DE102005020427A1 - Verfahren und Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an integrierten Bauelementen - Google Patents

Verfahren und Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an integrierten Bauelementen Download PDF

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Knut Kahlisch
Theo Hugen
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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht an integrierten Bauelementen, bei dem ein Gießformwerkzeug auf einen Trägerstreifen mit mindestens einer Anordnung von Mikrochips so aufgesetzt wird, dass die Anordnung von Mikrochips vollständig von einer in einem Gießformwerkzeug vorgesehenen Kavität überdeckt wird, über der Anordnung von Mikrochips eine Schutzschicht aus einer Umhüllmasse gebildet wird, indem die Kavität mit einer verflüssigten Umhüllmasse gefüllt und die verflüssigte Umhüllmasse durch Wärmeentzug in einen plastischen Zustand überführt wird und anschließend der Trägerstreifen mit der Schutzschicht durch Ausübung einer Kraft auf die der Kavität zugewandte Oberfläche der Schutzschicht aus der Kavität ausgeworfen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf mindestens einen linienförmig erstreckten Oberflächenbereich der Schutzschicht ausgeübt wird. Das erfindungsgemäße Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an integrierten Bauelementen umfasst eine in einer Kontaktfläche angeordnete, von Seitenflächen und einer Bodenfläche begrenzte und zur vollständigen Überdeckung einer auf einem Trägerstreifen vorgesehenen Anordnung von Mikrochips ausgebildete Kavität sowie mindestens ein verschiebbar gelagertes Auswerferelement zum Auswerfen eines mit einer Schutzschicht versehenen Trägerstreifens und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerferelement eine linienförmig erstreckte Kontaktfläche zur Kraftübertragung auf die ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen.
  • Zur Herstellung Integrierter Bauelemente wird üblicherweise eine größere Anzahl von Mikrochips mit ihrer Unterseite auf die Oberseite eines Trägerstreifens aufgeklebt, wobei der Trägerstreifen Kontaktierungsschlitze aufweist, die dazu dienen, die an der Unterseite der Mikrochips angeordneten Bondinseln mittels Kontaktdrähten mit korrespondierenden, auf der Unterseite des Trägerstreifens angeordneten Bondinseln zu verbinden, die ihrerseits mit ebenfalls auf der Unterseite des Trägerstreifens angeordneten Lötinseln verbunden sind.
  • Die Mikrochips sind dabei auf der Oberseite des Trägerstreifens matrixartig in Spalten und Zeilen so angeordnet, dass die Integrierten Bauelemente später durch Zersägen des Trägerstreifens in Längs- und Querrichtung separiert werden können. Oftmals werden auf einem Trägerstreifen mehrere solcher matrixartiger Anordnungen von Mikrochips vorgesehen, die zueinander wiederum matrixartig angeordnet sind.
  • Bevor die Integrierten Bauelemente durch Zersägen des Trägerstreifens separiert werden, wird sowohl auf der Unterseite wie auch der Oberseite des Trägerstreifens eine Schutzschicht aus einer Umhüllmasse aufgebracht. Hierzu werden für die Oberseite und die Unterseite verschiedene Gießformwerkzeuge, d.h. Oberwerkzeuge und Unterwerkzeuge verwendet, die meist mehrere Kavitäten aufweisen, wobei jede Kavität des Oberwerkzeugs eine matrixartige Anordnung von Mikrochips überdeckt und jede Kavität des Unterwerkzeugs alle Kontaktierungsschlitze und die dazugehörigen Bondinseln überdeckt, wobei jedoch die Lötinseln frei bleiben.
  • Die Erfindung betrifft das Verfahren zur Herstellung dieser Schutzschicht auf der Oberseite des Trägerstreifens sowie das dafür verwendete Gießformwerkzeug.
  • Bekannte Gießformwerkzeuge der genannten Art weisen an ihrer Unterseite eine oder mehrere Kavitäten und in der Bodenfläche der Kavität verschiebbar angeordnete, stiftförmige Auswerferelement mit einer punktförmigen Kontaktfläche auf, wobei die Auswerferelemente zum Auswerfen eines Trägerstreifens dienen, nachdem dieser mit einer Schutzschicht versehen wurde.
  • Die Kavitäten weisen eine von Seitenflächen begrenzte Bodenfläche auf, die zur vollständigen Überdeckung einer auf einem Trägerstreifen vorgesehenen matrixartigen Anordnung mehrerer Mikrochips ausgebildet ist. Die Fläche einer solchen matrixartigen Anordnung und damit der benötigten Kavität wird unabhängig von der Größe der Mikrochips gleich groß gehalten, um mit möglichst wenigen verschiedenen Gießformwerkzeugen auszukommen und um die anschließende Separierung der Integrierten Bauelemente durch Zersägen der mit der Schutzschicht bedeckten matrixartigen Anordnung technologisch einfach zu gestalten.
  • Das Gießformwerkzeug wird zur Ausbildung der Schutzschicht auf die Oberseite eines Trägerstreifens, auf der mindestens eine matrixartige, in Zeilen und Spalten organisierte Anordnung von Mikrochips vorgesehen ist, so aufgesetzt, dass die matrixartige Anordnung vollständig von einer der Kavitäten des Gießformwerkzeugs überdeckt wird. Nachdem die Kavität mit einer verflüssigten Umhüllmasse gefüllt und die verflüssigte Umhüllmasse teilweise abgekühlt ist, werden die Auswerferelemente betätigt, d.h. senkrecht zum Trägerstreifen verschoben, so dass die Auswerferelemente eine Kraft auf die Oberfläche der Schutzschicht ausüben. Aufgrund der Stiftform der Auswerferelemente erfolgt die Krafteinwirkung dabei punktförmig. Durch die Krafteinwirkung wird der Trägerstreifen mit der Schutzschicht aus dem Gießformwerkzeug ausgeworfen.
  • Die stiftförmigen Auswerferelemente sind entweder in Randbereichen der Kavität und damit außerhalb der matrixartigen Anordnung von Mikrochips angeordnet, um ein möglichst universell verwendbares Gießformwerkzeug zu erhalten oder sie sind auch zwischen einzelnen Mikrochips der matrixartigen Anordnung angeordnet, wodurch jedoch viele verschiedene Gießformwerkzeuge für verschieden große Mikrochips benötigt werden.
  • Sind die stiftförmigen Auswerferelemente in den Randbereichen der Kavität angeordnet, so bewirkt die Krafteinwirkung durch die stiftförmigen Auswerferelemente, dass der Trägerstreifen einschließlich der Schutzschicht verbogen wird. Dadurch können die Mikrochips beschädigt werden, so dass die auf diese Weise hergestellten Integrierten Bauelemente unbrauchbar sind.
  • Sind dagegen die stiftförmigen Auswerferelemente über die Bodenfläche der Kavität verteilt angeordnet, so muss gewährleistet sein, dass der von einem Auswerferelement auf der Oberfläche der Schutzschicht hinterlassene Abdruck bei jedem späteren Integrierten Bauelement an der gleichen Stelle liegt. Dadurch wird es nötig, für jede Größe von Mikrochips, die auf einem Trägerstreifen matrixartig angeordnet werden soll, ein eigenes Gießformwerkzeug bereitzustellen. Dies ist mit hohen Kosten verbunden.
    •
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen anzugeben, mit dem unzulässige Verformungen des Trägerstreifens vermieden werden.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen anzugeben, das für eine Vielzahl verschiedener Größen von Mikrochips verwendbar ist.
  • Erfindungsgemäß werden diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Gießformwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen, bei dem ein Gießformwerkzeug auf einen Trägerstreifen mit mindestens einer Anordnung von Mikrochips so aufgesetzt wird, dass die Anordnung von Mikrochips vollständig von einer in einem Gießformwerkzeug vorgesehenen Kavität überdeckt wird, über der Anordnung von Mikrochips eine Schutzschicht aus einer Umhüllmasse gebildet wird, indem die Kavität mit einer verflüssigten Umhüllmasse gefüllt und die verflüssigte Umhüllmasse durch Wärmeentzug in einen plastischen Zustand überführt wird, und anschließend der Trägerstreifen mit der Schutzschicht durch Ausübung einer Kraft auf die der Kavität zugewandte Oberfläche der Schutzschicht aus der Kavität ausgeworfen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf mindestens einen linienförmig erstreckten Oberflächenbereich der Schutzschicht ausgeübt wird.
  • Durch die nunmehr nicht mehr punktuelle, sondern lineare Krafteinwirkung wird eine gleichmäßigere Kraftübertragung auf die Oberfläche der Schutzschicht erreicht. Hierdurch werden unzulässige Verformungen des Trägerstreifens und daraus resultierende Beschädigungen der Mikrochips wirksam verhindert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kraft auf mehrere, parallel zueinander liegende Oberflächenbereiche der Schutzschicht ausgeübt.
  • Vorteilhaft hieran ist, dass die Kraftübertragung nochmals gleichmäßiger gestaltet wird, so dass die Beanspruchungen für die Mikrochips beim Auswerfen aus dem Gießformwerkzeug weiter reduziert werden. Die Erzeugung einer Kraft auf parallel liegende Oberflächenbereiche sorgt weiterhin für eine gleichmäßige Druckverteilung in der Schutzschicht und ist aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kraft auf äquidistante Oberflächenbereiche der Schutzschicht ausgeübt.
  • Äquidistant soll im Sinne dieser Anmeldung bedeuten, dass die Kraft auf Oberflächenbereiche einwirkt, die zueinander den gleichen Abstand haben. Mit anderen Worten, für mehrere nebeneinander liegende Oberflächenbereiche ist der Abstand jedes Oberflächenbereichs zu jedem benachbarten Oberflächenbereich, auf den eine Kraft ausgeübt wird, gleich.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kraft auf zwischen den Zeilen oder Spalten einer matrixartigen, in Zeilen und Spalten organisierten Anordnung von Mikrochips liegende Oberflächenbereiche ausgeübt, so dass über den Mikrochips liegende Oberflächenbereiche der Schutzschicht keiner direkten Krafteinwirkung ausgesetzt sind.
  • Hierdurch wird weiter sichergestellt, dass die unter der noch nicht vollständig ausgehärteten Schutzschicht liegenden Mikrochips nicht durch die zum Auswerfen benötigte Kraft beansprucht werden. Krafteinwirkung findet demnach in dieser Ausgestaltung nur in den Randbereichen der späteren Integrierten Bauelemente statt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden in den der Krafteinwirkung ausgesetzten Oberflächenbereichen der Schutzschicht Abdrücke mit veränderter Oberflächenstruktur erzeugt.
  • Diese Abdrücke können beispielsweise dazu dienen, die anschließende Vereinzelung der Integrierten Bauelemente zu erleichtern.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kraft derart auf die Oberfläche der Schutzschicht ausgeübt, dass auf der Oberfläche Abdrücke in einem solchen Abstand und einer solchen Dimensionierung erzeugt werden, dass sie auf jedem aus der Anordnung von Mikrochips vereinzelbaren Integrierten Bauelement einen in Position und Form gleichen Abdruck hinterlassen.
  • Hierdurch wird ebenfalls die anschließende Vereinzelung der Integrierten Bauelemente erleichtert.
    •
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Gießformwerkzeug vorgeschlagen, das nachstehend erläutert wird.
  • Das erfindungsgemäße Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen umfasst eine in einer Kontaktfläche angeordnete, von Seitenflächen und einer Bodenfläche begrenzte und zur vollständigen Überdeckung einer auf einem Trägerstreifen vorgesehenen Anordnung von Mik rochips ausgebildete Kavität sowie mindestens ein verschiebbar gelagertes Auswerferelement zum Auswerfen eines mit einer Schutzschicht versehenen Trägerstreifens und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerferelement eine linienförmig erstreckte Kontaktfläche zur Kraftübertragung auf die Oberfläche der Schutzschicht aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Gießformwerkzeug ermöglicht in vorteilhafter Weise die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, indem die Kraft von den Auswerferelementen auf linienförmig erstreckte Oberflächenbereiche der Schutzschicht übertragen wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des Gießformwerkzeugs weist jedes Auswerferelement eine im Wesentlichen plattenförmige Grundform auf.
  • Die Plattenform der Auswerferelemente sorgt für hohe mechanische Stabilität und einfache und kostengünstige Herstellbarkeit.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gießformwerkzeugs ist jedes Auswerferelement in einer dafür vorgesehenen schlitzförmigen Ausnehmung des Gießformwerkzeugs gelagert.
  • Die schlitzförmigen Ausnehmungen nehmen die Auswerferelemente formschlüssig auf und bilden gleichzeitig eine Führung zur Verschiebung der Auswerferelemente.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gießformwerkzeugs ist jedes Auswerferelement federnd gelagert.
  • Durch die federnde Lagerung sind die Auswerferelemente mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die dafür sorgt, dass die Auswerferelemente nach dem Auswerfen des Trägerstreifens selbsttätig in ihre Ruhelage zurückkehren.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gießformwerkzeugs sind alle in einer Kavität angeordneten Auswerferelemente parallel zueinander angeordnet.
  • Hierdurch ergeben sich Vorteile bei der Fertigung des erfindungsgemäßen Gießformwerkzeugs und eine bessere Verteilung der von den Auswerferelementen auf die Oberfläche der Schutzschicht ausgeübten Kraft.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gießformwerkzeugs sind alle in einer Kavität angeordneten Auswerferelemente äquidistant zueinander angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die in einer Kavität angeordneten Auswerferelemente in einem solchen Abstand angeordnet und mit einer solchen Dimensionierung ausgestaltet sind, dass sie auf jedem aus der Anordnung von Mikrochips vereinzelbaren Integrierten Bauelement einen in Position und Form gleichen Abdruck hinterlassen.
  • Wie oben bereits erläutert, sind bei dieser Ausgestaltung die Auswerferelemente so angeordnet, dass jedes Auswerferelement zu den beiden benachbarten Auswerferelementen den gleichen Abstand hat, wodurch es möglich ist, eine Kraft nur auf Randbereiche der späteren Integrierten Bauelemente auszuüben. Beanspruchungen der unter der Schutzschicht liegenden Mikrochips werden so verhindert.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gießformwerkzeugs in der Ansicht von unten und
  • 2 eine perspektivische Detailansicht des Ausführungsbeispiels.
  • Das in den Figuren dargestellte Gießformwerkzeug weist eine im Wesentlichen ebene Kontaktfläche 1 mit acht Kavitäten 2 auf. Jede Kavität 2 weist eine im Wesentlichen ebene, von Seitenflächen 21 begrenzte Bodenfläche 22 auf. In der Bodenfläche 22 jeder Kavität 2 sind fünf schlitzförmige Ausnehmungen 23 zur Aufnahme je eines plattenförmigen Auswerferelements 3 vorgesehen. Die Auswerferelemente 3 sind verschiebbar in den schlitzförmigen Ausnehmungen 23 gelagert und weisen an ihrer Unterseite eine linienförmig erstreckte Kontaktfläche 31 zur Kraftübertragung auf die Oberfläche der Schutzschicht auf.
  • Zum Füllen der Kavitäten 2 mit verflüssigter Umhüllmasse sind zwischen den Kavitäten 2 acht Schmelztiegel 4 sowie vier Speisekanäle 5 je Schmelztiegel 4 vorgesehen.
  • Jeder Schmelztiegel 4 ist durch je zwei Speisekanäle 5 mit je zwei Kavitäten 2 verbunden, so dass die Umhüllmasse, die in einem Schmelztiegel 4 verflüssigt wurde, zwei verschiedenen Kavitäten 2 zugeleitet werden kann. In den Schmelztiegeln 4 und den Speisekanälen 5 sind stiftförmige Auswerferelemente 6 mit einer punktförmigen Kontaktfläche 61 in einer kreisrunden Ausnehmung 62 verschiebbar angeordnet, so dass auch die in den Schmelztiegeln 4 und den Speisekanälen 5 erstarrte Umhüllmasse ausgeworfen werden kann.
  • Die Ausnehmungen 23 und die in ihnen geführten plattenförmigen Auswerferelemente 3 sind parallel und äquidistant zueinander angeordnet. Ihr Abstand ist so gewählt, dass zwischen je zwei plattenförmigen Auswerferelementen 3 eine Reihe, d. h. eine Zeile oder Spalte einer matrixartigen Anordnung von Mikrochips, angeordnet sein kann.
  • Dadurch ist das erfindungsgemäße Gießformwerkzeug bei gleichbleibender Breite der Mikrochips für matrixartige Anordnungen von Mikrochips unterschiedlicher Länge geeignet.
  • Die zum Auswerfen benötigte Kraft wird auf mehrere, über die Oberfläche der Schutzschicht verteilte Oberflächenbereiche ausgeübt, so dass unzulässige Verformungen des Trägerstreifens verhindert werden. Gleichzeitig werden die unter der Schutzschicht befindlichen Mikrochips nicht mit einer Kraft beaufschlagt, da die darüber befindlichen Oberflächenbereiche der Schutzschicht kraftfrei bleiben.
    • 1
    Kontaktfläche
    2
    Kavität
    21
    Seitenfläche
    22
    Bodenfläche
    23
    schlitzförmige Ausnehmung
    3
    plattenförmiges Auswerferelement
    31
    linienförmig erstreckte Kontaktfläche
    4
    Schmelztiegel
    5
    Speisekanal
    6
    stiftförmiges Auswerferelement
    61
    punktförmige Kontaktfläche
    62
    kreisrunde Ausnehmung

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen, bei dem ein Gießformwerkzeug auf einen Trägerstreifen mit mindestens einer Anordnung von Mikrochips so aufgesetzt wird, dass die Anordnung von Mikrochips vollständig von einer in einem Gießformwerkzeug vorgesehenen Kavität (2) überdeckt wird, über der Anordnung von Mikrochips eine Schutzschicht aus einer Umhüllmasse gebildet wird, indem die Kavität (2) mit einer verflüssigten Umhüllmasse gefüllt und die verflüssigte Umhüllmasse durch Wärmeentzug in einen plastischen Zustand überführt wird, und anschließend der Trägerstreifen mit der Schutzschicht durch Ausübung einer Kraft auf die der Kavität zugewandte Oberfläche der Schutzschicht aus der Kavität ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf mindestens einen linienförmig erstreckten Oberflächenbereich der Schutzschicht ausgeübt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf mehrere, parallel zueinander liegende Oberflächenbereiche der Schutzschicht ausgeübt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf äquidistante Oberflächenbereiche der Schutzschicht ausgeübt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft auf zwischen den Zeilen oder Spalten einer matrixartigen, in Zeilen und Spalten organisierten Anordnung von Mikrochips liegende Oberflächenbereiche ausgeübt wird, so dass über den Mikrochips liegende Oberflächenbereiche der Schutzschicht keiner direkten Krafteinwirkung ausgesetzt sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den der Krafteinwirkung ausgesetzten Oberflächenbereichen der Schutzschicht Abdrücke mit veränderter Oberflächenstruktur erzeugt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft derart auf die Oberfläche der Schutzschicht ausgeübt wird, dass auf der Oberfläche Abdrücke in einem solchen Abstand und einer solchen Dimensionierung erzeugt werden, dass sie auf jedem aus der Anordnung von Mikrochips vereinzelbaren Integrierten Bauelement einen in Position und Form gleichen Abdruck hinterlassen.
  7. Gießformwerkzeug zur Herstellung einer Schutzschicht an Integrierten Bauelementen, umfassend eine in einer Kontaktfläche (1) angeordnete, von Seitenflächen (21) und einer Bodenfläche (22) begrenzte und zur vollständigen Überdeckung einer auf einem Trägerstreifen vorgesehenen Anordnung von Mikrochips ausgebildete Kavität (2), und mindestens ein verschiebbar gelagertes Auswerferelement (3) zum Auswerfen eines mit einer Schutzschicht versehenen Trägerstreifens, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerferelement (3) eine linienförmig erstreckte Kontaktfläche (31) zur Kraftübertragung auf die Oberfläche der Schutzschicht aufweist.
  8. Gießformwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Auswerferelement (3) eine im wesentlichen plattenförmige Grundform aufweist.
  9. Gießformwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Auswerferelement (3) in einer dafür vorgesehenen schlitzförmigen Ausnehmung (23) des Gießformwerkzeugs gelagert ist.
  10. Gießformwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Auswerferelement (3, 6) federnd gelagert ist.
  11. Gießformwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle in einer Kavität (2) angeordneten Auswerferelemente (3) parallel zueinander angeordnet sind.
  12. Gießformwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle in einer Kavität (2) angeordneten Auswerferelemente (3) äquidistant zueinander angeordnet sind.
  13. Gießformwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Kavität angeordneten Auswerferelemente in einem solchen Abstand angeordnet und mit einer solchen Dimensionierung ausgestaltet sind, dass sie auf jedem aus der Anordnung von Mikrochips vereinzelbaren Integrierten Bauelement einen in Position und Form gleichen Abdruck hinterlassen.
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