-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels.
-
Zur Herstellung von Halbleiterchip-Gehäusevorrichtungen wurde die so genannte Technologie der eingebetteten Waferebenen-Kugelgittermatrix (eWLB) entwickelt. Insbesondere schafft diese Technologe eine Waferebenen-Verkapselungslösung für Halbleitervorrichtungen, die ein höheres Integrationsniveau und eine größere Anzahl von externen Kontakten erfordern. Die eWLB-Technologie ermöglicht erfolgreich, dass Halbleiterhersteller eine kleine leistungsfähige Halbleitergehäusetechnologie mit erhöhter thermischer und elektrischer Leistung der individuellen Halbleiterchip-Gehäusevorrichtungen schaffen. Es besteht jedoch ein stetiger Bedarf an einer Erhöhung der Leistung, der Ausbeute und des Durchsatzes des Verkapselungsprozesses.
-
US 2008/0206930 A1 zeigt ein Einkapseln von Halbleiterchips in einem Formmaterial durch Formpressen. Zwischen einem ersten Formelement und einem zweiten Formelement wird dabei ein Werkstück eingeschlossen.
-
US 7 520 052 B2 zeigt das Einkapseln von Halbleiter-Bauelementen. Eine Mehrzahl von Halbleiterchips ist auf einem Substrat aufgebracht und über eine Düse wird flüssiges Kapselungsmaterial über den Halbleiter-Bauelemente aufgebracht.
-
Das Substrat mit den Halbleiterchips wird auf ein unteres Werkzeug aufgesetzt.
-
US 2010/0181667 A1 zeigt den Aufbau eines Halbleiterchips mit einer aktiven Seite nach unten auf einem Träger (face-down mounting). Eine Formpresse umfasst ein oberes Werkzeug mit einer Druckoberfläche, die auf einen Chip gesenkt wird. Eine Kapselungsmasse zwischen dem Halbleiterchip und einem Träger wird durch das Werkzeug zur Seite gepresst. Eine vollständige Einkapselung des Chips findet nicht statt.
-
US 4 460 537 A zeigt die Einkapselung von elektronischen Bauteilen. Die einzukapselnden Bauteile werden in einer zweiteiligen Form platziert, und über Kanäle wird Kunststoff aus einem Vorratsbehälter in die heiße Form geleitet.
-
US 2002/0105064 A1 zeigt das Einkapseln von auf einem Substrat aufgebrachten Halbleiterchips mit einem Formmaterial in einer zweiteiligen Gussform. Die dabei auf dem Substrat entstehende elektrostatische Aufladung wird beim Lösen des verkapselten Halbleiterchips aus der Gussform über geerdete Auswerferstifte abgeleitet.
-
Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels anzugeben, mit welchen es ermöglicht wird, Halbleiterchips ohne erhöhten Aufwand an Zeit oder Material stabil und zuverlässig einzukapseln. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
-
Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen zu schaffen. Die Zeichnungen stellen Ausführungsformen dar und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsformen werden leicht erkannt, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
-
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels;
-
2A–2C zeigen schematische Querschnittsseitenansichtsdarstellungen einer Formpressvorrichtung in aufeinander folgenden Stufen zum Erläutern eines Verfahrens von 1 gemäß einer Ausführungsform;
-
3A–3C zeigen schematische Querschnittsseitenansichtsdarstellungen einer Formpressvorrichtung in aufeinander folgenden Stufen zum Erläutern eines Verfahrens von 1 gemäß einer Ausführungsform;
-
4 zeigt eine schematische Querschnittsseitenansichtsdarstellung eines Trägers zum Erläutern eines beispielhaften Verfahrens von 1;
-
5 zeigt ein Diagramm, das die Temperatur über die Zeit an dem Klebeband darstellt, gemäß einer Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel;
-
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels gemäß einer Ausführungsform;
-
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels; und
-
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels.
-
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Erläuterung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie, wie z. B. ”oben”, ”unten”, ”vorn”, ”hinten”, ”vordere”, ”hintere” usw., mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet. Da die Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen angeordnet sein können, wird die Richtungsterminologie für Erläuterungszwecke verwendet und ist keineswegs begrenzend.
-
Die Aspekte und Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen im Allgemeinen durchweg gleiche Bezugszeichen zur Bezugnahme auf gleiche Elemente verwendet werden. In der folgenden Beschreibung werden für Erläuterungszwecke zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Ausführungsformen zu schaffen. Für einen Fachmann auf dem Gebiet kann jedoch ersichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form gezeigt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten der Ausführungsformen zu erleichtern. Selbstverständlich können andere Ausführungsformen verwendet werden und strukturelle oder logische Änderungen können vorgenommen werden. Ferner sollte beachtet werden, dass die Zeichnungen nicht maßstäblich oder nicht notwendigerweise maßstäblich sind.
-
Obwohl ein spezielles Merkmal oder ein spezieller Aspekt einer Ausführungsform in Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart werden kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt außerdem mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für irgendeine gegebene oder spezielle Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. In dem Umfang, in dem die Begriffe ”einschließen”, ”aufweisen”, ”mit” oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen solche Begriffe ferner in einer Weise ähnlich dem Begriff ”umfassen” einschließend sein. Die Begriffe ”gekoppelt” und ”verbunden” zusammen mit Ableitungen können verwendet werden. Selbstverständlich können diese Begriffe verwendet werden, um anzugeben, dass zwei Elemente ungeachtet dessen, ob sie in direktem physikalischem oder elektrischem Kontakt stehen oder sie nicht miteinander in direktem Kontakt stehen, miteinander zusammenarbeiten oder zusammenwirken. Der Begriff ”beispielhaft” ist auch lediglich als Beispiel anstatt als das Beste oder optimal gemeint. Die folgende ausführliche Beschreibung soll daher nicht in einer begrenzenden Hinsicht aufgefasst werden.
-
Die dort verwendeten Vorrichtungen, nämlich Halbleiterchips oder Halbleiterchip-Schaltkreise, können Kontaktelemente oder Kontaktstellen auf einer oder mehreren ihrer äußeren Oberflächen umfassen, wobei die Kontaktelemente zum elektrischen Kontaktieren der jeweiligen Vorrichtung beispielsweise mit einer Verdrahtungsplatte dienen. Die Kontaktelemente können aus einem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, z. B. aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, Gold oder Kupfer, oder einer Metalllegierung, z. B. einer Lötlegierung, oder einem elektrisch leitfähigen organischen Material oder einem elektrisch leitfähigen Halbleitermaterial bestehen.
-
Die mehreren Halbleiterchips werden mit einem Einkapselungsmaterial verkapselt oder bedeckt. Das Einkapselungsmaterial kann ein beliebiges elektrisch isolierendes Material wie beispielsweise eine beliebige Art von Formmaterial, eine beliebige Art von Epoxidmaterial oder eine beliebige Art von Harzmaterial mit oder ohne irgendeine Art von Füllmaterialien sein.
-
Wenn die Halbleiterchips und die Verkapselung der Halbleiterchips mit dem Einkapselungsmaterial hergestellt werden, können insbesondere eingebettete Chips mit Ausgangsverzweigung hergestellt werden. Die eingebetteten Chips mit Ausgangsverzweigung können in einer Matrix mit der Form z. B. eines Wafers angeordnet werden und werden daher häufig ”umkonfigurierter Wafer” genannt. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die eingebettete Chipmatrix mit Ausgangsverzweigung nicht auf die Form und Gestalt eines Wafers begrenzt ist, sondern eine beliebige Größe und Form und eine beliebige geeignete Matrix von darin eingebetteten Halbleiterchips aufweisen kann. Diese Technologie wird erweiterte Waferebenen-Verkapselungstechnologie genannt. Im Folgenden werden die mit dem Einkapselungsmaterial verkapselten Halbleiterchips mit dem allgemeinen Begriff ”Halbleiterchip-Paneel” bezeichnet.
-
In den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung als spezielle Sequenz von Prozessen oder Maßnahmen, insbesondere in den Ablaufdiagrammen, beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen nicht notwendigerweise auf die beschriebene spezielle Sequenz begrenzt werden sollten. Spezielle oder alle oder verschiedene Prozesse oder Maßnahmen können auch gleichzeitig oder in irgendeiner anderen nützlichen und geeigneten Sequenz durchgeführt werden.
-
Zur Herstellung von Halbleiterchip-Gehäusevorrichtungen kann Formpressen zur Herstellung einer Einkapselungsschicht zum Einbetten der mehreren Halbleiterchips verwendet werden. Dazu werden die individuellen Halbleiterchips auf einem Träger unter Verwendung eines Klebebandes angeordnet und ein Formmaterial kann beispielsweise auf einen zentralen Abschnitt der Matrix von Halbleiterchips ausgegeben werden. Danach kann der Träger dann in einer Formpressvorrichtung angeordnet werden und innerhalb der Formpressvorrichtung kann das ausgegebene Formmaterial formgepresst und ausgehärtet werden, um ein eingekapseltes Halbleiterchip-Schichtpaneel zu erhalten. Das Halbleiterchip-Paneel kann dann aus der Formpressvorrichtung für eine weitere Bearbeitung und schließlich Vereinzeln des Paneels in mehrere Halbleiterchip-Gehäusevorrichtungen entnommen werden.
-
Von den Erfindern wurde festgestellt, dass die Temperatur des Trägers und der Klebeschicht oder des Klebebandes, das am Träger befestigt ist, ein entscheidender Parameter im Formpressprozess ist. Grob gesagt kann der Formpressprozess in drei Phasen unterteilt werden, die die Handhabung, das Pressen und das Aushärten sind. Einerseits ist es erwünscht, eine relativ hohe Temperatur auf den Träger aufzubringen, um das Aushärten des Formmaterials zu beschleunigen. Andererseits kann eine hohe Temperatur während des Formpressprozesses nachteilig sein, da sich die Hafteigenschaften irgendeiner Klebeschicht und eines Klebebandes zwischen den Halbleiterchips und dem Träger mit steigender Temperatur verschlechtern, sodass Chips oder Chipschaltkreise wahrscheinlich vom darunter liegenden Band oder Träger abgelöst werden (”fliegende Chips”).
-
Daher ist es eine wesentliche Idee der vorliegenden Erfindung, die Temperatur an einer oberen Oberfläche des Trägers in einer solchen Weise zu steuern, dass die Temperatur in der Aushärtungsphase im Vergleich zur Pressphase höher ist. Dazu werden geeignete Maßnahmen ergriffen, dass die Temperatur an der oberen Oberfläche des Trägers zu einem speziellen Zeitpunkt während des Formpressens beginnt erhöht zu werden, um eine höhere Temperatur am Ende der Formpressphase zu erreichen, wenn die Aushärtungsphase beginnt. Folglich ist es möglich, im Durchschnitt eine relativ niedrige Temperatur an der oberen Oberfläche des Trägers in der Formpressphase aufrechtzuerhalten und eine relativ hohe Temperatur an der oberen Oberfläche des Trägers am Ende der Formpressphase und am Beginn der Aushärtungsphase zu erreichen. Es ist gut bekannt, dass für viele auf dem Fachgebiet bekannte Formmaterialien die Härtungszeit oder Aushärtungszeit um einen Faktor von 2 zunimmt, wenn die Temperatur in der Aushärtungsphase um 10°C ansteigt. Andererseits ermöglicht die relativ niedrige Temperatur an der oberen Oberfläche des Trägers während der Formpressphase eine stabile und zuverlässige Einkapselung der Halbleiterchips ohne die Gefahr, dass die Chips aufgrund einer durch Temperatur induzierten Verringerung der Haftkraft der Klebeschicht oder des Klebebandes vom Träger abgelöst werden.
-
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels. Das Verfahren umfasst das Vorsehen von mehreren Halbleiterchips (s1), das Anordnen der mehreren Halbleiterchips auf einem Träger (s2), das Vorsehen einer Formpressvorrichtung mit einem ersten Werkzeug und einem zweiten Werkzeug (s3), das Anordnen des Trägers auf dem ersten Werkzeug der Formpressvorrichtung (s4) und das Einkapseln der Halbleiterchips in einem Formmaterial durch Formpressen, wobei während des Formpressens eine Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf eine obere Oberfläche des Trägers verzögert wird (s5).
-
Mit anderen Worten, in s5 wird die Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf den Träger oder auf eine obere Oberfläche davon künstlich gehemmt, sodass die Wärme nicht leicht und schnell vom ersten Werkzeug auf eine obere Oberfläche des Trägers übertragen werden kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 1 wird die Temperatur des ersten Werkzeugs während des ganzen Formpressprozesses auf einem konstanten Pegel gehalten.
-
Erfindungsgemäß wird während des Formpressens ein Spalt zwischen dem ersten Werkzeug und dem Träger geschaffen. Der Spalt wird während einer speziellen Teilphase der Formpressphase, insbesondere einer Anfangsphase der Formpressphase, genauer in der Pressphase, geschaffen. Der Spalt kann aus einem Unterdruckspalt sowie einem mit irgendeinem gasförmigen Medium wie Luft gefüllten Spalt bestehen. Gemäß einer speziellen Ausführungsform umfasst das erste Werkzeug der Formpressvorrichtung mehrere Stifte, z. B. eine Anzahl von drei oder vier Stiften, die sich von einer oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs erstrecken und durch eine Abwärtskraft, die auf die Stifte ausgeübt wird, in das erste Werkzeug einsetzbar sind, wobei das verfahren ferner das Anordnen des Trägers auf dem ersten Werkzeug so umfasst, dass der Träger auf den Stiften liegt, sodass ein Spalt zwischen einer unteren Oberfläche des Trägers und einer oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs hergestellt wird, und während des Formpressens der Abstand zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug kontinuierlich verringert wird, sodass der Träger durch das zweite Werkzeug in der Richtung des ersten Werkzeugs bewegt wird, bis die Stifte in das erste Werkzeug eingesetzt sind und der Träger mit seiner unteren Oberfläche auf der oberen Oberfläche des Trägers zu liegen kommt. Solange der Spalt existiert, wird die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Werkzeug und dem Träger gehemmt, sodass als Ergebnis die Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf die obere Oberfläche des Trägers verzögert wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Spalt durch Pressen von Luft oder irgendeinem anderen geeigneten gasförmigen Medium zwischen die obere Oberfläche des ersten Werkzeugs und die untere Oberfläche des Trägers während der Teilphase der Formpressphase erzeugt.
-
Erfindungsgemäß wird ein Klebeband auf den Träger aufgebracht und die mehreren Halbleiterchips werden auf dem Band angeordnet.
-
Beispielhaft wird der Träger selbst in einer solchen Weise konstruiert, dass während des Formpressens eine Wärmeübertragung von einer unteren Oberfläche des Trägers auf eine obere Oberfläche des Trägers gehemmt wird. Der Träger kann dann eine untere Metallschicht, eine obere Metallschicht und eine Zwischenschicht umfassen, wobei die Zwischenschicht eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit aufweist als jede der unteren und der oberen Metallschicht.
-
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Formpressens eine Temperatur in °C einer oberen Oberfläche des Trägers, insbesondere eines auf die obere Oberfläche des Trägers aufgebrachten Bandes um mehr als 30% erhöht. Insbesondere kann der Temperaturanstieg mehr als 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder sogar nicht niedriger als 100% sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 1 liegt am Beginn des Formpressens die Temperatur einer oberen Oberfläche des Trägers, insbesondere eines auf die obere Oberfläche des Trägers aufgebrachten Bandes, unter 100°C. Insbesondere kann diese Temperatur unter 95°C, unter 90°C, unter 85°C, unter 80°C, unter 75°C, unter 70°C, unter 65°C oder sogar unter 60°C liegen.
-
Beispielhaft wird während des Formpressens zusätzlich eine Wärmeübertragung vom zweiten Werkzeug auf eine obere Oberfläche des Trägers verzögert. Insbesondere kann, anstatt die Temperatur des zweiten Werkzeugs vom Beginn an auf einer relativ hohen Temperatur zu halten, die Temperatur des zweiten Werkzeugs erhöht werden, sodass eine Verzögerung der Wärmeübertragung auf die obere Oberfläche des Trägers besteht und die Temperatur auf der oberen Oberfläche des Trägers langsam erhöht wird.
-
Mit Bezug auf 2A–2C sind schematische Querschnittsseitenansichtsdarstellungen einer Formpressvorrichtung in aufeinander folgenden Stufen zum Erläutern eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels gemäß einer spezifischen Ausführungsform von 1 gezeigt.
-
2A zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Formpressvorrichtung. Die Formpressvorrichtung 100 umfasst ein erstes Werkzeug 10, das ein unteres Werkzeug sein kann, und ein zweites Werkzeug 20, das ein oberes Werkzeug sein kann. Das erste Werkzeug 10 und das zweite Werkzeug 20 sind in Bezug aufeinander beweglich, sodass sie einen inneren Hohlraum bilden können, der von der Außenumgebung abgedichtet werden kann. Das zweite Werkzeug 20 umfasst im Wesentlichen einen Stempelabschnitt 21, der auf eine Temperatur im Bereich zwischen 100°C und 200°C erhitzt werden kann. Das zweite Werkzeug 20 umfasst auch einen Harzklemmring 22, der den Stempelabschnitt 21 kreisförmig umgibt. Vor dem Einleiten des Formpressprozesses wird eine Lösefolie 23, die beispielsweise aus ETFE (Ethylentetrafluorethylen) oder aus PET (Polyethylenterephthalat) besteht, an jeweiligen unteren Oberflächen des Stempelabschnitts 21 und des Harzklemmrings 22 befestigt. Das erste Werkzeug 10 kann auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 80°C und 200°C erhitzt werden. Das erste Werkzeug 10 umfasst mehrere Schwebestifte 11, die mit Federbelastung in Öffnungen montiert sind, die in der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 ausgebildet sind. Die Federbelastungsmontage der Stifte 11 ist derart, dass sich die Stifte 11 in ihrer normalen Position mit ihrem oberen Abschnitt von der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 in der Richtung des zweiten Werkzeugs 20 erstrecken, wenn jedoch eine vertikale Abwärtskraft auf die Stifte 11 ausgeübt wird, die Stifte 11 vollständig vertikal in die Löcher eingesetzt werden können, die in der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 ausgebildet sind. In einer Endposition des Formpressprozesses übt der Harzklemmring 22 des zweiten Werkzeugs 20 eine vertikale Abwärtskraft auf die Stifte 11 aus und presst sie in das erste Werkzeug 10, wie später zu sehen ist. Als Beispiel kann im Fall eines kreisförmigen ersten Werkzeugs 10 eine Anzahl von vier Stiften 11 so angeordnet sein, dass die Stifte in einem Kantenabschnitt des ersten Werkzeugs 10 in gleichmäßig beabstandeten Winkelpositionen in Bezug auf die Mitte des ersten Werkzeugs 10 angeordnet sind. Eine Anzahl von drei Stiften 11 würde auch für den Zweck dieser Ausführungsform genügen.
-
23 zeigt die Formpressvorrichtung 100 in der nächsten Stufe, in der ein Träger 30, der mit Halbleiterchips 40 versehen ist, auf den Stiften 11 des ersten Werkzeugs 10 angeordnet wurde. Der Träger 30 besteht beispielsweise aus einem kreisförmigen Metallsubstrat. Vor dem Anordnen des Trägers in der Formpressvorrichtung 100 wird ein Klebeband 50 an einer oberen Oberfläche des Trägers 30 befestigt. Danach werden mehrere Halbleiterchips 40 auf einer oberen Oberfläche des Bandes 50 mittels beispielsweise eines Bestückungsautomaten angeordnet. Die Halbleiterchips 40 werden gemäß einer vorbestimmten Anordnung mit ausreichenden Zwischenräumen zwischen den individuellen Halbleiterchips 40 angeordnet, um die Herstellung von Halbleitergehäusevorrichtungen mit erwünschter Ausgangsverzweigung der elektrischen Kontaktstellen zu ermöglichen. Danach wird eine vorbestimmte Menge an Formmaterial 60 auf einen zentralen Abschnitt des Trägers 30 und einen jeweiligen Teil der Halbleiterchips 40 ausgegeben. Danach wird der Träger 30 auf den Stiften 11 des ersten Werkzeugs 10 in der Formpressvorrichtung 100 angeordnet.
-
Im Betrieb der Formpressvorrichtung 100 wird der Abstand zwischen dem ersten Werkzeug 10 und dem zweiten Werkzeug 20 verringert, insbesondere bewegt sich das zweite Werkzeug 20 nach unten, bis der Harzklemmring 22 mit der darunter liegenden Lösefolie 23 auf einer äußeren ringartigen Kante des Trägers 30 aufliegt. Alternativ kann auch das erste Werkzeug 10 nach oben in der Richtung des oberen Werkzeugs 20 bewegt werden. Der durch das zweite Werkzeug 20 und den Träger 30 definierte Innenraum wird nun ausgepumpt und das Formpressen beginnt in einer Situation, in der aufgrund der Stifte 11 ein Spalt zwischen dem Träger 30 und der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 existiert. Aus diesem Grund existiert in dieser Stufe keine signifikante Wärmeverbindung zwischen dem ersten Werkzeug 10 und dem Träger 30 und daher tritt keine signifikante Wärmeübertragung auf. Unterdessen presst das zweite Werkzeug 20 weiterhin nach unten auf den Träger 30, sodass die Presskraft die entgegengesetzt gerichtete Vorbelastungskraft der Federn in den Öffnungen der Stifte 11 überschreitet. Folglich presst das zweite Werkzeug 20 den Träger 30 gegen die Federbelastungskräfte der Stifte 11 nach unten, bis der Träger 30 mit seiner unteren Oberfläche auf der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 aufliegt.
-
Mit Bezug auf 2C ist die Formpressvorrichtung 100 in ihrer Endposition gezeigt, in der der Träger 30 mit seiner unteren Oberfläche auf der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 aufliegt, sodass eine optimale Wärmeverbindung zwischen dem ersten Werkzeug 10 und dem Träger 30 und dem Formmaterial 60 besteht, sodass das Aushärten oder Härten des Formmaterials 60 unter optimalen Hochtemperaturbedingungen stattfinden kann. Nach dem Aushärten des Formmaterials 60 kann die Formpressvorrichtung 100 geöffnet werden und das Trägersystem zusammen mit dem Halbleiterchip-Paneel kann entnommen werden.
-
Mit Bezug auf 3A–3C sind schematische Querschnittsdarstellungen einer Formpressvorrichtung zum Erläutern eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels gemäß 1 und gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Soweit dieselben Bezugszeichen wie in der Ausführungsform von 2A–2C verwendet werden, sind dieselben oder funktional dieselben technischen Merkmale damit bezeichnet und werden hier nicht wiederholt beschrieben.
-
3A zeigt eine Formpressvorrichtung 200 mit einem ersten Werkzeug 10 und einem zweiten Werkzeug 20. Das erste Werkzeug 10 umfasst mehrere Durchgangsbohrungen 10A, die an ihren jeweiligen unteren Einlassöffnungen an der unteren Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 mit einer Luftzufuhrvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sind.
-
3B zeigt die Formpressvorrichtung 200 nach der Anordnung des Trägers 30 auf dem ersten Werkzeug 10 der Formpressvorrichtung 200. 3B stellt folglich eine Situation äquivalent zu jener von 2B der vorherigen Ausführungsform dar. Im vorliegenden Fall existieren keine Schwebestifte, um den Träger 30 in einer Position zu halten, in der ein Spalt zwischen dem Träger 30 und der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 existiert. Statt dessen wird Luft durch die Durchgangsbohrungen 10A geblasen, um eine Luftschicht zwischen der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 und der unteren Oberfläche des Trägers 30 zu bilden, sodass der Träger 30 durch die Luftschicht in einem kleinen Abstand vom ersten Werkzeug 10 abgestützt wird.
-
Im Folgenden findet ein Szenario ähnlich zu jenem der Ausführungsform von 2A–2C statt, in dem das zweite Werkzeug 20 nach unten gepresst wird, bis der Harzklemmring 22 mit der darunter liegenden Lösefolie 23 auf einer Außenkante der oberen Oberfläche des Trägers 30 aufliegt, sodass danach ein Unterdruck im inneren Hohlraum, der durch das zweite Werkzeug 20 und den Träger 30 definiert ist, erzeugt werden kann und das Formpressen eingeleitet werden kann. Unterdessen presst das zweite Werkzeug 20 den Träger 30 weiterhin in der Richtung des ersten Werkzeugs 10 nach unten und überschreitet die entgegengesetzt gerichtete elastische Kraft der Luftschicht, die sich zwischen dem ersten Werkzeug 10 und dem Träger 30 befindet. In einer Endposition kommt der Träger 30 auf der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 zu liegen.
-
3C ist ähnlich zu der Situation, wie in 2C der vorherigen Ausführungsform gezeigt, wobei das zweite Werkzeug 20 nun den Träger 30 vollständig auf die obere Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 nach unten gepresst hat, sodass eine optimale Wärmeverbindung vom ersten Werkzeug 10 mit dem Träger 30 und dem Formmaterial 60 hergestellt wird.
-
Wie vorstehend gezeigt und in Verbindung mit den Ausführungsformen von 2A–2C und 3A–3C erläutert wurde, wird am Beginn und während einer Anfangsphase der Formpressphase ein Spalt zwischen der unteren Oberfläche des Trägers 30 und der oberen Oberfläche des ersten Werkzeugs 10 hergestellt. Der Spalt ist in 2C und 3C schematisch gezeigt, wobei die in diesen Figuren gezeigten Abmessungen nicht maßstäblich sind. Tatsächlich kann der Spalt eine Höhe in einem Bereich zwischen 10 μm und 100 μm, insbesondere 30 μm und 70 μm, 40 μm und 60 μm oder einen Wert von ungefähr 50 μm aufweisen.
-
Auch in Verbindung mit 2A–2C und 3A–3C werden gemäß einer weiteren Ausführungsform das erste Werkzeug 10 und das zweite Werkzeug 20 jeweils auf konstanten Temperaturen gehalten. Während das erste Werkzeug 10 auf einer konstanten Temperatur in einem Bereich zwischen 80°C und 200°C gehalten wird, wird das zweite Werkzeug 20 auf einer konstanten Temperatur in einem Bereich zwischen 100°C und 180°C gehalten.
-
Mit Bezug auf 4 ist eine schematische Querschnittsseitenansichtsdarstellung eines Trägers zum Erläutern eines beispielhaften Verfahrens von 1 gezeigt. Der Träger 300 besteht im Wesentlichen aus einem Schichtstapel, der aus einer ersten Schicht 310, einer zweiten Schicht 320 und einer dritten Schicht 330 besteht. Die zweite Zwischenschicht 320 weist eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als jede der ersten und der dritten Schicht 310 und 330 auf. Die erste und die dritte Schicht 310 und 330 können beispielsweise aus Metallschichten bestehen. Der Träger 300 kann im Prinzip in derselben Weise wie die Träger 30 in den Ausführungsformen von 2A–2C und 3A–3C verwendet werden. In diesem Fall würde jedoch der Träger 300 selbst für die Verzögerung der Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf die obere Oberfläche des Trägers dienen. Der Träger 300 wurde zusammen mit mehreren Halbleiterchips, die auf seiner oberen Oberfläche oder auf einem an seiner oberen Oberfläche befestigten Klebeband angeordnet sind, in einer Formpressvorrichtung angeordnet werden. Im Gegensatz zu den Ausführungsformen von 2A–2C und 3A–3C würde der Träger 300 vom Beginn an direkt auf dem ersten Werkzeug angeordnet werden, das auf einer konstanten Temperatur im Bereich zwischen 80°C und 180°C gehalten werden könnte. Die Verzögerung der Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf die obere Oberfläche des Trägers 300 liegt an der zweiten Zwischenschicht 320 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit. Am Beginn der Formpressphase, d. h. wenn der Träger 300 gerade auf dem ersten Werkzeug angeordnet wurde, liegt die obere Oberfläche des Trägers 300 nach auf einer relativ niedrigen Temperatur, da die zweite Zwischenschicht 320 des Trägers 300 den Wärmefluss vom ersten Werkzeug über die erste Schicht 310 zur dritten Schicht 330 blockiert. Erst nach einer gewissen Menge an Zeit wurde genügend Wärme durch die zweite Zwischenschicht 320 übertragen, sodass die dritte Schicht 330 zumindest ungefähr die Temperatur des ersten Werkzeugs erreicht. Daher dient der Träger 300 selbst für eine Verzögerung der Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf die obere Oberfläche des Trägers 300. In dieser Ausführungsform ist es folglich nicht erforderlich, einen Spalt zwischen dem Träger und dem ersten Werkzeug herzustellen, wie es in den Ausführungsformen von 2A–2C und 3A–3C der Fall war.
-
Mit Bezug auf 5 ist ein Diagramm gezeigt, das die gemessene Temperatur eines an der oberen Oberfläche des Trägers befestigten Klebebandes als Funktion der Zeit in einem Formpressprozess für zwei verschiedene Konfigurationen darstellt. Zwei Kurven sind im Diagramm von 5 gezeigt, von denen eine (offene Kreise) sich auf eine Ausführungsform bezieht, in der ein Luftspalt mit einer Höhe von 50 μm hergestellt ist, insbesondere durch eine der Ausführungsformen, wie in 2A–2C und 3A–3C gezeigt. Die andere Kurve (volle Kreise) bezieht sich auf ein Beispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet und in dem überhaupt kein Spalt und keine Verzögerung der Wärmeübertragung zwischen dem Träger und dem ersten Werkzeug während des ganzen Formpressprozesses hergestellt wird. Im Diagramm von 5 zeigt die Kurve des Beispiels eine anfängliche steile Erhöhung der Temperatur des Bandes über die Zeit aufgrund der optimalen Wärmeübertragung zwischen dem ersten Werkzeug und dem Träger. Nach etwa 5 Sekunden erreicht die Kurve einen Sättigungspegel, der sich einer oberen Temperatur nahe der Temperatur des ersten Werkzeugs nähert. Dies bedeutet, dass am Beginn der Formpressphase, d. h. 5 Sekunden nach dem Beginn des Aufbaus des Unterdrucks, die Temperatur ziemlich hoch ist, sodass sich die Haftkraft des Bandes verschlechtern kann, zusammen mit einer erhöhten Gefahr des Ablösens der Halbleiterchips. Andererseits zeigt die Kurve der Ausführungsform eine sanfte Erhöhung der Temperatur, sodass während der Formpressphase die Gefahr des Ablösens der Halbleiterchips oder des Bandes signifikant verringert werden kann. Es ist zu sehen, dass am Beginn der Formpressphase die Temperatur geringfügig unter 60°C liegt und die Temperatur während der Formpressphase um fast 100% ansteigt, bis sie ihren Endpegel erreicht.
-
Mit Bezug auf 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren umfasst das Vorsehen von mehreren Halbleiterchips (s1), das Anordnen der mehreren Halbleiterchips auf einem Träger (s2), das Vorsehen einer Formpressvorrichtung mit einem ersten Werkzeug und einem zweiten Werkzeug (s3), das Anordnen des Trägers auf dem ersten Werkzeug der Formpressvorrichtung (s4) und das Einkapseln der Halbleiterchips in einem Formmaterial durch Formpressen, wobei während des Formpressens eine Temperatur einer oberen Oberfläche des Trägers um mehr als 30% ansteigt (s5).
-
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Klebeband an der oberen Oberfläche des Trägers befestigt und die Halbleiterchips werden auf dem Klebeband angeordnet, was bedeutet, dass die Temperatur des Klebebandes während der Formpressphase von einem relativ niedrigen Pegel auf einen relativ hohen Pegel am Ende der Formpressphase sanft erhöht wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 6 kann der Temperaturanstieg während der Formpressphase auch mehr als 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 6 liegt am Beginn der Formpressphase die Temperatur einer oberen Oberfläche des Trägers, insbesondere die Temperatur eines am Trägerbefestigten Bandes, unter 100°C. Die Temperatur kann sogar niedriger als diese sein, insbesondere unterhalb 95°C, 90°C, 85°C, 80°C, 75°C, 70°C, unterhalb 65°C oder unterhalb 60°C.
-
Andere Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Ausführungsform von 6 können gemäß den Ausführungsformen oder Merkmalen, die vorstehend in Verbindung mit 1 beschrieben wurden, gebildet werden.
-
Mit Bezug auf 7 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels. Das Verfahren umfasst das Vorsehen von mehreren Halbleiterchips (s1), das Anordnen der mehreren Halbleiterchips auf einem Träger (s2), das Vorsehen einer Formpressvorrichtung, wobei die Formpressvorrichtung ein erstes Werkzeug und ein zweites Werkzeug umfasst (s3), das Anordnen des Trägers auf dem ersten Werkzeug der Formpressvorrichtung (s4) und das Einkapseln der Halbleiterchips in einem Formmaterial durch Formpressen, wobei am Beginn des Formpressens die Temperatur einer oberen Oberfläche des Trägers unter 100°C liegt (s5).
-
Weitere Ausführungsformen der Verfahren von 7 können gemäß Ausführungsformen und Merkmalen, wie sie vorstehend in Verbindung mit 1 oder 6 beschrieben wurden, gebildet werden.
-
Mit Bezug auf 8 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchip-Paneels gezeigt. Das Verfahren umfasst das Vorsehen von mehreren Halbleiterchips (s1), das Anordnen der mehreren Halbleiterchips auf einem Träger (s2), das Vorsehen einer Formpressvorrichtung mit einem ersten Werkzeug und einem zweiten Werkzeug (s3), das Anordnen des Trägers auf dem ersten Werkzeug der Formpressvorrichtung (s4) und das Einkapseln der Halbleiterchips in einem Formmaterial durch Formpressen, wobei während des Formpressens eine Temperatur des ersten Werkzeugs erhöht wird (s5).
-
Gemäß einem Beispiel des beispielhaften Verfahrens von 8 wird die Wärmeübertragung vom ersten Werkzeug auf den Träger nicht künstlich gehemmt oder verzögert, wie es bei der Ausführungsform von 1 der Fall war. Die Temperatur des ersten Werkzeugs kann beispielsweise in einer solchen Weise erhöht werden, dass die Temperatur an der oberen Oberfläche des Trägers oder an dem am Träger befestigten Band der Kurve der Ausführungsform, wie in 5 gezeigt (offene Kreise), folgt.
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens von 8 kann am Beginn des Formpressens die Temperatur des ersten Werkzeugs T1 ≥ 80°C sein und während des Formpressens kann die Temperatur des ersten Werkzeugs auf T2 ≤ 180°C erhöht werden.
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens von 8 wird während des Formpressens zusätzlich eine Wärmeübertragung vom zweiten Werkzeug auf eine obere Oberfläche des Trägers verzögert. Insbesondere kann gemäß einer Ausführungsform, anstatt die Temperatur des zweiten Werkzeugs vom Beginn an auf einer relativ hohen konstanten Temperatur zu halten, die Temperatur des zweiten Werkzeugs von einer relativ niedrigen Temperatur auf eine relativ hohe Temperatur erhöht werden, sodass eine Verzögerung der Wärmeübertragung auf die obere Oberfläche des Trägers besteht und die Temperatur auf der oberen Oberfläche des Trägers langsam erhöht wird. Insbesondere kann am Beginn des Formpressens die Temperatur des zweiten Werkzeugs T3 ≥ 80°C sein und während des Formpressens kann die Temperatur des zweiten Werkzeugs auf T4 ≤ 180°C erhöht werden.
-
Eine beispielhafte Formpressvorrichtung umfasst ein erstes Werkzeug und ein zweites Werkzeug, eine erste Heizvorrichtung zum Erhitzen des ersten Werkzeugs und ein Wärmeflussverzögerungselement zum Verzögern des Wärmeflusses zu einer Oberfläche des ersten Werkzeugs oder alternativ einen Wärmezeitgeber, der mit der ersten Heizvorrichtung verbunden ist, um das erste Werkzeug gemäß einer speziellen Zeitfunktion zu erhitzen. Die Formpressvorrichtung umfasst daher entweder ein Wärmeflussverzögerungselement oder einen Wärmezeitgeber. Wenn sie ein Wärmeflussverzögerungselement umfasst, kann sie gemäß einem Verfahren, wie in einer der 1–4, 6 oder 7 dargestellt, arbeiten, und wenn sie einen Wärmezeitgeber umfasst, kann sie gemäß einem Verfahren, wie in 8 dargestellt, arbeiten. Insbesondere kann das Wärmeflussverzögerungselement beispielsweise aus mehreren Stiften 11 bestehen, wie in 2A–C gezeigt, oder es kann aus den Durchgangsbohrungen 10A im ersten Werkzeug 10, wie in 3A–C dargestellt, zusammen mit einer geeigneten Vorrichtung zum Pressen von Luft durch die Durchgangsbohrungen 10A zum Erzeugen einer Luftschicht über dem ersten Werkzeug 10 bestehen. Das Wärmeflussverzögerungselement kann auch aus einem Träger wie z. B. dem in 4 dargestellten bestehen. Wenn ein Wärmezeitgeber anstelle eines Wärmeflussverzögerungselements verwendet wird, kann der Wärmezeitgeber derart eingestellt werden, dass er die Temperatur des ersten Werkzeugs langsam erhöht, wie beispielsweise hier in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Es ist auch möglich, gemäß einer weiteren Ausführungsform sowohl ein Wärmeflussverzögerungselement als auch einen Wärmezeitgeber in einer Formpressvorrichtung zu verwenden.
