Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelementes
auf einer Trägerstruktur in Face-Down-Technik, bei dem das Bauelement in
montiertem Zustand durch eine Klebeschicht an seiner der Trägerstruktur
zugewandten strukturierten Seite mit der Oberseite der Trägerstruktur verbunden wird
und wobei in montiertem Zustand zwischen sich gegenüberliegenden Kontaktflächen
an Trägerstruktur und elektronischem Bauelement eine elektrisch leitende
Verbindung mittels aus leitendem Material bestehenden Kontaktbrücken (Bumps)
hergestellt ist.
The invention relates to a method for assembling an electronic component
on a support structure in face-down technology, in which the component in
assembled state by an adhesive layer on its the support structure
facing structured side is connected to the top of the support structure
and wherein in the assembled state between opposing contact surfaces
on the support structure and electronic component an electrically conductive
Connection using contact bridges (bumps) made of conductive material
is made.
Das eingangs geschilderte gattungsgemäße Verfahren wird in vielen Bereichen der
Elektronikindustrie eingesetzt, so auch unter anderem zur Herstellung von
Chipmodulen für Datenträgerkarten. Die genannten Bumps überbrücken dabei den Weg
zwischen sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Anschlussstrukturen und werden
mit unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Als Material der Bumps können hierbei
neben reinen Metallen und Lotwerkstoffen unter anderem Leitkleber verwendet
werden, wobei die Klebeeigenschaften des verwendeten Materials zu einer ersten
provisorischen Fixierung des Bauelementes auf der Trägerstruktur benutzt werden.
In aller Regel ist die mechanische Belastbarkeit der mittels Leitkleber hergestellten
Bumps jedoch so gering, dass diese für eine endgültige Fixierung des Bauelementes
nicht ausreichend ist. Aus diesem Grunde wird in einem weiteren Arbeitsschritt in
den Zwischenraum zwischen Unterseite des Bauelementes und Oberseite der
Trägerstruktur ein zusätzliches Klebematerial als so genannter Underfiller eingebracht. Der
zusätzlich eingebrachte Kleber stellt hierbei die dauerhafte Fixierung des
Bauelementes auf der Trägerstruktur sicher.
The generic method described at the outset is used in many areas of
Electronics industry used, including for the production of
Chip modules for data carrier cards. The bumps mentioned bridge the way
between connecting structures that are opposite each other in mirror image
made with different processes. The material of the bumps can be
In addition to pure metals and solder materials, conductive glue is also used
be, the adhesive properties of the material used to a first
provisional fixation of the component on the support structure can be used.
As a rule, the mechanical resilience of those produced using conductive adhesive
Bumps, however, are so small that they are used for a final fixation of the component
is not sufficient. For this reason, in a further step in
the space between the underside of the component and the top of the
Carrier structure introduced an additional adhesive material as a so-called underfiller. The
additional glue is the permanent fixation of the
Component safe on the support structure.
Es ist leicht einsehbar, dass der geschilderte Verfahrensablauf mit seinen einzelnen
Arbeitsschritten und hierbei insbesondere das Einbringen des Underfillers in den
Zwischenraum zwischen Bauelement und Trägerstruktur zu nicht unerheblichen
Kosten führt. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass bei den geschilderten aus dem
Stand der Technik bekannten Verfahren unter Umständen nach dem Herstellen der
Bumps aus leitfähigem Kleber und dem Aufsetzen des Bauelementes als zusätzlicher
Arbeitsschritt ein Aushärten der Bumps erforderlich ist. Hierdurch erhöht sich die
Gesamtfertigungszeit der elektronischen Anordnung zusätzlich.
It is easy to see that the procedure described with its individual
Steps and in particular the insertion of the underfiller in the
The space between the component and the support structure is not insignificant
Costs. In addition, it should be noted that the described from the
Methods known in the art under certain circumstances after the manufacture of the
Bumps of conductive glue and the placement of the component as an additional
Step a hardening of the bumps is required. This increases the
Total manufacturing time of the electronic arrangement additionally.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dass aus den eingangs geschilderten
Arbeitsschritten bestehende gattungsgemäße Verfahren so weiter zu entwickeln, dass
die Montage elektronischer Bauelemente auf entsprechenden Trägerstrukturen
erheblich vereinfacht und somit wesentlich kostengünstiger gestaltet wird.
The object of the present invention is that from the above
Work steps to further develop existing generic methods so that
the assembly of electronic components on appropriate support structures
is considerably simplified and is therefore made much more cost-effective.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den nebengeordneten Ansprüchen
1 und 2 offenbarten technischen Lehren gelöst. Es ist bei dem erfindungsgemäßen
ersten Verfahren vorgesehen, dass die Klebeschicht in einem ersten Arbeitsschritt auf
der strukturierten Seite des Bauelementes vollflächig ohne komplette Aussparung der
Kontaktflächen aufgetragen wird, anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt vor
der Aushärtung der Klebeschicht auf die Kontaktflächen des Bauelementes eine
Materialanhäufung aus dem leitenden Material zur Bildung der Kontaktbrücke
mittels eines Spritzvorganges mit hoher Geschwindigkeit so aufgebracht wird, dass
das im Bereich der Kontaktflächen befindliche Material der Klebeschicht verdrängt
wird. Die Viskosität und Schichtdicke der Klebeschicht ist dabei ebenso wie das
Volumen und die Eigenschaften des leitenden Materials dem erfindungsgemäßen
Verfahren angepasst. Abschließend erfolgt nach dem Aufsetzen des so vorbereiteten
Bauelementes an die erforderliche Position auf der Trägerstruktur eine gleichzeitige
Aushärtung von Klebeschicht und elektrisch leitenden Kontaktbrücken (Bumps). Das
geschilderte Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das
zeitaufwendige Einbringen eines Underfillers in den Zwischenraum zwischen Bauelement
und Trägerstruktur zur endgültigen Fixierung von Ersterem vollständig entfallen
kann. Darüber hinaus findet durch die gemeinsame Aushärtung von Kontaktbrücken
und Klebeschichtmaterial eine weitere Herstellungszeitreduzierung und somit eine
Herabsetzung der Herstellkosten statt. Vor dem Auftragen der Klebeschicht können
die Kontaktflächen des Bauelementes an der zu beschichtenden Seite durch eine
Under-Bump Metallisierung vorbereitet werden.
This object is achieved by the in the independent claims
1 and 2 disclosed technical teachings solved. It is with the invention
First method provided that the adhesive layer in a first step
the structured side of the component over the entire surface without a complete recess
Contact surfaces is applied, then in a further step
the curing of the adhesive layer on the contact surfaces of the component
Material accumulation from the conductive material to form the contact bridge
is applied by spraying at high speed so that
the material of the adhesive layer located in the area of the contact surfaces displaces
becomes. The viscosity and layer thickness of the adhesive layer is just like that
Volume and the properties of the conductive material according to the invention
Procedure adapted. Finally, after putting on the so prepared
A simultaneous component to the required position on the support structure
Hardening of adhesive layer and electrically conductive contact bridges (bumps). The
described method is particularly characterized in that the
time-consuming insertion of an underfiller in the space between the component
and support structure for the final fixation of the former are completely eliminated
can. In addition, the joint curing of contact bridges takes place
and adhesive layer material a further reduction in production time and thus one
Reduction in manufacturing costs instead. Before applying the adhesive layer you can
the contact surfaces of the component on the side to be coated by a
Be prepared for under-bump metallization.
Entsprechend einer mit den gleichen Zeit- und Kostenvorteilen versehenen
alternativen Ausgestaltungsvariante kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dadurch
durchgeführt werden, dass die Klebeschicht in einem ersten Arbeitsschritt auf der
Oberseite der Trägerstruktur vollflächig ohne komplette Aussparung der
Kontaktflächen aufgetragen wird, anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt vor der
Aushärtung der Klebeschicht auf die Kontaktflächen eine Materialanhäufung aus
dem leitenden Material zur Bildung der Kontaktbrücken mittels eines
Spritzvorganges mit hoher Geschwindigkeit so aufgebracht wird, dass das im Bereich der
Kontaktflächen befindliche Material der Klebeschicht verdrängt wird und nach dem
Aufsetzen des Bauelementes an die erforderliche Position auf der vorbereiteten
Trägerstruktur eine gleichzeitige Aushärtung von Klebeschicht und elektrisch
leitenden Kontaktbrücken (Bumps) erfolgt. Vorteilhafterweise besitzt das Bauelement
auch bei dieser Verfahrensvariante eine Under-Bump-Metallisierung auf seinen
Kontaktflächen.
According to one with the same time and cost advantages
The method according to the invention can also provide an alternative embodiment variant
be carried out that the adhesive layer in a first step on the
Top of the support structure over the entire surface without complete recess
Contact surfaces is applied, then in a further step before
Hardening of the adhesive layer on the contact surfaces a material accumulation
the conductive material to form the contact bridges by means of a
Spraying process is applied at high speed so that in the area of
Contact surfaces located material of the adhesive layer is displaced and after
Place the component in the required position on the prepared one
Carrier structure a simultaneous curing of the adhesive layer and electrical
conductive contact bridges (bumps). The component advantageously has
an under-bump metallization on his also in this method variant
Contact surfaces.
Die mittels der beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Bauelemente werden danach in der Regel in oder auf Chipkarten befestigt, jedoch sind auch
andere Einsatzgebiete auf dem Elektroniksektor der Bauelemente denkbar.
Those produced by means of the described method according to the invention
Components are usually attached in or on chip cards, but are also
other areas of application in the electronics sector of the components are conceivable.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beigefügten Fig.
1 und 2 näher erläutert.
The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the attached FIGS. 1 and 2.
In der Fig. 1 ist dabei eine Trägerstruktur 1 dargestellt, welche mit mehreren
Kontaktflächen 2 versehen ist. Diese Trägerstruktur 1 wird zur Vorbereitung der
Montage eines elektronischen Bauelementes zunächst auf seiner Oberseite mit einer
Klebeschicht 3 versehen. Wie aus der Fig. 1 deutlich wird, ist die Klebeschicht 3vollflächig ausgeführt und überdeckt sowohl die Kontaktflächen 2 als auch die
zwischenliegenden Bereiche der Trägerstruktur 1. In einem anschließenden
Arbeitsschritt wird sodann auf die Kontaktflächen 2 jeweils eine Materialanhäufung 4 in
Form so genannter Bumps mittels eines in der Zeichnung als Blackbox dargestellten
geeigneten Spritzgerätes 5 aufgebracht. Ein jeweils eine Materialanhäufung 4
bildender Tropfen 6 wird hierbei mittels des Spritzgerätes 5 in seiner Volumenmenge
dosiert und auf eine so große Geschwindigkeit beschleunigt, dass beim Auftreffen
des Tropfens 6 auf die Klebeschicht 3 deren Material im Bereich der Kontaktflächen
2 verdrängt wird, das Material des Tropfens 6 bis zur Kontaktfläche 2 die
Klebeschicht 3 durchwandert und mit der Außenfläche der Klebeschicht eine bündige
Oberfläche bildet oder aus dieser geringfügig nach oben herausragt. Voraussetzung
hierfür ist es, dass nach dem vorhergehenden Auftragen der Klebeschicht 3 noch
keine Aushärtung des Klebeschichtmaterials stattgefunden hat. Ist die Trägerstruktur
1 durch die geschilderten Arbeitsschritte für die Montage eines elektronischen
Bauelementes 7 beispielsweise in Form eines Chips vorbereitet, so wird dieser mit
seiner Unterseite und darauf befindlichen mit den Kontaktflächen 2 auf der
Trägerstruktur 1 korrespondierenden weiteren Kontaktflächen auf die Trägerstruktur 1
aufgesetzt. Durch den Aufsetzvorgang wird gleichzeitig eine endgültige Fixierung
des Bauelementes 7 mittels der Klebeschicht 3 auf der Trägerstruktur 1
vorgenommen und darüber hinaus durch die Kontaktbrücke der Materialanhäufung 4
(Bump) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen elektronischem Bauelement 7
und Trägerstruktur 1 geschaffen, die gleichzeitig geringfügig zur endgültigen
Fixierung beiträgt. Abschließend erfolgt eine gleichzeitige Aushärtung des
Klebeschichtmaterials und der elektrisch leitenden Substanz der Materialanhäufung 4.
In Fig. 1 while a support structure 1 is shown which is provided with several contact surfaces 2. To prepare for the assembly of an electronic component, this carrier structure 1 is first provided with an adhesive layer 3 on its upper side. As is clear from FIG. 1, the adhesive layer 3 has a full surface and covers both the contact surfaces 2 and the intermediate regions of the carrier structure 1 . In a subsequent work step, a material accumulation 4 in the form of so-called bumps is then applied to the contact surfaces 2 by means of a suitable spraying device 5 shown as a black box in the drawing. A drop 6 , each forming a material accumulation 4 , is metered in volume by means of the spraying device 5 and accelerated to such a high speed that when the drop 6 hits the adhesive layer 3 , the material of which is displaced in the area of the contact surfaces 2 , the material of the drop 6 traverses the adhesive layer 3 as far as the contact surface 2 and forms a flush surface with the outer surface of the adhesive layer or protrudes slightly upwards therefrom. The prerequisite for this is that after the previous application of the adhesive layer 3 , the adhesive layer material has not yet cured. If the support structure 1 is prepared for the assembly of an electronic component 7, for example in the form of a chip, by the described working steps, then this is placed on the support structure 1 with its underside and further contact areas corresponding to the contact areas 2 on the support structure 1 . Through the placement process, the component 7 is finally fixed by means of the adhesive layer 3 on the carrier structure 1 and, moreover, an electrically conductive connection between the electronic component 7 and the carrier structure 1 is created by the contact bridge of the material accumulation 4 , which at the same time is slightly final Fixation contributes. Finally, the adhesive layer material and the electrically conductive substance of the material accumulation 4 are simultaneously cured.
Es wird an dieser Stelle darauf verzichtet, die einzelnen Abläufe des alternativen
erfindungsgemäßen Verfahrens zu schildern, bei dem zur Montagevorbereitung des
elektronischen Bauelementes 7 auf der Trägerstruktur 1 die Klebeschicht 3 auf der
Unterseite des elektronischen Bauelementes 7 aufgebracht wird und anschließend im
Bereich der Kontaktflächen mittels eines geeigneten Spritzgerätes
Materialanhäufungen aufgebracht werden, da für den Fachmann aus den dargelegten Figuren die
alternative Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweifellos deutlich wird.
Bezugszeichenliste
1 Trägerstruktur
2 Kontaktfläche
3 Klebeschicht
4 Materialanhäufung
5 Spritzgerät
6 Tropfen
7 elektronisches Bauelement
At this point it is not necessary to describe the individual processes of the alternative method according to the invention, in which the adhesive layer 3 is applied to the underside of the electronic component 7 to prepare the assembly of the electronic component 7 on the carrier structure 1 and then in the area of the contact surfaces by means of a Suitable accumulator material accumulations are applied, since the alternative design of the method according to the invention will undoubtedly become clear to the person skilled in the art from the figures presented. Reference symbol list 1 support structure
2 contact surface
3 adhesive layer
4 Material accumulation
5 sprayer
6 drops
7 electronic component