DE102005020016B4 - Method for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangement - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips mit den Schritten: Bereitstellen eines Halbleiterchips (5''; 5''') mit einer Oberfläche, die einen Membranbereich (55; 55') und einen Peripheriebereich aufweist, wobei der Peripheriebereich einen Montagebereich (MB) aufweist; Montieren des Montagebereichs (MB) des Halbleiterchips (5''; 5''') in Flip-Chip-Technik auf einer Oberfläche eines Trägers (1) derart, dass eine Kante (K) an der Oberfläche des Trägers (1) zwischen dem Montagebereich (MB) und dem Membranbereich (55) liegt; Unterfüllen des Montagebereichs (MB) mit einer Unterfüllung (28), wobei die Kante (K) als Abrissbereich für die Unterfüllung (28) dient, so dass keine Unterfüllung (28) in den Membranbereich (55) gelangt; Bereitstellen einer Profileinrichtung (150; 160), welche einen weiteren Montagebereich (MB') und einen Einbettungsbereich (155; 165) zum zumindest teilweisen Einbetten des Halbleiterchips (5''; 5''') aufweist; Montieren des weiteren Montagebereichs (MB') der Profileinrichtung (150; 160) auf der Oberfläche des Trägers (1) derart, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') zumindest teilweise in der Profileinrichtung (150; 160) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (5''; 5''') in die Profileinrichtung (150; 160) oder die Profileinrichtung (150; 160) auf dem Träger (1) mit dem Halbleiterchip (5''; 5''') eingeklipst wird.A method of mounting semiconductor chips, comprising the steps of: providing a semiconductor chip (5 ''; 5 '' ') having a surface having a diaphragm region (55; 55') and a peripheral region, said peripheral region having a mounting region (MB); Mounting the mounting area (MB) of the semiconductor chip (5 '', 5 '' ') in flip-chip technique on a surface of a carrier (1) such that an edge (K) on the surface of the carrier (1) between the Assembly area (MB) and the membrane area (55) is located; Underfilling of the mounting area (MB) with an underfill (28), wherein the edge (K) serves as a tear-off area for the underfill (28), so that no underfill (28) enters the membrane area (55); Providing a profile device (150; 160) which has a further mounting region (MB ') and an embedding region (155; 165) for at least partially embedding the semiconductor chip (5' '; 5' ''); Mounting the further mounting region (MB ') of the profile device (150; 160) on the surface of the carrier (1) in such a way that the semiconductor chip (5' '; 5' '') is at least partially embedded in the profile device (150; 160) , characterized in that the semiconductor chip (5 '', 5 '' ') in the profile device (150; 160) or the profile device (150; 160) on the carrier (1) with the semiconductor chip (5' '; 5' ' ') is clipped.
Description
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und eine entsprechende Halbleiterchipanordnung.The present invention relates to a method for mounting semiconductor chips and a corresponding semiconductor chip arrangement.
Die ältere Anmeldung
Beim Beispiel gemäss
Zur Montage werden Bondpads
Der Sensorchip
Beim vorliegenden Beispiel ist der Sensorchip
Der minimale Abstand des Leadframes
Schliesslich weist das Premoldgehäuse
Auch bei der in
Bei diesem Beispiel ist der Glassockel vollständig weggelassen, was einen besonders platzsparenden Aufbau und einen entsprechend niedrigen Seitenwandbereich
Im Unterschied zum vorherigen Beispiel weist der Deckel
Einen ähnlichen Aufbau wie die oben erläuterten Drucksensorchips
Die Aufbau- und Verbindungstechnik erfolgt bei derartigen Luftmassenmesser-Sensorchips meist durch Kleben des Sensorchips auf einen Halter, beispielsweise ein Blech mit einem Strömungsprofil, und Drahtbonden zur Herstellung einer elektrischen Verbindung von Sensorchip und Auswerteschaltung (Hybrid- oder Leiterplatte).The construction and connection technology is carried out in such air mass sensor sensor chips usually by gluing the sensor chip on a holder, such as a metal sheet with a flow profile, and wire bonding for producing an electrical connection of the sensor chip and evaluation circuit (hybrid or circuit board).
Ein Problem dieses Konzeptes liegt darin, dass die elektrischen Leitungen (Bondpads auf Chip und Leiterplatte, Bonddrähte) geschützt werden müssen, was in der Regel mit einem Gel erfolgt. Dieses Gel darf jedoch nicht auf die sensitive Fläche des Sensorchips geraten, muss allerdings die elektrischen Leitungen sicher schützen. Dazu ist ein gewisser Abstand nötig, in dem das Gel durch das Schwert daran gehindert wird, auf den Chip zu fließen. Dieser notwendige Abstand hat die Konsequenz, dass der Sensorchip größer ausgelegt werden muss.A problem of this concept is that the electrical lines (bond pads on chip and circuit board, bonding wires) must be protected, which is usually done with a gel. However, this gel must not get on the sensitive surface of the sensor chip, but must protect the electrical lines safely. This requires a certain distance, in which the gel is prevented by the sword from flowing onto the chip. This necessary distance has the consequence that the sensor chip has to be made larger.
Auch ist die Anbringung von Strömungsprofilen an den Luftmassenmesser-Sensoren problematisch.Also, the attachment of airfoils on the air mass sensor is problematic.
In der Schrift
Aus der Schrift
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips mit den Merkrmalen des Anspruchs 1 und die entsprechende Halbleiterchipanordnung gemäss Anspruch 7 weisen gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass ein kostengünstiger, stabiler Aufbau ermöglicht wird, wobei ein kleinerer Halbleiterchip verwendet werden kann, da die elektrischen Verbindungen medienresistent verlegt werden können.The inventive method for mounting semiconductor chips with the features of
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht in einer überhängenden Aufbauweise eines Sensorchips auf einem Träger mittels einer Flip-Chip-Montagetechnik, wobei eine mechanische Entkopplung des Sensorchips durch das seitliche Überhängen vorgesehen ist und eine Profileinrichtung für zusätzliche Stabilität und Formgebung sorgt. Durch die Flip-Chip-Technik wird der Halbleiterchip auf dem Träger elektrisch und mechanisch befestigt. Der sensitive Teil des Halbleiterchips ragt seitlich über den Träger hinaus, beispielsweise in einen Strömungskanal, falls es sich um einen Luftmassenmesser-Sensorchip handelt.The idea underlying the present invention is an overhanging structure of a sensor chip on a carrier by means of a flip-chip mounting technique, wherein a mechanical decoupling of the sensor chip is provided by the lateral overhanging and provides a profile device for additional stability and shape. The flip-chip technology makes the semiconductor chip on the carrier electrically and mechanically attached. The sensitive part of the semiconductor chip projects laterally beyond the carrier, for example into a flow channel, in the case of an air mass sensor sensor chip.
Vorhandene Herstellungsprozesse können größtenteils beibehalten werden, wie z. B. der Halbleiterprozess für die Sensorkomponenten und/oder Auswerteschaltungskomponenten bzw. für Sensorgehäuseteile.Existing manufacturing processes can largely be maintained, such. B. the semiconductor process for the sensor components and / or evaluation circuit components or sensor housing parts.
Es können sowohl bulk- als auch oberflächenmikromechanisch hergestellte Sensorchips verwendet werden. Eine einfache Montage der Profileinrichtung, beispielsweise durch Kleben und/oder Einklipsen, ist möglich.Both bulk and surface micromechanically produced sensor chips can be used. A simple assembly of the profile device, for example by gluing and / or clipping, is possible.
Für die Montage des Sensorchips ist kein Gel wie beim Stand der Technik notwendig. Weiterhin ist ein Synergieeffekt bei der Flip-Chip-Montage mit beispielsweise einem Reifendrucksensor möglich.For the assembly of the sensor chip no gel is necessary as in the prior art. Furthermore, a synergy effect in the flip-chip assembly with, for example, a tire pressure sensor is possible.
Ein elektrisches Vormessen im Wafer-Verbund ist möglich, ebenso wie ein Bandendeabgleich nach der Montage auf dem Träger. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ebenfalls einen platzsparenden Aufbau von Sensorchip und Auswerteschaltung.An electrical pre-measurement in the wafer composite is possible, as well as a tape end balance after mounting on the carrier. The inventive method also allows a space-saving design of sensor chip and evaluation circuit.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.In the dependent claims are advantageous developments and improvements of the respective subject of the invention.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist im Montagebereich eine Mehrzahl von Bondpads vorgesehen, welche über eine leitfähige Lot- oder Klebeverbindung auf entsprechenden Leiterbahnen auf der Oberfläche des Trägers montiert sind.According to a preferred refinement, a plurality of bond pads are provided in the mounting region, which are mounted on corresponding conductor tracks on the surface of the carrier via a conductive solder or adhesive connection.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Profileinrichtung eine grabenförmige Aussparung auf, in die der Halbleiterchip unter Verwendung einer ersten Klebeschicht montiert ist.According to a further preferred development, the profile device has a trench-shaped recess into which the semiconductor chip is mounted using a first adhesive layer.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Profileinrichtung eine ringförmige Durchgangsöffnung auf, in die der Halbleiterchip unter Verwendung einer zweiten Klebeschicht montiert ist.According to a further preferred development, the profile device has an annular passage opening into which the semiconductor chip is mounted using a second adhesive layer.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der weitere Montagebereich der Profileinrichtung auf der Oberfläche des Trägers unter Verwendung einer dritten Klebeschicht montiert.According to a further preferred development, the further mounting region of the profiling device is mounted on the surface of the carrier using a third adhesive layer.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Halbleiterchip in die Profileinrichtung oder die Profileinrichtung auf dem Träger mit dem Halbleiterchip eingeklipst.According to a further preferred development, the semiconductor chip is clipped into the profile device or the profile device on the carrier with the semiconductor chip.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Halbleiterchip ein Massenströmungsmesser-Sensorchip und die Profileinrichtung eine sich in mindestens eine Richtung verjüngende Strömungs-Profileinrichtung.According to a further preferred refinement, the semiconductor chip is a mass flow meter sensor chip and the profile device is a flow profile device that tapers in at least one direction.
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es illustrieren:It illustrate:
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally identical components.
In
Der Sensorchip
Der Sensorchip
Eine Strömungsprofileinrichtung
Die anderweitige Funktion des derart aufgebauten Luftmassensensors ist analog zum Stand der Technik ausführbar und wird daher hier nicht weiter erläutert.The other function of the air mass sensor constructed in this way can be carried out analogously to the prior art and will therefore not be explained further here.
Bei der in
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist die Strömungsprofileinrichtung
Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Strömungsprofileinrichtung
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch in anderer Weise ausführbar.Although the present invention has been explained above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but also executable in other ways.
Im obigen Beispiel wurden nur resistive Sensorstrukturen betrachtet. Die Erfindung ist jedoch auch für kapazitive oder sonstige Sensorstrukturen geeignet, bei denen Membranen und Profileinrichtungen verwendet werden.In the above example, only resistive sensor structures were considered. However, the invention is also suitable for capacitive or other sensor structures in which membranes and profile devices are used.
Vorzugsweise besteht der Membranbereich
Verfahren zum Montieren von Halbleiterchips und entsprechende HalbleiterchipanordnungMethod for mounting semiconductor chips and corresponding semiconductor chip arrangement
Bezugszeichenliste:
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