geeignete Wahl weiterer Zwischenschichten, die eine gleiche oder andere Funktion erfüllen, genau an den jeweiligen Bedarf, der sich aus dem vorgesehenen Einsatzzweck ergibt, ange­ paßt werden. Das doppelseitige Klebeband 14' kann daher als mehrschichtiges System zur Verfügung gestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Wei­ se modifizierbar.
In einer weiteren Variation des Klebebandes können bei­ spielsweise Löcher verschiedener Form und Größe gleich im Klebeband vorhanden sein, um beispielsweise für einen Differenzdrucksensor auf sehr einfache Weise eine fixier­ te Meßposition schaffen zu können. Durch das in dem Kle­ beband vorgesehene Loch könnten die Druckverhältnisse an der einen Seite und an der entgegengesetzten Seite des Differenzdrucksensors erfasst werden.
Eine weitere Eigenschaft der erfindungsgemäßen doppelsei­ tig klebenden Schicht bzw. des doppelseitig Klebeschicht­ systems kann sein, daß sich die mechanischen, elektri­ schen oder thermischen Eigenschaften durch UV (Ultra­ violett)-Bestrahlung oder Wärmeeintrag ändern lassen. Diese Behandlung der erfindungsgemäßen doppelseitig kle­ benden Schicht bzw. des doppelseitig Klebeschichtsystems dient zur gezielten Einstellung dieser Eigenschaften und kann durchgeführt werden:
  • - nach dem Aufbringen des Rohstücks oder
  • - nach der Vereinzelung des Rohstücks bzw. vor dem Aufkleben des Kleinbauelements oder
  • - nach vor dem Aufkleben des Kleinbauelements.

Claims (7)

1. Verfahren zur Montage von durch Vereinzelung aus einem Rohstück (10) erzeugbaren Kleinbauelementen (20), insbe­ sondere Halbleiter-Bauelementen, auf einen jeweiligen Träger (30);
gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufbringen einer doppelseitig klebenden Schicht (14) o­ der eines doppelseitig klebenden Schichtsystems (14') auf einen Bereich (15) des Rohstücks (10)
Aufbringen des Rohstücks (10) mit der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') auf einem Vereinzelungsträger (16)
Vereinzeln der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14');
Entfernen der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') vom Vereinzelungsträger (16); und
Aufkleben der Kleinbauelemente (20) mitsamt der Schicht (14) oder dem Schichtsystem (14') auf den jeweiligen Trä­ ger (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kleinbauelemente (20) Halbleiter-Bauelemente, vorzugsweise Mikrosensoren, insbesondere Drucksensoren, sind, das Rohstück (10) ein Wafer ist, und der Vereinzelungsträger (16) eine Sägefo­ lie ist, wobei das Vereinzeln durch Sägen mithilfe einer Wafersäge erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo­ bei die doppelseitig klebende Schicht (14) oder das dop­ pelseitig klebende Schichtsystems (14') integraler Be­ standteil des Vereinzelungsträgers (16) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo­ bei das doppelseitig klebende Schichtsystems (14') einen Mehrschichtaufbau mit mindestens einer Funktionsschicht (40) und jeweils einer Klebeschicht (36, 38) als Außen­ schicht aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Funktionsschicht eine thermische, mechanische oder elektrische Funktions­ schicht ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo­ bei die doppelseitig klebende Schicht (14) oder das dop­ pelseitig klebende Schichtsystems (14') ein Klebeband ist.
7. Vorrichtung zur Montage von durch Vereinzelung aus ei­ nem Rohstück (10) erzeugbaren Kleinbauelementen (20), insbesondere Halbleiter-Bauelementen, auf einen jeweili­ gen Träger (30), welche eine doppelseitig klebende Schicht oder ein doppelseitig klebendes Schichtsystem (14') mit einem Mehrschichtaufbau mit mindestens einer Funktionsschicht (40) und jeweils einer Klebeschicht (36, 38) als Außenschicht aufweist.
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