DE102010028815A1

DE102010028815A1 - Method for encapsulating chip on substrate of chip module, involves hardening filling material and dam material, and adjusting partial hardening of dam material during laying dam materials on radiation device of applicator

Info

Publication number: DE102010028815A1
Application number: DE102010028815A
Authority: DE
Inventors: Thomas Riesterer; Andy Zhou
Original assignee: NedCard BV
Current assignee: NedCard BV
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-11-10

Abstract

The method involves creating chips (8, 9) of completely enclosing dam material by applying radiation-curable dam material (4) on a substrate surface by an applicator (2). The dam material is partially cured by irradiating using a radiation device (5). A region enclosed by the dam material is filled with radiation-curable filling material. The filling material and the dam material are hardened by irradiating using the radiation device. Partial hardening of the dam material is adjusted during laying of the dam materials on the radiation device of the applicator. The radiation device is designed as a UV light source such as UV LED, UV visible source of light. An independent claim is also included for device for encapsulating a chip on a substrate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkapseln wenigstens eines Chips umfassend die Schritte

(a) Erstellen eines den Chip vollständig umschließenden Damms durch Aufbringen eines strahlungshärtbaren Dammmmaterials mittels einer Autragseinrichtung auf die Substratoberfläche und wenigstens teilweises Härten des Dammmaterials durch Bestrahlen mit einer geeigneten Strahlungseinrichtung;
(b) Auffüllen des vom Dammmaterial eingeschlossenen Bereichs mit einem strahlungshärtbaren Füllmaterial und
(c) Härten des Füllmaterials und ggf. Nachhärten des Dammmaterials durch Bestrahlen mit einer geeigneten Strahlungseinrichtung.

The present invention relates to a method of encapsulating at least one chip comprising the steps

(A) creating a dam completely enclosing the chip by applying a radiation-curable dam material to the substrate surface by means of an applicator and at least partially curing the dam material by irradiation with a suitable radiation device;
(b) filling the area enclosed by the dam material with a radiation-curable filling material and
(C) hardening of the filling material and optionally curing of the dam material by irradiation with a suitable radiation device.

Die Erfindung betrifft ferner ein Chipmodul, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention further relates to a chip module which can be produced by a method according to the invention and to an apparatus for carrying out the method according to the invention.

Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So wird in der DE 10 2004 039 693 B4 ein Verfahren zum Vergießen eines Chips auf einem Träger beschrieben, bei dem in einem ersten Schritt mittels einer Vergussmasse hoher Viskosität ein Damm um den Chip und die mit diesem verbundenen Bonddrähte erzeugt wird. Die Viskosität des hierbei eingesetzten Dammmaterials ist so hoch gewählt, dass der Damm auch im nicht strahlungsgehärteten Zustand dimensionsstabil ist. Anschließend wird mit einer zweiten Vergussmasse geringerer Viskosität der durch den Damm eingeschlossene Bereich aufgefüllt und anschließend der gesamte Bereich kombiniert strahlungs- und thermisch gehärtet. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Viskositäten von Dammmaterial und Vergussmasse müssen diese in separaten Vorratsbehältern vorgehalten und über getrennte Dosiereinrichtungen aufgebracht werden, wodurch sich der apparative Aufwand erhöht. Außerdem kann es trotz der hohen Viskosität des Dammmaterials vor dessen Strahlungshärtung zum Verlaufen des Dammmaterials kommen, was sich in einer geringeren Randschärfe und einer reduzierten Höhe des Damms niederschlägt.Methods of the type mentioned are known from the prior art. So will in the DE 10 2004 039 693 B4 describes a method for potting a chip on a carrier, wherein in a first step by means of a potting compound of high viscosity, a dam around the chip and the bonding wires connected thereto is generated. The viscosity of the dam material used in this case is chosen so high that the dam is dimensionally stable even in the non-radiation-cured state. Subsequently, with a second potting compound of lower viscosity, the region enclosed by the dam is filled up, and then the entire area is combined radiation-cured and thermally cured. Due to the significantly different viscosities of dam material and grout these must be kept in separate storage containers and applied via separate metering devices, thereby increasing the equipment cost. In addition, despite the high viscosity of the dam material prior to its radiation hardening can lead to the passage of the dam material, which is reflected in a lower edge sharpness and a reduced height of the dam.

In der US 4,961,886 B wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein auf einem Substrat befestigter Chip mit einer strahlungshärtbaren Vergussmasse eingekapselt wird. Hierzu wird das Substrat im Bereich der gewünschten Maximalausdehnung der Einkapselung ringförmig oder rechteckig linienförmig unter Aussparung des Innenbereichs mit einer UV-Lichtquelle bestrahlt. In dem nicht bestrahlten Innenbereich wird während dessen eine strahlungshärtbare Vergussmasse niedriger Viskosität aufgetragen. Die Vergussmasse breitet sich aufgrund der geringen Viskosität aus, bis sie in den bestrahlten Bereich gelangt, wo sie durch die Strahlung gehärtet und dadurch am weiteren Verlaufen gehindert wird. Dadurch bildet sich insgesamt ein strahlungsgehärteter Ring aus, der noch nicht gehärtete Vergussmasse einschließt. Im folgenden Schritt wird der gesamte Bereich mit der UV-Lichtquelle bestrahlt und die Vergussmasse vollständig gehärtet. Bei diesem Verfahren kann zwar mit einer einzigen Vergussmasse gearbeitet werden, jedoch erfordert die ringförmige oder rechteckig umrandende Bestrahlung zur Bildung des Damms einen erheblichen Justageaufwand der dafür notwendigen Blende. So kann es bei nicht korrekt ausgerichteter Blende dazu kommen, dass der Damm nicht vollständig geschlossen wird und die Vergussmasse über den ursprünglich gewünschten Bereich hinaus verläuft.In the US 4,961,886 B describes a method in which a mounted on a substrate chip is encapsulated with a radiation-curable potting compound. For this purpose, the substrate is irradiated in the region of the desired maximum extent of the encapsulation annularly or rectangularly line-shaped with the recess of the inner region with a UV light source. During this time, a radiation-curable potting compound of low viscosity is applied in the unirradiated interior area. The potting compound spreads due to the low viscosity until it reaches the irradiated area, where it is cured by the radiation and thereby prevented from further bleeding. As a result, a radiation-cured ring forms, which includes not yet hardened potting compound. In the following step, the entire area is irradiated with the UV light source and the potting compound is fully cured. Although in this method can be used with a single potting compound, however, requires the annular or rectangular bordering irradiation to form the dam a considerable adjustment effort of the necessary aperture. Thus, it can happen that the dam is not completely closed and the potting compound extends beyond the originally desired range when not correctly aligned aperture.

Die US 6,399,004 B1 offenbart ein Verfahren zum Einkapseln eines Chips auf einem Substrat, bei dem in einem ersten Schritt in gewünschter Entfernung von dem einzuschließenden Chip ein umlaufender Damm aus einem thermisch härtbaren Material erzeugt wird, welches anschließend zumindest teilweise durch Einwirkung hoher Temperaturen gehärtet wird. Der auf diese Weise ausgebildete Damm wird in einem zweiten Schritt mit einem weiteren thermisch härtbaren Material ausgefüllt und durch Temperatureinwirkung ausgehärtet. Bei der Erstellung des Damms sind für die erforderliche schnelle Härtung des Dammmaterials im ersten Schritt hohe Aushärtetemperaturen erforderlich, die bei empfindlichen Chips zu Beschädigungen führen können. Außerdem sind thermisch härtbare Vergussmassen aufgrund der technisch bedingten längeren Aushärtezeit im Vergleich zu strahlungshärtbaren Materialien für die in einer Produktion angestrebten kurzen Taktzeiten weniger vorteilhaft.The US 6,399,004 B1 discloses a method for encapsulating a chip on a substrate, wherein in a first step at a desired distance from the chip to be encased, a circumferential dam of a thermosetting material is produced, which is subsequently at least partially cured by exposure to high temperatures. The dam formed in this way is filled in a second step with a further thermally curable material and cured by the action of temperature. In the construction of the dam, high curing temperatures are required for the required rapid hardening of the dam material in the first step, which can cause damage to sensitive chips. In addition, thermally curable casting compounds are less advantageous due to the technically caused longer curing time compared to radiation-curable materials for the desired in a production short cycle times.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass unter möglichst geringem apparativen Aufwand die Einkapselung von Chips auf einem Substrat mit hoher Randschärfe der Einkapselung möglich ist, wobei das Verfahren kurze Taktzeiten erlauben soll. Die Aufgabe besteht ferner in der Schaffung einer Vorrichtung zum Verkapseln von Chips, mit welcher das verbesserte Verfahren ausführbar ist.The object of the present invention is to improve the method mentioned at the outset so that the encapsulation of chips on a substrate with high edge sharpness of the encapsulation is possible with the least possible outlay on equipment, the method being intended to allow short cycle times. The object is also to provide a device for encapsulating chips, with which the improved method is executable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Verkapseln wenigstens eines Chips umfassend die Schritte

(a) Erstellen eines den Chip vollständig umschließenden Damms durch Aufbringen eines strahlungshärtbaren Dammmmaterials mittels einer Autragseinrichtung auf die Substratoberfläche und wenigstens teilweises Härten des Dammmaterials durch Bestrahlen mit einer geeigneten Strahlungseinrichtung;
(b) Auffüllen des vom Dammmaterial eingeschlossenen Bereichs mit einem strahlungshärtbaren Füllmaterial und
(c) Härten des Füllmaterials und ggf. Nachhärten des Dammmaterials durch Bestrahlen mit einer geeigneten Strahlungseinrichtung,

wobei zum wenigstens teilweisen Härten des Dammmaterials die Strahlungseinrichtung der Auftragseinrichtung während des Auftragens des Dammmmaterials nachgeführt wird.The object of the present invention is achieved by a method for encapsulating at least one chip comprising the steps

(A) creating a dam completely enclosing the chip by applying a radiation-curable dam material to the substrate surface by means of an application device and at least partially curing the dam Dam material by irradiation with a suitable radiation device;
(b) filling the area enclosed by the dam material with a radiation-curable filling material and
(c) hardening of the filling material and possibly curing of the dam material by irradiation with a suitable radiation device,

wherein for at least partial curing of the dam material, the radiation device of the application device is tracked during the application of the dam material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum Verkapseln eines Chips nach der sogenannten „dam & fill Methode” zunächst der Damm mit strahlungshärtbarem Material geringer Viskosität dadurch erzeugt werden kann, dass dieses Material unmittelbar nach dem Auftragen auf die Substratoberfläche durch eine der Auftragseinrichtung nachgefühte Strahlungseinrichtung gehärtet wird. Trotz der geringen Viskosität des Dammmaterials wird dieses so am Verlaufen gehindert.The present invention is based on the finding that, for the purpose of encapsulating a chip according to the so-called "dam & fill method", the dam with radiation-curable material of low viscosity can first be produced by following this material immediately after application to the substrate surface by one of the application devices Radiation device is cured. Despite the low viscosity of the dam material this is prevented from bleeding.

Die Strahlungseinrichtung wird hierbei vorzugsweise so angeordnet beziehungsweise ausgerichtet, dass die Bestrahlungsstelle unmittelbar neben der Auftragsstelle liegt. Der Abstand kann beispielsweise 10 mm oder weniger, vorzugsweise 5 mm oder weniger betragen. Zum Befestigen des Chips auf dem Substrat kann beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden.The radiation device is in this case preferably arranged or aligned such that the irradiation point is located directly next to the application site. The distance may be, for example, 10 mm or less, preferably 5 mm or less. For example, an adhesive may be used to secure the chip to the substrate.

Unter einer für die Aushärtung geeigneten Strahlungseinrichtung wird eine solche Lichtquelle verstanden, die eine Strahlung aussendet, welche in der Lage ist, Moleküle in dem zu härtenden Material so anzuregen oder zu spalten, dass eine Polymerisationsreaktion ausgelöst wird. Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine UV-Quelle, insbesondere eine UV-LED oder UV-Laserdiode, eine UV-VIS-Lichtquelle, oder eine andere, auf die Eigenschaften des zu härtenden Materials abgestimmte Strahlungsquelle verwendet. Die Strahungsquelle kann durch die zuvor genannten Strahlungseinrichtungen gebildet sein, oder diese – neben weiteren Bauteilen wie Strahlungs-leitern oder Fokussierungseinrichtungen – mit umfassen.A radiation device suitable for curing is understood as meaning a light source which emits radiation which is able to excite or split molecules in the material to be hardened in such a way that a polymerization reaction is triggered. For this purpose, for example, a UV source, in particular a UV LED or UV laser diode, a UV-VIS light source, or another, matched to the properties of the material to be cured radiation source is used. The radiation source may be formed by the aforementioned radiation devices, or may comprise these - in addition to other components such as radiation guides or focusing devices.

Die anzuregenden oder zu spaltenden Moleküle können entweder die Monomere selbst sein oder aber Radikalkettenstarter bzw. Initiatoren, die gegebenenfalls mit einem Farbstoff zur Absorption und Übertragung der Strahlungsenergie (Sensitizer) auf den Radikalkettenstarter versetzt sind. Das Dammmaterial und/oder das Füllmaterial können diese Substanzen beinhalten oder werden diesen während des Auftragens auf das Substrat zugemischt.The molecules to be excited or cleaved may be either the monomers themselves or radical chain initiators or initiators, optionally with a dye for absorption and transfer of the radiation energy (sensitizer) are added to the radical chain starter. The dam material and / or the filler material may include or be admixed with these substances during application to the substrate.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Dammmaterial und das Füllmaterial unabhängig voneinander ausgewählt aus strahlungshärtbaren Epoxiden, Mischungen aus Acryl- und Urethangruppen tragenden Monomeren oder Oligomeren, Organosiloxan-Präpolymeren, insbesondere in Mischung mit Vinyl-, (Meth)Acryl-, Acrylamid- und/oder Mercaptogruppen tragenden Monomeren oder Oligomeren, oder aus Mischungen von diesen.In an embodiment of the method according to the invention the dam material and the filler material are independently selected from radiation-curable epoxies, mixtures of acrylic and urethane-bearing monomers or oligomers, organosiloxane prepolymers, especially in admixture with vinyl, (meth) acrylic, acrylamide and / or mercapto group-bearing monomers or oligomers, or mixtures of these.

Da das Dammmaterial unmittelbar nach dem Ausbringen auf das Substrat durch den der Auftragseinrichtung nachgeführten Strahlungseinrichtung gehärtet wird, kann die Viskosität des Dammmaterials verhältnismäßig niedrig gewählt werden. Vorzugsweise wird ein Dammmaterial eingesetzt, das eine Viskosität bei 20°C von 3000 bis 9000 mPas, insbesondere 4000 bis 8000 mPas besitzt. Die Verwendung eines Dammmaterials mit solchen Viskositäten hat den Vorteil, dass sich diese auch bei Verwendung einer Auftragseinrichtung mit kleiner Öffnung verhältnismäßig schnell auf das Substrat auftragen lassen, ohne dass der Druck in der Auftragseinrichtung zu stark ansteigt.Since the dam material is cured immediately after being applied to the substrate by the irradiation means supplied to the applicator, the viscosity of the dam material can be chosen to be relatively low. Preferably, a dam material is used which has a viscosity at 20 ° C of 3000 to 9000 mPas, in particular 4000 to 8000 mPas. The use of a dam material with such viscosities has the advantage that they can be applied relatively quickly to the substrate even when using a small opening application device, without the pressure in the application device rising too much.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das Dammmaterial und das Füllmaterial identisch. Die Verwendung identischen Materials für die beiden genannten Zwecke reduziert zum einen den apparativen Aufwand der Vorrichtung, da nur ein Vorratsbehälter und eine Auftragseinrichtung benötigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Verwendung eines Materials sowohl für die Ausbildung des Damms als auch zum Auffüllen Materialinkompatibilitäten zwischen Damm- und Füllmaterial verhindert werden können.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the dam material and the filling material are identical. The use of identical material for the two purposes mentioned reduces, on the one hand, the complexity of the apparatus, since only one storage container and one application device are required. Another advantage is that, when using a material for both the formation of the dam and for filling, material incompatibilities between the dam and filling material can be prevented.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verfügt das Substrat auf seiner dem Chip zugewandten Seite über wenigstens eine Kontaktfläche, mit der der Chip über eine oder mehrere Leitungen, insbesondere mittels Bonddrähten verbunden wird. Bei der Verkapselung eines auf diese Weise mit dem Substrat verbundenen Chips wird das Dammmaterial und/oder das Füllmaterial vorzugsweise so ausgebracht, dass die Leitungen und/oder die Kontaktflächen des Substrats bedeckt werden, insbesondere diejenigen Leitungen und Kontaktflächen, mit denen der zu verkapselnde Chip in Kontakt steht. Auf diese Weise werden Chip und die diesem Chip zugeordneten Zu- und Ableitungen von einer zusammenhängenden Verkapselung geschützt.In an embodiment of the method according to the invention, the substrate on its side facing the chip has at least one contact surface, with which the chip is connected via one or more lines, in particular by means of bonding wires. In the encapsulation of a chip thus connected to the substrate, the dam material and / or the filling material is preferably applied so that the lines and / or the contact surfaces of the substrate are covered, in particular those lines and contact surfaces with which the chip to be encapsulated Contact stands. In this way, chip and associated with this chip inlets and outlets are protected by a contiguous encapsulation.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Chipmodul aus wenigstens einem auf einem Substrat befindlichen Chip, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. Die auf die erfindungsgemäße Weise verkapselten Chips unterscheiden sich von denjenigen aus dem Stand der Technik dadurch, dass durch die unmittelbare Aushärtung des Dammmaterials noch während des Auftragens eine bessere Randschärfe des Damms erreicht werden kann.The present invention further relates to a chip module comprising at least one chip located on a substrate, which chip can be produced by a method according to the invention. The encapsulated in the manner of the invention chips differ from those of the prior art in that a better edge sharpness of the dam can be achieved by the immediate curing of the dam material even during the application.

Ferner ist es möglich, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Dämme mit größerer Wandhöhe zu erzeugen, beispielsweise indem auf einen bereits erzeugten Damm eine weitere Schicht des Dammmaterials mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht und hierbei gleichzeitig strahlungsgehärtet wird. Somit lassen sich auch Chips größerer Bauhöhe ohne weiteres mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens einkapseln oder über dem Chip eine dickere Verkapselungsschicht aufbringen.Furthermore, it is possible to produce with the aid of the method according to the invention dams with greater wall height, for example by applied to a dam already created another layer of the dam material using the method according to the invention and this case is radiation-cured simultaneously. Thus, it is also possible to encapsulate chips of greater overall height with the aid of the method according to the invention or to apply a thicker encapsulation layer over the chip.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verkapseln wenigstens eines Chips auf einem Substrat, wobei die Vorrichtung wenigstens folgende Bauteile umfasst:

• wenigstens einen Substrathalter,
• wenigstens eine Auftragseinrichtung zum Aufbringen eines strahlungshärtbaren Damm- und/oder Füllmaterials auf die Substratoberfläche,
• wenigstens eine Strahlungseinrichtung, welche eine zur Aushärtung des Damm- und Füllmaterials geeignete Strahlung emittieren kann und
• wenigstens eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Substrathalters relativ zur Auftragseinrichtung und/oder zur Strahlungseinrichtung zumindest in X- und Y-Richtung,

wobei die Strahlungseinrichtung und die Auftragseinrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass die Strahlungseinrichtung der Auftragseinrichtung in Auftragsrichtung nachgelagert ist. Unter der X- und Y-Richtung werden die planaren Richtungen des Substrats verstanden.A further subject matter of the present invention relates to a device for encapsulating at least one chip on a substrate, wherein the device comprises at least the following components:

At least one substrate holder,
At least one application device for applying a radiation-curable dam and / or filler material to the substrate surface,
At least one radiation device which can emit a radiation suitable for curing the dam and filling material, and
At least one movement device for moving the substrate holder relative to the application device and / or to the radiation device at least in the X and Y directions,

wherein the radiation device and the application device are coupled to one another such that the radiation device of the application device is downstream in the application direction. The X and Y directions mean the planar directions of the substrate.

Die Auftragseinrichtung kann eine substratseitige Verjüngung aufweisen, die ein exakteres Dosieren des Dammmaterials ermöglicht. Dieses wird mittels einer Pumpe, durch Druckluft oder ein anderes Gas mit Druck beaufschlagt aus einem Vorratsbehälter gefördert.The application device may have a substrate-side taper, which allows a more accurate dosing of the dam material. This is conveyed by means of a pump, pressurized air or other gas pressurized from a reservoir.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Bewegungseinrichtungen aufweisen. Dabei kann eine Auftragseinrichtung und eine Strahlungseinrichtung an derselben Bewegungseinrichtung oder auch an zwei verschiedenen Bewegungseinrichtungen befestigt sein. Im zuletzt genannten Fall besitzt die Vorrichtung deshalb zumindest zwei Bewegungseinrichtungen.The device according to the invention can have one or more movement devices. In this case, an application device and a radiation device can be attached to the same movement device or to two different movement devices. In the latter case, the device therefore has at least two moving devices.

Die von der Strahlungseinrichtung erzeugte Strahlung kann über an sich bekannte Maßnahmen an die gewünschte Stelle zur Beleuchtung des Damm- bzw. Füllmaterials geleitet werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein optischer Leiter, insbesondere ein Glasfaserkabel verwendet werden.The radiation generated by the radiation device can be conducted via known measures to the desired location for illuminating the dam or filling material. For this purpose, for example, an optical conductor, in particular a fiber optic cable can be used.

Zur Erhöhung der Strahlungsdichte und besseren örtlichen Begrenzung der Strahlung kann die Strahlungseinrichtung und/oder der optische Leiter mit einer Fokussiereinrichtung, insbesondere mit einer Fokussieroptik versehen sein. Hierfür kommen beispielsweise Linsen, Blenden und/oder Spiegel in Frage.To increase the radiation density and better local limitation of the radiation, the radiation device and / or the optical conductor can be provided with a focusing device, in particular with a focusing optics. For this purpose, for example, lenses, diaphragms and / or mirrors come into question.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt diese über mehrere, jeweils paarweise miteinander gekoppelte Auftrags- und Strahlungseinrichtungen. Diese können entweder einzeln oder aber auch getrennt an eine oder mehrere Bewegungseinrichtungen angeschlossen sein. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, eine Vielzahl von Chips, beispielsweise ein Array, gleichzeitig zu verkapseln. Bei dieser Ausführungsform können mehrere Strahlungseinrichtungen verwendet werden oder aber auch eine Strahlungseinrichtung, von der aus mit mehreren optischen Leitern die Strahlung an die gewünschten Stellen geführt werden kann.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, the latter has a plurality of application and radiation devices which are coupled to each other in pairs. These can be connected either individually or separately to one or more movement devices. Such an arrangement makes it possible to simultaneously encapsulate a plurality of chips, for example an array. In this embodiment, a plurality of radiation devices may be used or else a radiation device, from which the radiation can be guided to the desired locations with a plurality of optical conductors.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erörtert. Im Folgenden zeigtThe present invention will be discussed in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The following shows

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Verkapselns zweier Chips in Schnittdarstellung und 1 a schematic representation of a device according to the invention during the encapsulation of two chips in a sectional view and

2 die in 1 dargestellte Verkapselung in der Draufsicht. 2 in the 1 illustrated encapsulation in plan view.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einer Auftragseinrichtung 2 dargestellt, die an ihrem unteren Ende eine Verjüngung 3 mit einer Auslassöffnung zum Aufbringen eines strahlungshärtbaren Dammmaterials 4 (schräg verlaufende Schraffur) besitzt. Die Vorrichtung 1 verfügt ferner über eine Strahlungseinrichtung 5 in Form einer UV-LED, die derart mit der Auftragseinrichtung 2 gekoppelt ist, dass die Strahlungseinrichtung 5 der Auftragseinrichtung 2 in der durch den schwarzen Pfeil angedeuteten Auftragsrichtung nachgelagert ist.In 1 is a device according to the invention 1 with an order device 2 shown, which at its lower end a rejuvenation 3 with an outlet opening for applying a radiation-curable dam material 4 has (oblique hatching). The device 1 also has a radiation device 5 in the form of a UV LED, so with the applicator 2 coupled is that the radiation device 5 the order device 2 is downstream in the direction indicated by the black arrow order direction.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner einen Substrathalter 6, auf dem ein Substrat 7 lösbar befestigt ist. Die Auftragseinrichtung 2 und die Strahlungseinrichtung 5 sind an einer aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellten Bewegungseinrichtung befestigt, mit der Auftragseinrichtung 2 und die Strahlungseinrichtung 5 synchron in Relation zum Substrat 7 in X- und Y-Richtung, also den zwei planaren Richtungen, bewegt werden können.The device 1 further comprises a substrate holder 6 on which a substrate 7 is releasably attached. The order device 2 and the radiation device 5 are attached to a movement device, not shown for reasons of simplification, with the applicator 2 and the radiation device 5 synchronous in relation to the substrate 7 in the X and Y directions, so the two planar directions can be moved.

Auf dem Substrat 7 sind zwei Chips 8 und 9 aufgeklebt. Der in der 1 rechts dargestellte Chip 9 ist von einem strahlungsgehärteten Dammmaterial 10 vollständig umgeben, wohingegen der in der 1 links dargestellte Chip 8 teilweise von strahlungsgehärtetem Dammmaterial 11 (senkrechte Schraffur) umgeben ist. On the substrate 7 are two chips 8th and 9 glued. The Indian 1 right chip 9 is from a radiation-cured dam material 10 completely surrounded, whereas in the 1 left illustrated chip 8th partly of radiation-cured dam material 11 (vertical hatching) is surrounded.

In der 2 ist die in 1 dargestellte Anordnung in der Draufsicht dargestellt, wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit Auftrags- und Strahlungseinrichtung 2, 5 weggelassen wurden.In the 2 is the in 1 illustrated arrangement shown in plan view, with order and radiation device to improve clarity 2 . 5 were omitted.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Verkapseln von Chips 8, 9 wird in der Weise vorgegangen, dass bei gewünschtem Abstand vom einzukapselnden Chip 8, 9 die Auftragseinrichtung 2 mit Hilfe der Bewegungseinrichtung verfahren wird und das strahlungshärtbare Dammmaterial auf das Substrat 7 aufgebracht wird. Hierbei wird die Auftragseinrichtung 2 in der Weise um den Chip 8, 9 herumgeführt, dass sich ein umlaufender Damm aus strahlungshärtbarem Material 4 um den Chip 8, 9 ergibt. Währenddessen wird eine ebenfalls an der Bewegungseinrichtung befestigte UV-LED 5 der Auftragseinrichtung 2 nachgeführt, welche das unmittelbar davor aufgebrachte Dammmaterial wenigstens teilweise aushärtet, so dass ein umlaufender Damm aus strahlungsgehärtetem Material 10 um den Chip 8, 9 herum entsteht.When using the device according to the invention 1 for encapsulating chips 8th . 9 is done in such a way that at the desired distance from the encapsulated chip 8th . 9 the order device 2 is moved by means of the movement device and the radiation-curable dam material on the substrate 7 is applied. Here, the order device 2 in the way around the chip 8th . 9 led around, that is a circumferential dam of radiation-curable material 4 around the chip 8th . 9 results. Meanwhile, a likewise attached to the movement device UV-LED 5 the order device 2 tracked, which at least partially cures the dam material applied immediately before, so that a circumferential dam of radiation-cured material 10 around the chip 8th . 9 arises around.

In 2 ist zu erkennen, dass sich der um den linken Chip 8 zu erzeugende Damm in seiner Entstehung befindet, wobei der mittels senkrechter Schraffur markierte Teil des Damms durch den von der UV-LED 5 ausgehenden und durch gestrichelte Linien 12 angedeutete Strahlungskegel bereits in ausgehärtetes Material 11 überführt wurde. Der noch nicht bestrahlte Teil des Damms ist mit schräg verlaufender Schraffur gekennzeichnet und besteht aus dem noch nicht gehärteten Dammmaterial 4.In 2 it can be seen that the one around the left chip 8th dam to be generated is in its formation, wherein the marked by means of vertical hatching part of the dam by that of the UV LED 5 outgoing and through dashed lines 12 indicated radiation cone already in hardened material 11 was transferred. The not yet irradiated part of the dam is marked with oblique hatching and consists of the not yet hardened dam material 4 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004039693 B4 [0003]
US 4961886 B [0004]
US 6399004 B1 [0005]

Claims

Method for encapsulating at least one chip ( 8th . 9 ) on a substrate ( 7 ), comprising the steps of: (a) creating the chip ( 8th . 9 ) completely enclosing dam by applying a radiation-curable dam material ( 4 ) by means of an order device ( 2 ) on the substrate surface and at least partially curing the dam material ( 4 ) by irradiation with a suitable radiation device ( 5 ); (b) filling in of the dam material ( 4 ) enclosed area with a radiation-curable filling material and (c) hardening of the filling material and, if appropriate, post-curing of the dam material ( 4 ) by irradiation with a suitable radiation device ( 5 ), characterized in that for at least partial curing of the dam material ( 4 ) the radiation device ( 5 ) of the order facility ( 2 ) during the application of the dam material ( 4 ) is tracked.

Method according to claim 1, characterized in that the dam material ( 4 ) and the filler material are independently selected from radiation-curable epoxies, mixtures of monomers and oligomers carrying acrylic and urethane groups, organosiloxane prepolymers, in particular in admixture with monomers or oligomers which have vinyl, (meth) acryl, acrylamide and / or mercapto groups , or mixtures of these.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a dam material ( 4 ) and a filler having a viscosity of 3000 to 9000 mPas, in particular 4000 to 8000 mPas be used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dam material ( 4 ) and the filling material are identical.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dam material ( 4 ) and the filling material by the same application device ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the chip ( 8th . 9 ) with an adhesive on the substrate ( 7 ) is attached.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 7 ) on his the chip ( 8th . 9 ) facing side has at least one contact surface and the chip ( 8th . 9 ) is connected to this contact surface via one or more lines, in particular by means of bonding wires.

Method according to claim 7, characterized in that the dam material ( 4 ) and / or the filling material are applied so that the lines and / or the contact surfaces are covered, in particular the lines and contact surfaces, with which the chip ( 8th . 9 ) is in contact.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a radiation device ( 5 ) a UV light source, in particular a UV LED, a UV-VIS light source, or another, is adapted to the properties of the material to be hardened radiation source.

Chip module of at least one chip located on a substrate ( 8th . 9 ), preparable by a method according to one of claims 1 to 9.

Contraption ( 1 ) for encapsulating at least one chip ( 8th . 9 ) on a substrate, wherein the device ( 1 ) comprises at least the following components: at least one substrate holder ( 6 ), • at least one order device ( 2 ) for applying a radiation-curable dam and / or filling material ( 4 ) on the substrate surface, • at least one radiation device ( 5 ), which one for curing the dam and filling material ( 4 ) can emit suitable radiation and at least one movement device for moving the application device ( 2 ) and / or the radiation device ( 5 ) at least in the X and Y directions relative to the substrate holder ( 6 ), characterized in that the radiation device ( 5 ) and the order facility ( 2 ) are coupled together in such a way that the radiation device ( 5 ) of the order facility ( 2 ) downstream in the order direction.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the radiation device ( 5 ) comprises a UV light source, in particular a UV LED, a UV-VIS light source, or another, adapted to the properties of the material to be hardened radiation source.

Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the radiation device ( 5 ) comprises an optical conductor, in particular a fiber optic cable.

Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the radiation device ( 5 ) comprises a focusing device, in particular a focusing optics.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the device ( 1 ) via a plurality of application and radiation devices coupled in pairs ( 2 . 5 ).