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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein elektronisches Bauelement (elektronisches Bauteil oder elektronische
Vorrichtung) zum Verbinden einer Mehrzahl von Elektroden, um eine
Haftkraft von Chipteilen, insbesondere Flip-Chipteilen, die aus Halbleiterelementen
bestehen, zu vergrößern, zur Verwendung
in Anzeigefeldern sowie verschiedenen Arten von Modulen, und betrifft
auch ein Verfahren zum Montieren (das heißt Einbau) des elektronischen
Bauelements.
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Konventionell sind verschiedene Arten
von elektronischen Bauelementen aus Halbleitern auf einer Leiterplatte
montiert worden, um verschiedene Arten von Schaltungsmodulen bereitzustellen.
In Abhängigkeit
von ihrer Ausbildung unterscheiden sich die elektronischen Bauelemente
jedoch in der Montagestruktur voneinander, und wenn die elektronischen Bauelemente
von verschiedenen Arten von Chipteilen, wie vom SIP-Typ und vom
QFP-Typ mit langbeinigen Anschlüssen
und Bondingdrähten,
verwendet werden, sind die meisten unter Verwendung einer Löttechnik
montiert worden.
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Zusammen mit einer Miniaturisierung
und einem Dünnermachen
von elektronischen Vorrichtungen und Geräten, wie LC(Flüssigkristall)Feldern, IC-Karten
usw., sind auch Anforderungen an eine Miniaturisierung und ein Dünnermachen
der elektronischen Bauelemente aus Halbleitern gestellt worden, und
daher sind an Stelle der zuerst erwähnten Chipteile in breitem
Umfang Flip-Chipteile (nachfolgend einfach als "Chipteil(e)" bezeichnet) verwendet worden, die durch
Freilegen von überstehenden
Anschlüssen
(Bumps) auf einer Rückseite
eines eben gestalteten Chipteils gebildet werden.
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Obwohl das Montieren der Chipteile
wie bei dem herkömmlichen
Montageverfahren durch ein Lötverfahren
erfolgen kann, ist ein ernstes Kurzschlussproblem aufgetreten, wenn
eine Teilung oder ein Abstand der benachbarten Elektrodenanschlüsse nicht
groß genug
ist. Daneben werden die Chipteile in einer solchen Weise montiert,
dass eine Mehrzahl von Substratelektroden auf der Leiterplatte in
einer gegenüberliegenden
Beziehung zu einer Mehrzahl von Elektroden auf den Chipteilen positioniert
wird, um die Elektroden der Leiterplatte und die Elektroden der
Chipteile auszurichten und miteinander zu verbinden. Da jedoch diese
Elektroden nicht immer korrekt ausgerichtet sind und/oder es so
viele Kontaktstellen gibt, tritt ein Problem auf, nämlich unerwünschte Verbindungen,
was zu einer niedrigen Ausbeute führt. Weiter sind die unerwünschten
Bauelemente, wo Lötflecken
in nicht in wünschenswerter Weise
befestigt sind, nicht wiederverwendbar, was zu einer wirtschaftlichen
Ineffizienz und einer geringen Produktivität führt. In Anbetracht dieser Mängel sind neuerdings
in breitem Umfang anisotrope Leitkleber verwendet worden, weil diese
Kleber beim Montieren von Chipteilen verhältnismäßig leicht anwendbar sind.
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Wie in 17 dargestellt,
wird in einem Fall, dass ein Flip-Chipteil 50 mit Elektroden 52 auf
einer Elektrodenoberfläche 51 unter
Verwendung eines anisotropen Leitklebers auf einer Leiterplatte
montiert wird, der anisotrope Leitkleber S, als Basisharz, auf die
Substratelektroden 56 aufgebracht, die in einer Ausrichtbeziehung
zu den Elektroden 52 auf der Leiterplatte 55 angeordnet
worden sind. Wie in 18 dargestellt,
werden dann die Elektroden 52 des Chipteils 50 in
einer gegenüberliegenden
Beziehung zu den Substratelektroden 56 auf der Leiterplatte 55 ausgerichtet
und von oberhalb des Chipteils 50 mittels eines bekannten
Quetschwerkzeugs X unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt, um dadurch den anisotropen Leitkleber S
vertikal mit Druck zu beaufschlagen, um den Montagevorgang zu bewirken. 19 zeigt ein resultierendes
Schaltungsmodul, das durch die oben beschriebenen Schritte und das oben
beschriebene Verfahren hergestellt worden ist. Dieses ist zum Beispiel
in der ungeprüften
Japanischen Veröffentlichung
Nr. 2002-299809 dargestellt.
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Jedoch wird der anisotrope Leitkleber
S hergestellt, indem ein leitfähiges
bzw. leitendes feines Pulver aus Metall, wie Gold, Silber, Kupfer,
Nickel oder dergleichen, in isolierende Epoxidharze zugesetzt wird,
und wenn auf den Kleber ein Druck aufgebracht wird, wird daher eine
Leiteigenschaft nur in Richtung des aufgebrachten Drucks erzeugt,
während
er in einer Richtung, in der er nicht mit Druck beaufschlagt wird,
isolierend bleibt.
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Dementsprechend ist der anisotrope
Leitkleber in dem Fall, wo eine Mehrzahl von Elektroden auf den
Chipteilen verbunden werden, äußerst effektiv. Unter
den verschiedenen Arten von anisotropen Leitklebern besitzen einige,
die verhältnismäßig große Menge
an leitendem feinem Metallpulver enthalten (zum Beispiel ungefähr 75 Volumen-%)
eine geringere Haft- oder Klebkraft als erforderlich, was zu einem neuen
Problem führt,
nämlich
einem Ablösen
der Chipteile. So werden sich die Chipteile 50, die unter Verwendung
des anisotropen Leitklebers montiert worden sind, infolge von auf
die Vorrichtungen und Geräte
aufgebrachten mechanischen Stößen, Temperaturwechseln,
Dauerschädigung
usw. wahrscheinlich von der Leiterplatte 55 lösen, was
zu einem ernsten Problem führt,
nämlich
einem Ausfall der Funktion der Vorrichtungen und Geräte.
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In einem Fall, wo der anisotrope
Leitkleber S auf eine vorbestimmte Stelle oder auf einen vorbestimmten
Teilbereich der Leiterplatte aufgebracht wird, wo die Chipteile 50 montiert
werden, ist eine ausreichend große Haftfläche erforderlich, um das oben
beschriebene Problem einer unzureichenden Haftkraft zu überwinden.
In Anbetracht der Anforderungen an eine Montage mit hoher Packungsdichte ist
es jedoch schwierig, eine ausreichend große Fläche für die Haftung sicherzustellen.
Wenn Chipteile miniaturisiert bzw. dünner gemacht und auf einer IC-Karte
und dergleichen montiert werden, ist es außerdem wahrscheinlich, dass
die IC-Karte oder dergleichen infolge von äußeren Stößen auf die IC-Karte oder dergleichen
sowie einen mechanischen Druck infolge eines Verbiegens der IC-Karte
oder dergleichen kurzgeschlossen wird, und dass sie durch ein äußeres Fremdion
korrodiert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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In Anbetracht des Vorangehenden ist
es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues elektronisches
Bauelement zum Verkleben einer Mehrzahl von Elektroden bereitzustellen,
sowie ein neues Verfahren zum Montieren desselben.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, den Einbau oder die Montage von miniaturisierten
und dünner
gemachten elektronischen Bauelementen mit einer Mehrzahl von Elektroden
auf einer Leiterplatte zu vereinfachen, um dadurch die Arbeitseffizienz
und eine Haftkraft der elektronischen Bauelemente zu verbessern,
so dass durch äußere Stöße und Korrosion
verursachte Kurzschlussprobleme beseitigt werden können, um
ein Erzeugen von den Spezifikationen nicht entsprechenden Produkten
zu verhindern und gleichzeitig eine Aufbewahrung, Handhabung und
einen Transport der elektronischen Bauelemente zu ermöglichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein elektronisches Bauelement zum Verbinden einer
Mehrzahl von Elektroden bereitgestellt, umfassend: eine isolierende
Basis mit einer Mehrzahl von Elektroden und Zwischenräumen dazwischen,
einen auf die Elektroden aufgebrachten anisotropen Leitklebstoff,
einen auf die Zwischenräume
aufgebrachten Isolierklebstoff, der denselben Erhärtungszustand
wie ein Erhärtungszustand
des anisotropen Leitklebstoffs aufweist, wobei jeder von dem anisotropen
Leitklebstoff und dem Isolierklebstoff vorübergehend bzw. zeitweilig erhärtet ist.
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Die oben beschriebene Erfindung erlaubt
es, die verhältnismäßig schwache
Haftkraft des anisotropen Leitklebstoffs durch den Isolierklebstoff
zu verstärken
und zu ergänzen,
ohne eine Chipabdeckung und dergleichen zu verwenden, weil der anisotrope Leitklebstoff
auf den Elektrodenteil auf der Basis der Chipteile aufgebracht ist
und der Isolierklebstoff auf die anderen Bereiche als die Elektroden
auf der Basis aufgebracht ist. Somit können die Chipteile fest angeklebt
und in ihrer Lage festgehalten werden.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt ein elektronisches Bauelement zum Verbinden einer
Mehrzahl von Elektroden bereit, umfassend: eine isolierende Chipabdeckung
mit einem Wärmeabstrahlungsteil
und mit einem Gehäuseteil auf
ihrer Unterseite, ein im Gehäuseteil
untergebrachtes Flip-Chipteil,
bestehend aus einer Basis mit einer Mehrzahl von Elektroden eines
Halbleiterelements, die auf einer Rückseite angeordnet sind, einen
auf die Elektroden der Basis des Chipteils aufgebrachten oder durch
Siebdruck aufgedruckten anisotropen Leitklebstoff, eine Klebe- oder
Verbindungsoberfläche
auf einem Umfang des Chipteils und auf einer Unterseite der isolierenden
Chipabdeckung, einen auf die Klebe- oder Verbindungsoberfläche aufgebrachten
oder durch Siebdruck aufgedruckten Isolierklebstoff, der denselben
Erhärtungszustand
wie ein Erhärtungszustand
des anisotropen Leitklebstoffs aufweist, wobei jeder von dem anisotropen
Leitklebstoff und dem Isolierklebstoff über eine vorbestimmte Zeit
unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt worden ist, um ihn vorübergehend bzw. zeitweilig zu
erhärten.
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Bei dem oben beschriebenen zweiten
Aspekt der Erfindung kann der Wärmeabstrahlungsteil mit
einem Öffnungsteil
ausgebildet sein, indem mindestens ein Endteil der Chipabdeckung
nach außen zu
verlängert
ist. Weiter weist der Isolierklebstoff eine ähnliche Temperatureigenschaft
wie der anisotrope Leitklebstoff auf, der die Eigenschaft besitzt,
dass er auf eine Erwärmungstemperatur
reagiert und aus einem vorübergehend
bzw. zeitweilig erhärteten
Zustand in einen erhärteten
Zustand übergeht.
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Dementsprechend können die Chipteile sicher in
Position auf der Leiterplatte montiert werden, so dass jegliche
Beschädigung
oder Ablösung
der Chipteile infolge äußerer Stöße wirksam
verhindert werden kann. Weiter erlaubt dies einen Transport oder
eine Aufbewahrung oder Lagerung der elektronischen Bauelemente in
einem Zustand einer sofortigen Verwendbarkeit.
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In einem dritten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Montieren von elektronischen Bauelementen
zum Verbinden einer Mehrzahl von Elektroden bereitgestellt, umfassend die
Schritte: Unterbringen eines Flip-Chipteils in einer Chipabdeckung, wobei
das Flip-Chipteil ein Halbleiterelement mit einer Mehrzahl von Elektroden
aufweist, die in einer planaren Weise angeordnet sind, und der Gehäuseteil
auf einer Unterseite einer Chipabdeckung vorgesehen ist, die aus
einem Isoliermaterial hergestellt ist und einen Wärmeabstrahlungsteil aufweist,
Aufbringen oder Aufdrucken durch Siebdruck eines anisotropen Leitklebstoffs
auf eine Mehrzahl von Elektroden, die auf einer Basis des Chipteils vorgesehen
sind, und Aufbringen oder Aufdrucken durch Siebdruck eines Isolierklebstoffs,
der denselben Erhärtungszustand
wie derjenige des anisotropen Leitklebstoffs aufweist, auf eine
Klebe- oder Verbindungsoberfläche
der Chipabdeckung, Beaufschlagen des anisotropen Leitklebstoffs
und des Isolierklebstoffs unter Wärmezufuhr mit Druck über eine vorbestimmte
Zeit, um den anisotropen Leitklebstoff und den Isolierklebstoff
vorübergehend
bzw. zeitweilig zu erhärten,
um dadurch ein vorbestimmtes elektronisches Bauelement zu erzeugen,
Bereitstellen des elektronischen Bauelements in Position auf einer Leiterplatte
mit Substratelektroden, die zur Ausrichtung mit den Elektroden des
Chipteils angeordnet sind, um für
eine vorbestimmte Positionierung der Elektroden und der Substratelektroden
zu sorgen, und Anbringen eines Quetschwerkzeugs auf der Chipabdeckung
und Absenken des Quetschwerkzeugs, während die beiden oben erwähnten Arten von
Klebstoffen heißgeschmolzen
werden, um die Chipabdeckung über
eine vorbestimmte Zeit auf die Leiterplatte zu pressen, um die beiden
zuvor erwähnten
Arten von Elektroden elektrisch miteinander zu verbinden.
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Dementsprechend erlaubt es die vorliegende Erfindung,
den Schritt der Montage/Anbringung auf der Leiterplatte vom Schritt
des Aufbringens der Klebstoffe zu trennen, und dies gestattet eine
Verbesserung der Arbeitseffizienz und eine zuverlässige Langzeitaufbewahrung
der elektronischen Bauelemente, die für eine sofortige Montage verfügbar sind, und
dies ermöglicht
ein einfaches Transportieren oder Bewegen der elektronischen Bauelemente
zu Montagezwecken, um dadurch für
einen effizienten Montagevorgang zu sorgen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher
ersichtlich, in denen:
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1 eine
Unterseitenansicht eines Flip-Chipteils ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Chipabdeckung ist;
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3 eine
Unterseitenansicht der Chipabdeckung ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines elektronischen Bauteils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist, wobei sich das elektronische Bauteil in einem
Zustand vor dem Prozess einer vorübergehenden Erhärtung befindet;
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5 eine
Unterseitenansicht des in 4 dargestellten
elektronischen Bauelements ist;
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6 eine
Schnittansicht des elektronischen Bauelements entlang der Linie
A-A in 4 ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht des elektronischen Bauteils ist, nachdem
es vorübergehend erhärtet ist;
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8 eine
Unterseitenansicht eines Chipteils gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
Draufsicht auf das in 8 dargestellte
Chipteil ist;
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10 eine
Schnittansicht des Chipteils entlang der Linie B-B in 8 ist;
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11 eine
Unterseitenansicht des Chipteils gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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12 eine
Draufsicht auf das in 11 dargestellte
Chipteil ist;
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13 eine
Unterseitenansicht eines LSI gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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14 eine
erläuternde
Schnittansicht des elektronischen Bauelements auf der Leiterplatte
ist, die einen Zustand vor der Montage und einen Einbauzustand des
elektronischen Bauelements in Bezug zur Leiterplatte zeigt;
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15 eine
erläuternde
Schnittansicht ist, die zeigt, dass das elektronische Bauelement
mittels eines Warmpresswerkzeugs unter Wärmezufuhr auf die Leiterplatte
gepresst wird;
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16 eine
Schnittansicht des elektronischen Bauelements und der Leiterplatte
ist, die das elektronische Bauelement auf die Leiterplatte gequetscht
und montiert zeigt;
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17 eine
Vorderseitenansicht des konventionellen Chipteils ist, die einen
Zustand zeigt, bevor das Chipteil gemäß dem Verfahren aus dem Stand
der Technik auf der Leiterplatte montiert wird;
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18 eine
Vorderseitenansicht des konventionellen elektronischen Bauelements
ist, die den Zustand zeigt, in dem das elektronische Bauelement gemäß dem Verfahren
aus dem Stand der Technik unter Wärmezufuhr auf die Leiterplatte
gepresst und gequetscht wird; und
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19 eine
Vorderseitenansicht des konventionellen elektronischen Bauelements
ist, das gemäß dem Verfahren
aus dem Stand der Technik auf der Leiterplatte montiert worden ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung
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Unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
werden nun bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zuerst Bezug nehmend auf die 1 bis 7, besteht das elektronische Bauelement
aus einem Flip-Chipteil 11 und einer Chipabdeckung 20 zum Schutz
des Chipteils 11. Das Chipteil 11 weist eine Basis 12 auf,
die als Elektrodenoberfläche
dient, auf der ein anisotroper leitender bzw. leitfähiger Klebstoff oder
Leitklebstoff S in einem Zustand aufgebracht (oder aufgetragen)
ist, in dem er teilweise oder vorübergehend bzw. zeitweilig erhärtet ist.
Die Chipabdeckung 20 weist auf ihrer Unterseite auf einem
Teil des Umfangs eine Klebe- oder
Verbindungsoberfläche 24 auf,
auf die ein isolierender Klebstoff oder Isolierklebstoff M aufgebracht
(oder aufgetragen) und unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt worden ist, um eine vorübergehende bzw. zeitweilige
Erhärtung
zu bewirken.
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Nunmehr Bezug nehmend auf 1, ist auf einer Basis 12 eines
Chipteils, das einen Halbleiter enthält, eine Mehrzahl von Elektroden
(Bumps) 13 in Position gebracht, die mit dem Halbleiter
verbunden sind. Da die Elektroden 13 jeweils mit einer
Substratelektrode 31 auf einer Oberfläche einer in 14 dargestellten Leiterplatte 30 verbunden
werden, kann eine vom Chipteil 11 auf der Leiterplatte 30 eingenommene
Fläche
gleich groß wie
diejenige des Chipteils 11 gemacht werden, um dadurch kleine
Abmessungen und ein geringeres Gewicht der Leiterplatte 30 zu
erzielen. Jedoch wird dem auf die Oberfläche der Mehrzahl von Elektroden
auf dem Chipteil 11 aufgebrachten anisotropen Leitklebstoff
S eine große
Menge an leitendem bzw. leitfähigem
feinem Metallpulver zugesetzt, und daher wird seine Haftkraft unvermeidbar
verringert. Abgesehen davon lässt
man die Elektroden vorzugsweise leicht über die Basis überstehen,
oder man kann sie, falls notwendig, ansonsten auch ohne jeglichen Überstand mit
der Oberfläche
bündig
machen.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3, ist die Chipabdeckung 20 aus
Isoliermaterialien hergestellt, vorzugsweise aus isolierenden Kunstharzen, und weist
an ihrer Unterseite einen Gehäuseteil 21 auf,
um darin das Chipteil 11 zu befestigen oder unterzubringen.
Der Gehäuseteil 21 ist
mit einem Wärmeabstrahlungsteil 22 versehen,
der mit der Außenseite
kommuniziert, um die im Gehäuseteil
erzeugte Wärme
abzustrahlen. Weiter weist die Chipabdeckung 20 am Umfang
des Gehäuseteils 21 zumindest auf
den entgegengesetzten Seiten der Unterseite der Chipabdeckung 20 eine
Klebe- oder Verbindungsoberfläche 24 zum
Aufbringen des Isolierklebstoffs M auf dieselbe auf.
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Der Gehäuseteil 21 ist mit
einem Wärmeabstrahlungsteil 22 versehen,
der aus einer Öffnung
besteht, die sich an der linken und rechten Seite und/oder an der
vorderen und hinteren Seite bis zur Außenseite der Chipabdeckung
erstreckt, so dass vom Chipteil 11 im Gehäuse 21 erzeugte
Wärme durch
den Wärmeabstrahlungsteil 22 nach
außen freigesetzt
oder abgegeben wird, um eine Überhitzung
des Chipteils zu verhindern. Statt der Bereitstellung des Wärmeabstrahlungsteils 22 an
der Chipabdeckung 20, wie oben beschrieben, können in
diesem Fall auch geeignete Wärmeabstrahlungsrippen oder
-vorsprünge
(nicht dargestellt) auf der Oberfläche der Abdeckung vorgesehen
sein.
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Das Chipteil 11, das im
Gehäuseteil 21 der Chipabdeckung 20 befestigt
ist, ist als Einheit an der Innenseite des Gehäuseteils 21 festgeklebt
oder mechanisch befestigt. Somit kann, wenn das elektronische Bauelement 10a vor
dem Prozess der vorübergehenden
Erhärtung
auf der Leiterplatte 30 montiert oder an dieser festgeklebt
wird, die Chipabdeckung 20 bewegt werden, um ihre Position
in Vorwärts-/Rückwärts-Richtung
und Links-/Rechts-Richtung zu verändern, um die Lage des Chipteils
zu justieren. Mit anderen Worten lässt sich, weil sich das elektronische
Bauelement im vorübergehend
erhärteten
Zustand befindet, eine Relativposition zwischen den überstehenden
Elektroden 13 des Chipteils 11 und den Substratelektroden 31 im
Zeitpunkt einer Überprüfung unter
Stromzufuhr leicht justieren, um eine Erzeugung von mangelhaften
elektronischen Bauelementen zu verhindern.
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Die Verbindungsoberfläche 24 auf
den entgegengesetzten Seiten der Unterseite der Chipabdeckung 20 ist
so ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen in derselben Ebene
wie die als Elektrodenoberfläche
des Chipteils 11 dienende Oberfläche der Basis 12 befindet
und mit dieser bündig
ist. Die Verbindungsoberfläche 24 ist
mit einem allgemein bekannten Isolierklebstoff M versehen, und die
Basis 12 des Chipteils ist mit einem anisotropen Leitklebstoff
S versehen, und diese Klebstoffe M und S werden gleichzeitig oder
ansonsten getrennt durch Aufbringen (das heißt Auftrag) oder durch Siebdruck
bereitgestellt.
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Der anisotrope Leitklebstoff S weist
nur in Richtung der Beaufschlagung mit Druck Leitfähigkeit auf,
wie oben beschrieben, und zeigt in Richtung der Nicht-Beaufschlagung keine
Leitfähigkeit,
sondern bewahrt sein Isoliervermögen.
Zu diesem Zweck wird bevorzugt ein (unter dem Produktnamen Fine
Eposeal 5001) von FineChem Technical Laboratory, Ltd. hergestellter
anisotropen Leitklebstoff verwendet, und zwar in einer solchen Weise,
dass der Klebstoff unter Verwendung eines geeigneten Spenders aufgebracht
(aufgetragen) oder durch Siebdruck aufgedruckt wird (nachfolgend
wird der Begriff "Aufbringen" und seine Synonyme
so verwendet, dass er sowohl "Auftragen" und "Aufdrucken" bedeutet), um 20-30
Mikron im dünnsten
Größenordnungsbereich und
150-200 Mikron im dicksten Größenordnungsbereich
auf der ganzen Basis 12 des Chipteils 11 bereitzustellen.
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Nachdem der anisotrope Leitklebstoff
S auf die Basis 12 des Chipteils 11 aufgebracht
ist, wird der anisotrope Leitklebstoff S mittels eines Quetschwerkzeugs
X bei einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Druck über eine
vorbestimmte Zeit unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt, so dass die beiden Klebstoffe S und M vorübergehend erhärtet werden.
Die Wärmebehandlung
des anisotropen Leitklebstoffs erfolgt bevorzugt bei einer verhältnismäßig niedrigen
Temperatur von etwa 70°C über etwa
1-3 Stunden mit einem vorbestimmten Druck. Die Zeit für die Erwärmung und
die Druckbeaufschlagung würde
während
des Druckzustands von Bedeutung sein, und 0,7-1,0 kg/cm2 ist
ein Beispiel dafür,
obwohl sie nicht auf diesen Bereich begrenzt ist, weil sie von der
Art der aufgebrachten Klebstoffe, Raumtemperatur, usw. abhängt.
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Der auf die Verbindungsoberfläche 24 der Chipabdeckung 20 aufgebrachte
Isolierklebstoff M dient dazu, zu verhindern, dass sich die elektronischen
Bau teile von der Leiterplatte 30 lösen oder sich auf dieser verschieben.
Der Isolierklebstoff M muss einen B-Stadium-Zustand des anisotropen
Leitklebstoffs S aufweisen, das heißt eine ähnliche Temperatureigenschaft
wie der anisotrope Leitklebstoff, der die Eigenschaft hat, dass
er auf eine Erwärmungstemperatur
reagiert und aus einem vorübergehend bzw.
zeitweilig erhärteten
Zustand in einen erhärteten
bzw. ausgehärteten
Zustand übergeht.
Zum Beispiel ist es in einem Fall, in dem eine Reaktionstemperatur
zum Erhärten
des anisotropen Leitklebstoffs S 70°C beträgt, erforderlich, dass der
Isolierklebstoff bei derselben Temperatur reagiert. Dies erlaubt
es, eine große
Menge des feinen leitenden Metallpulvers aufzunehmen und dabei den
anisotropen Leitklebstoff mit geringerer Haftkraft durch die Verwendung des
Isolierklebstoffs M zu verstärken,
und dies wird eine Erzeugung von mangelhaften Produkten verhindern.
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Mit B-Stadium-Klebstoff soll ein
Klebstoff gemeint sein, der erhärtet
ist (das heißt
nicht reaktiv sondern erhärtet
in einem augenscheinlichen Zustand), wenn er unter die vorbestimmten
Bedingungen von Temperatur, Druck usw. gebracht worden ist, und
der zum Transport, zur Aufbewahrung und zum Kontakt mit anderen
Teilen als den vorbestimmten Verbindungsteilen angepasst und kompatibel
ist. Weiter kann er, wenn die anderen Bedingungen (wie, im Allgemeinen,
hohe Temperatur und hoher Druck) kontinuierlich über eine vorbestimmte Zeit
gegeben sind, in einen flüssigen
Zustand zurück überführt werden
(das heißt
Wiedererweichung) und nach der Reaktion zwecks Haftung verfestigt
werden.
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Unter Verwendung des Isolierklebstoffs
M, der dieselben Erhärtungsbedingungen
bzw. Erhärtungseigenschaften
wie der anisotrope Leitklebstoff S aufweist, werden sowohl der anisotrope
Leitklebstoff S und der Isolierklebstoff M mittels des Quetschwerkzeugs
unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt, um sie vorübergehend bzw. zeitweilig zu erhärten. Der
Druck und die Temperatur beim Prozess der Druckbeaufschlagung unter
Wärmezufuhr beträgt für den Isolierklebstoff, ähnlich wie
diejenigen des anisotropen Leitklebstoffs, ungefähr 70°C, und ein vorbestimmter Druck
wird über
1-3 Stunden aufgebracht, um für
eine vorübergehende
Erhärtung
zu sorgen. Der spezifische Druck beträgt zum Beispiel 0,7-1,0 kg/cm2, was bei der vorliegenden Erfindung jedoch
nicht ein schränkend
gemeint ist, sondern sich in Abhängigkeit
von der Art der aufgebrachten Klebstoffe und der verwendeten Temperatur ändern kann.
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Das Aufbringen und die zeitweilige
Erhärtung
der beiden Arten von Klebstoffen S und M kann ausgeführt werden,
entweder bevor oder nachdem das Chipteil 11 auf der Chipabdeckung 20 montiert wird.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der Klebstoffe, nachdem das
Chipteil auf der Chipabdeckung 20 montiert ist, und dies
wird zweckmäßig sein,
weil das Aufbringen des Klebstoffs und der Schritt der Erwärmung/Druckbeaufschlagung
zugleich in einem fortlaufenden Verfahren vorgenommen werden können. Wenn
ein dünn
und klein gemachtes elektronisches Bauelement 10 zum Beispiel
auf einer IC-Karte montiert wird, kann weiter die am Chipteil angebrachte
Chipabdeckung 20 Beschädigungen
und Kurzschlussprobleme infolge von äußeren Stößen und äußeren mechanischen Kräften, die
erzeugt werden, wenn die IC-Karte gebogen oder gefaltet wird, sowie ein
Eindringen von Fremdionen, usw. verhindern.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird
nun unter Bezugnahme auf die 8-10 beschrieben. Ein relativ
groß bemessenes
Chipteil 11a mit darin enthaltenen Halbleitern wird vorbereitet, und
eine Mehrzahl von Elektroden 13a ist auf einem Umfangsteil
einer Rückseite
der Basis 12a angeordnet, um einen Elektrodenteil 60 zu
bilden, auf den der anisotrope Leitklebstoff S aufgebracht oder
durch Siebdruck aufgedruckt ist. Auf einen innerhalb der Elektroden 60 angeordneten
Freiraum 62 ist der Isolierklebstoff M aufgebracht oder
durch Siebdruck aufgedruckt, der denselben Erhärtungszustand wie der anisotrope
Leitklebstoff aufweist.
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Die 11 und 12 zeigen eine dritte Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ist eine Mehrzahl von Elektroden 13b auf
einen mittleren Teil der Basis 12b des Chipteils 11b angeordnet,
um einen Elektrodenteil 70 zu bilden, auf den der anisotrope
Leitklebstoff S aufgebracht oder durch Siebdruck aufgedruckt ist.
Auf einem auf beiden Seiten der Basis 12b angeordneten Freiraum
ist der Isolierklebstoff M aufgebracht oder durch Siebdruck aufgedruckt,
der denselben Erhärtungszustand
wie der anisotrope Leitklebstoff aufweist.
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Wie oben beschrieben, sind die Elektrodenteile 60, 70 auf
der Basis 12a, 12b des Chipteils vorgesehen, und
ein anisotroper Leitklebstoff S ist auf die Elektrodenteile 60, 70 aufgebracht,
wo die Elektroden 13a, 13b angeordnet sind. Der
Isolierklebstoff M ist in dem Raum 62, 72 aufgebracht,
wo keine Elektrode angeordnet ist. Das elektronische Bauelement
mit den vorübergehend
erhärteten
Klebstoffen S, M kann zum Montieren und zum Erhärten bzw. Aushärten der
Klebstoffe erwärmt
werden. Da das Chipteil eine gewisse Größe aufweist und daher die Bereitstellung
des Freiraums ohne Elektroden vorsieht, kann das Chipteil ohne Verwendung
der Chipabdeckung montiert werden.
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Bezug nehmend auf 13, die eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, weist ein auf dem Markt erhältlicher
LSI-Sockel 80 in seinem mittleren Teil einen Gehäuseteil 82 auf,
um darin einen LSI 83 zu montieren, der auf seiner Rückseite
eine Mehrzahl von Elektroden 84 aufweist, um einen Elektrodenteil
zu bilden. Ein anisotroper Leitklebstoff S ist auf den Elektrodenteil
der Elektroden 84 aufgebracht, während ein Isolierklebstoff
M um den Gehäuseteil 82 herum
auf den Sockel 80 aufgebracht ist, und die beiden Arten
von Klebstoffen sind vorübergehend
bzw. zeitweilig erhärtet.
Der Sockel 80 für
den LSI 83 dient im Wesentlichen demselben Zweck wie die
Chipabdeckung 20 bei der vorherigen Ausführungsform.
Weil nämlich
der auf den LSI-Teil aufgebrachte anisotrope Leitklebstoff S eine
kleinere Haftkraft aufweist, wird die schwache Haftung durch den
Isolierklebstoff M verstärkt,
der auf die Basis 81 des Sockels 80 aufgebracht
ist, und der Sockel 80 kann ohne Verwendung einer LSI-Sockelabdeckung auf
der Leiterplatte montiert werden.
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Um das elektronische Bauelement mit
den Klebstoffen S und M, die vorübergehend
erhärtet sind,
auf der Leiterplatte zu montieren, werden, wie in 14 dargestellt, Elektroden 13 auf
der Basis 12 des elektronischen Bauelements 10a,
welches das Chipteil 11a, 11b oder 80 aufweist,
oder des elektronischen Bauelements 10, welches das Chipteil 11 und
die Chipabdeckung 20 aufweist, in einer gegenüberliegenden
Beziehung zu den aus der Leiterplatte überstehenden Substratelektroden 31 angeordnet, und
danach werden die Elektroden
13 zur Leiterplatte 30 hin
abgesenkt, wie durch einen Pfeil in 14 dargestellt,
so dass die Elektroden auf beiden Seiten miteinander fluchten.
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Wie in 15 dargestellt,
wird das elektronische Bauelement 10 mit den Klebstoffen
S und M, die vorübergehend
erhärtet
sind, mittels des Quetschwerkzeugs X auf eine vorbestimmte Temperatur
erwärmt,
um die Klebstoffe zu erweichen oder in den nicht-erhärteten Zustand
zurückzuführen. Dann wird
das Quetschwerkzeug X nach unten gepresst, so dass die Unterseite
der erweichten Klebstoffe S und M mit einer Oberseite der Leiterplatte 30 in
Kontakt gebracht wird. Somit wird der in einem mittleren unteren
Bereich des elektronischen Bauelements 10 angeordnete anisotrope
Leitklebstoff S zwischen den Elektroden 13 und 31 zusammengequetscht,
um eine elektrische Verbindung herzustellen. Andererseits wird zwischen
den in seitlicher Richtung benachbarten Elektroden kein vertikaler
Druck aufgebracht, und daher bleibt zwischen den in seitlicher Richtung
benachbarten Elektroden der Isolierzustand bewahrt. Somit sind die
in seitlicher Richtung benachbarten Elektroden nicht elektrisch
miteinander verbunden.
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Die Klebstoffe S und M, die mittels
des Quetschwerkzeugs X enthärtet
oder wieder erweicht worden sind, werden in vertikaler Richtung
(das heißt von
oben nach unten) mit Druck beaufschlagt und dann in seitlicher Richtung
nach außen
gedrückt. Speziell
wird der zwischen den Elektroden 13 und 31 angeordnete
Klebstoff S elektrisch leitend oder leitfähig, wenn er mit einem vorbestimmten
Druck beaufschlagt wird, jedoch umschließt er die Elektroden in seitlicher
Richtung, um dort für
einen elektrisch isolierenden Zustand zu sorgen. Der außerhalb
von dem anisotropen Leitklebstoff S angeordnete Isolierklebstoff
M wird vom anisotropen Leitklebstoff S gewaltsam in seitlicher Richtung
(nach rechts und links) gedrückt
und von der Unterseite der Chipabdeckung 20 aus in seitlicher
Richtung extrudiert, und daher wird die Klebefläche durch den herausgedrückten Teil
des Klebstoffs S vergrößert, mit
der Folge, dass die Haftkraft vergrößert wird.
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Wenn das Chipteil 11 erwärmt wird,
zum Beispiel auf etwa 150°C,
wobei das Chipteil 11 vom Quetschwerkzeug gehalten und über eine
vorbestimmte Zeit mit Druck beaufschlagt wird, werden beide Klebstoffe
S und M erneut erhärtet
bzw. ausgehärtet,
um für
eine Serienverbindung zwischen den Elektroden 13 und 31 zu
sorgen. Mit anderen Worten wird zwischen den Elektroden 13 des
Chipteils und den Elektroden 31 der Leiterplatte in Richtung
von oben nach unten ein Druck aufgebracht, um die Elektroden 13 und 31 elektrisch
zu verbinden. Dementsprechend kann, wenn der anisotrope Leitklebstoff
S an der vorbestimmten Stelle auf der Oberfläche der Leiterplatte 30 aufgebracht
und vorübergehend
erhärtet
ist, das Montieren des elektronischen Bauelements 10 einfach
durchgeführt
werden.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden
nun die Montageschritte für
das elektronische Bauelement gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Im ersten Schritt wird das Chipteil 11 innerhalb
des Gehäuseteils 21 der
Chipabdeckung 20 befestigt, und das innerhalb des Gehäuseteils 21 der Chipabdeckung 20 befestigte
Chipteil 11 wird mit dem Gehäuseteil 21 zu einer
einheitlichen Struktur verklebt oder in Eingriff gebracht, und der
Gehäuseteil 21 weist
einen Wärmeabstrahlungsteil 22 auf,
um die Wärme
nach außen
freizusetzen bzw. abzugeben.
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Im zweiten Schritt wird der anisotrope
Leitklebstoff S auf die Basis 12 des Chipteils 11 aufgebracht,
und der Isolierklebstoff M wird auf die Klebe- oder Verbindungsoberfläche 24 der
Chipabdeckung 20 aufgebracht. In diesem Fall wird für den anisotropen
Leitklebstoff ein erstes Druckmuster (nicht dargestellt) und für den Isolierklebstoff
ein zweites Druckmuster (nicht dargestellt) verwendet, um die Klebstoffe
S und M auszubilden, jedoch ist keine Einschränkung auf diese Herstellungsverfahren
vorgesehen. Mindestens der Klebstoff S wird in einer dickeren Konfiguration
ausgebildet, so dass beide Elektroden darin eingebettet werden können. Die Klebstoffe
werden unter Verwendung eines Spenders aufgebracht oder mittels
einer Siebdrucktechnik aufgedruckt. Die Dicke einer auf die Oberfläche der Basis
aufgebrachten Schicht des anisotropen Leitklebstoffs S kann wahlweise
von einem Bereich von 20-30 Mikron bis zu einem Bereich von 150-200
Mikron festgelegt werden.
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Beim Vorgang des Aufbringens der
Klebstoffe S und M kann das Aufbringen (oder der Siebdruck) des
anisotropen Leitklebstoffs S auf die Basis 12 des Chipteils 11 in
Bezug zum Aufbringen (oder dem Siebdruck) des Isolierklebstoffs
M auf die Verbindungsoberfläche 24 der
Chipabdeckung 20 gleichzeitig erfolgen, oder ansonsten
nacheinander. Der auf die Basis 12 des Chipteils 11 aufgebrachte
anisotrope Leitklebstoff S und der Isolierklebstoff M auf der Verbindungsoberfläche 24 der
Chipabdeckung 20 können
mittels einer bekannten Vorrichtung oder des Quetschwerkzeugs X
unter Wärmezufuhr
mit Druck beaufschlagt werden, um sie vorübergehend zu erhärten, um
das elektronische Bauelement 10 zum Verkleben einer Mehrzahl
von Elektroden herzustellen.
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Es ist notwendig, dass der anisotrope
Leitklebstoff S und der Isolierklebstoff M einander im Hinblick
auf Druckkraft und Erwärmungstemperatur ähnlich sind,
wenn sie von derselben Art von Epoxidharz sind. Abgesehen davon
beträgt
die Druckbeaufschlagungs- und Erwärmungstemperatur zum vorübergehenden
Erhärten
der Klebstoffe S und M vorzugsweise ungefähr 70°C, wobei ein gewisser Druck
von zum Beispiel 0,7-1,0 kg/cm2 über 1-3
Stunden kontinuierlich aufgebracht wird, jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht auf einen solchen Druck und eine solche Temperatur,
wie oben beschrieben, beschränkt.
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Im dritten Schritt, wie in 14 dargestellt, wird eine
Positionierung zwischen den Elektroden 13 auf dem Chipteil 11 des
elektronischen Bauelements 10 mit den Klebstoffen S und
M, die vorübergehend erhärtet sind,
und den Substratelektroden 31 auf der Leiterplatte 32 vorgenommen,
indem die Elektroden 13 mit den Substratelektroden 31 ausgerichtet
werden. Ein übliches
Verfahren dieser Positionierung kann verwendet werden, um das elektronische
Bauelement 10 in vertikaler Richtung abzusenken, falls notwendig
kann jedoch das elektronische Bauelement 10 in seitlicher
Richtung bewegt werden.
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Bei dieser Positionierung wird die
Unterseite des vorübergehend
erhärteten
anisotropen Leitklebstoffs S mit den Substratelektroden 31 zur
Deckung gebracht, wie in 14 dargestellt.
In diesem Fall kann selbstverständlich
zum Zweck einer Erleichterung des Montageverfahrens der Klebstoff
gleichzeitig mit dem Beginn des Absenkens des elektronischen Bauelements 10 erwärmt wer den,
um dadurch den vorübergehend
erhärteten
Klebstoff zum Schmelzen zu bringen. Abgesehen davon wird, wenn die
Positionierung des elektronischen Bauelements 10 zum Erhärten des
Klebstoffs fortschreitet, das elektronische Bauelement 10 mit
dem Quetschwerkzeug X in Kontakt gebracht, wie in 15 dargestellt, um mit der Erwärmung zu
beginnen.
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Wenn die Elektroden des elektronischen Bauelements 10 mit
den Oberseiten der Substratelektroden 31 zur Deckung gebracht
worden sind, wird es im vierten Schritt, wie in 15 dargestellt, mittels des Quetschwerkzeugs
X auf zum Beispiel 150°C
erwärmt,
der Klebstoff wird bis zum Wiedererweichen geschmolzen, und in diesem
Zustand wird der Quetschvorgang vorgenommen, indem von oben über 1-3
Stunden eine gewisse Kraft aufgebracht wird, so dass das elektronische
Bauelement 10 mit den Substratelektroden 31 der
Leiterplatte 30 verklebt wird. Durch diesen Schritt werden
die Elektroden 13 und 31, die am oberen bzw. unteren
Teil angeordnet sind, durch die Wirkung des anisotropen Leitklebstoffs
S elektrisch miteinander verbunden.
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Da dem anisotropen Leitklebstoff
S eine verhältnismäßig große Menge
an leitfähigem
feinem Metallpulver zugesetzt wird, wird seine Haftkraft verringert.
Die Leiterplatte 30 wird mit der Chipabdeckung 20 verklebt,
die um das Chipteil herum oder an beiden Seiten desselben angeordnet
ist, und eine Haftkraft zwischen dem elektronischen Bauelement 10 und
der Leiterplatte 30 wird weiter vergrößert.
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Wie oben beschrieben, sind zwei Arten
von Klebstoffen S und M, die auf das Chipteil bzw. die Verbindungsoberfläche der
Chipabdeckung aufgebracht sind, vorübergehend erhärtet, um
das elektronische Bauelement 10 bereitzustellen, so dass
das elektronische Bauelement 10 auf der Leiterplatte 32 montiert
werden kann. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Modulschaltung
kann daher der Schritt der Montage/Anbringung vollständig vom
Schritt des Aufbringens des Klebstoffs/der Klebstoffe getrennt werden,
und dies erlaubt eine Vergrößerung der
Arbeitseffizienz und eine weitergehende Anwendung in Produktionsverfahren
und Logistik. Das elektronische Bauelement 10 mit den vorübergehend
erhärteten
Klebstoffen erlaubt eine Langzeitaufbewahrung, speziell für 3 Monate
bei Raumtemperatur, 6 Monate durch kalte Lagerung und etwa 1 Jahr
durch Kühlung, und
kann, wenn notwendig, sofort montiert werden.
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Das so hergestellte elektronische
Bauelement 10 lässt
sich transportieren und kann daher als kommerzielles Produkt durch
und über
Verkaufsnetze vertrieben werden. So ist beim Montagevorgang die
schwierige Tätigkeit
des Aufbringens des Klebstoffs auf die Leiterplatte nicht mehr erforderlich,
und daher kann der Montagevorgang für das elektronische Bauelement
ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden.
Somit können
bei der Arbeitseffizienz und der Ausbeute Verbesserungen erzielt
werden, um für eine
wirtschaftliche Effizienz zu sorgen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist der Isolierklebstoff auf einen Teil des Chipteils oder die Verbindungsoberfläche der
Chipabdeckung aufgebracht, und der anisotrope Leitklebstoff ist
auf die Elektroden aufgebracht, die auf der Basisoberfläche des
Chipteils vorgesehen sind, wobei diese Klebstoffe weiter vorübergehend
erhärtet
sind, um das elektronische Bauelement bereitzustellen. Das so gebildete
elektronische Bauelement ist zur Langzeitaufbewahrung und zum Transport
angepasst und zum Vertrieb als kommerzielles Produkt durch ein Vertriebsnetz
angepasst. Weiter erlaubt die vorliegende Erfindung eine Trennung
von Herstellungsschritten zwischen dem Aufbringen von Klebstoffen
und der Montage/Anbringung, und ein Aufbringen der Klebstoffe bei
der Montage ist nicht notwendig. Somit kann beim Montagevorgang
eine weitere Verbesserung der Arbeitseffizienz erzielt werden, um
dadurch bei extensiven Anwendungen von Montageverfahren und Logistik
für Vorzüge und Vorteile
zu sorgen.