DE10392636T5 - Methode zur Verkapselung eines elektronischen Bauelements mit einer Folienschicht - Google Patents

Methode zur Verkapselung eines elektronischen Bauelements mit einer Folienschicht Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Verkapselung eines auf einem Träger (1) befestigten elektronischen Bauteils (3), insbesondere eines Halbleiters, die folgende Verarbeitungsschritte umfasst:
a) Anbringen von mindestens einer Folienschicht (5, 8) in einer Form (11),
b) Inkontaktbringen des Trägers (1) mit der Folienschicht (5, 8) mit der dem Bauteil (3) abgewandten Seite, und
c) Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) mit Verkapselungsmaterial (6), wobei das Haftvermögen der Folienschicht (5, 8) in Verbindung mit der Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) erhöht wird, gekennzeichnet dadurch, dass das Haftvermögen der Folienschicht (5, 8) in einer separaten Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens (9) erhöht wird, bevor die Folienschicht (5, 8) in der Form (11) gemäß Verarbeitungsschritt a) aufgebracht wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verkapselung eines elektronischen Bauteils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Folie zur Anwendung eines solchen Verfahrens.
  • Die Verkapselung von elektronischen Bauteilen ist, vor allem bei Halbleiterprodukten, ein präzise gesteuerter Prozess, bei dem im Allgemeinen Gebrauch von dem so genannten Pressspritzen gemacht wird. Ein (teilweise) zu verkapselnder Gegenstand wird dabei in eine Form eingelegt. Flüssiges Verkapselungsmaterial wird mit Hilfe von einem oder mehr Tauchkolben in die Form gepresst, wobei ein oder mehrere vorgeformte Hohlräume in der Form mit dem Verkapselungsmaterial gefüllt werden. Nach dem Aushärten des Verkapselungsmaterials wird die Form geöffnet und das (teilweise) mit Verkapselungsmaterial verkapselte Produkt wird aus der Form genommen. Um zu vermeiden, dass das Verkapselungsmaterial an der Form haftet, wird bei bestimmten Anwendungen eine zusätzliche Folienschicht zum Einlegen in die Form verwendet. Das Verkapselungsmaterial wird dabei zwischen die Folienschicht und das (teilweise) zu verkapselnde Produkt eingebracht. So kommt das Verkapselungsmaterial nicht in Kontakt mit der Form.
  • Werden ein oder mehrere aus Verkapselungsmaterial hergestellte Gehäuse auf einem ebenen Träger angeordnet, kann das Verkapselungsmaterial einseitig gegen den Träger gepresst werden und die gegenüberliegende Seite des Trägers bleibt frei von Verkapselungsmaterial. Bei vielen Produkten ist es von großer Bedeutung, dass die vom Verkapselungsmaterial abgewandte Seite frei von Verkapselungsmaterial bleibt, unter anderem wegen der Lage der Kontakte, mit denen die Verbindung des Produkts für die elektrische Leitfähigkeit später noch möglich sein muss. Es kommen allerdings immer mehr Produkte zur Anwendung, bei denen der Träger mit Öffnungen/Vertiefungen ausgestattet ist, durch die das Verkapselungsmaterial auf die andere, sauber zu haltende Seite des Trägers gelangen kann, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden. Lösungen, um dies zu verhindern, sind zum Beispiel, das Verkapselungsmaterial in der noch ungeöffneten Position des Trägers auf einer Seite aufzutragen, und nach dem Einbringen des Verkapselungsmaterials die Materialschicht von dem Träger zu entfernen (zum Beispiel durch Ätzen). Es ist offensichtlich, dass dies zusätzliche Behandlungen umfasst, und somit die Kosten steigen. Eine weitere Lösung in der Praxis ist es, vor dem Einbringen des Verkapselungsmaterials eine Schutzschicht auf dem mit Öffnungen versehenen Träger aufzubringen. Die Öffnungen in dem so behandelten (zusammengesetzten) Träger sind geschlossen. Der geschlossene Träger kann jetzt (teilweise) verkapselt werden. Nachdem der (teilweise) verkapselte Träger aus der Form entfernt wurde, wird die Schutzschicht wieder von dem Träger entfernt. Ein Problem hierbei ist es, die Kontaktseite des (teilweise) verkapselten Produkts wieder gründlich zu säubern. Auch dieses Verfahren hat das Ergebnis, dass die Kosten beträchtlich steigen.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 00/66340 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von verkapselten elektronischen Bauteilen, bei dem eine Seite des Trägers der elektronischen Bauteile mit einem Klebefilm geschützt wird. In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Klebefilm eine Haftschicht, die aufgrund einer Erhöhung der Temperatur des Films in der Form klebend wird. Bei diesem Verfahren besteht das Problem, dass die Dauer des Verarbeitungsschritts für die Formung der elektronischen Bauteile auch die Zeit einschließt, in der der Film klebend wird. Außerdem ist der Haftgrad des Films schwer zu kontrollieren.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Mittel für die Verkapselung eines elektronischen Bauteils, speziell eines Halbleiters, bereitzustellen, das auf einem Träger befestigt ist, wobei eine Kontaktseite des Trägers auf wirtschaftliche und gesteuerte Weise von Verkapselungsmaterial frei gehalten wird.
  • Zu diesem Zweck liefert die Erfindung ein Verfahren zur Verkapselung eines elektronischen Bauteils gemäß Anspruch 1. Der Begriff "Behandlung" wird hier als mehr oder weniger physische Behandlung oder als mehr oder weniger physisches Verfahren aufgefasst. Statt einer komplizierten Vorbehandlung des Trägers wird jetzt einfach eine Folienschicht in der Form aufgebracht. Das ist ein einfacher Vorgang, zu dem bereits viele praktische Erfahrungen gesammelt wurden.
  • Das besondere Merkmal der Erfindung ist nun, dass die Eigenschaften der Folie so beeinflusst werden, dass die Folienschicht in größerem oder geringerem Maße an der Seite des Trägers haftet, die der Seite abgewandt ist, auf welcher das Verkapselungsmaterial einzubringen ist. Anstelle einer komplizierten Vorbehandlung oder Nachbehandlung des Trägers, die dazu dient, den Träger für das Verkapselungsmaterial undurchlässig zu machen, wird bei dieser Erfindung einfach die existierende Technologie zur Anbringung einer Folienschicht in der Form benutzt. Der Begriff "Behandlung" wird hier als eine mehr oder weniger physische Behandlung oder als mehr oder weniger physisches Verfahren aufgefasst, das auf den Träger angewendet wird. Wenn die Folienschicht und der Träger in gegenseitigen Kontakt gebracht werden, kann demzufolge sofort die korrekte Kraft ausgeübt werden, um die gewünschte Verbindung herzustellen. Die Anzahl der Verarbeitungsschritte bleibt dabei begrenzt. Andererseits ist es, wenn bestimmte Bedingungen dies erfordern, ebenfalls möglich, die Folie und den Träger in gegenseitigen Kontakt zu bringen und erst dann das Haftvermögen der Folie zu erhöhen. Des Weiteren ist bekannt, dass es von Vorteil sein kann, während der Anbringung der Folie den Raum zwischen dem Träger und der Folie zu evakuieren, um den Einschluss von Gasen zu verhindern. Die vorliegende Erfindung hat außerdem den Vorteil, dass sie Entscheidungsfreiheit in Bezug auf die Art(en) der Behandlung(en) zur Steigerung des Haftvermögens bietet und dass sie Freiheit bei der Dauer der Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens bietet. Da die Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens ein Verfahrensschritt ist, der nicht mit dem in der Form stattfindenden Verfahren zusammenhängt, kann sie besser gesteuert und überwacht werden als die Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens nach dem bisherigen Stand der Technik.
  • Die Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens kann zum Beispiel eine Erhöhung der Folientemperatur umfassen, wahlweise in Verbindung mit Korona-, Plasma- oder einer ähnlichen Behandlung mit ähnlicher Wirkung. Üblicherweise wird die Oberflächenspannung der Folie durch eine Koronabehandlung beeinflusst, aber Testergebnisse deuten darauf hin, dass es ebenso möglich ist, das Haftvermögen des Folienmaterials durch Koronabehandlung zu beeinflussen. Ergebnisse dazu wurden durch Untersuchungen erzielt, in denen nach Durchführung einer Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens die Folie besonders an der Kontaktfläche des Trägers haftet, die zumindest größtenteils aus Kupfer besteht. Zusätzlich zu den hier genannten Beispielen können natürlich auch andere Behandlungen der Folie ins Auge gefasst werden, zum Beispiel Bestrahlung oder eine chemische Behandlung.
  • In einer bevorzugten Anwendung des Verfahrens wird die Folie nach der Verkapselung des elektronischen Bauteils mit dem Verkapselungsmaterial einer Nachbehandlung unterzogen, wobei das Haftvermögen der Folienschicht so verringert wird, dass sie weniger an dem Träger haftet als während der Verkapselung des elektronischen Bauteils mit Verkapselungsmaterial. Eine solche Behandlung zur Reduzierung des Haftvermögens kann zum Beispiel eine Verringerung der Folientemperatur umfassen. Mit einer solchen Nachbehandlung kann die Folie leichter von dem Träger abgelöst werden und das Risiko, dass Folienrückstände auf dem Träger verbleiben, wird geringer.
  • Zum leichten Aufbringen der Folie kann diese von einer Rolle abgewickelt und dann durch die Form geführt werden. Ein solches Verfahren kann zumindest teilweise vom bisherigen Stand der Technik zur Verarbeitung von Folie übernommen werden. In einer weiteren vorteilhaften Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Folie mehrmals verwendet werden; Folie, die einmal benutzt wurde, muss nicht entsorgt werden, sondern kann wiederverwendet werden. Das hat unter anderem den Vorteil, dass die Kosten für die Nutzung der Folie reduziert werden können und dass das Verfahren eine geringere Umweltbelastung darstellt.
  • Es wird empfohlen, die Folienschicht erst kurz vor dem Einbringen der Verkapselung aufzubringen. Dadurch wird die Gefahr verringert, dass das Folienmaterial in vorhergehenden Verarbeitungsschritten beschädigt wird, zum Beispiel beim Verbinden des elektronischen Bauteils durch Verbindungsdrähte (Drahtkontaktieren), was bei relativ hohen Temperaturen stattfindet (in der Regel bei 240–260 °C). Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung ist, dass sie die Verarbeitung von zusammengesetzten Trägern ermöglicht, die zum Beispiel aus einer Kombination aus Keramik und Metall bestehen, wobei das Risiko, dass diese Träger beschädigt werden ("Riss"), ebenfalls verringert wird.
  • Die Erfindung stellt ebenfalls eine Folie zur Anwendung der oben beschriebenen Verfahren zur Verfügung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Folie eine Trägerschicht enthält, auf der eine Haftschicht angeordnet ist, die aktiviert werden kann. Die aktivierbare Haftschicht kann zum Beispiel aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, während die Trägerschicht aus Papier bestehen kann. Umgekehrt ist es ebenfalls möglich, dass die Trägerschicht aus Kunststoff besteht. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Trägerschicht aus einem Nichteisenmetall besteht. Das umfasst natürlich auch Legierungen, zum Beispiel Aluminiumlegierungen. Die oben beschriebenen Vorteile können durch eine solche Folie realisiert werden. Die Folie kann relativ billig hergestellt werden und die Kosten können weiter reduziert werden, wenn die Folie wiederverwendbar ist. Vorteilhafte Ergebnisse wurden in der Praxis mit einer Haftschicht aus Polypropylen/Polyethylen erzielt, die aktivierbar ist und einen Schmelzbereich von ca. 140 °C hat. Natürlich ist es notwendig, eine aktivierbare Haftschicht auszuwählen, die inert gegenüber vielen Substanzen ist.
    •
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Abbildungen ohne Beschränkung der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1A eine schematische Seitenansicht eines mit einem elektronischen Bauteil ausgestatteten Trägers, in welchem sich Öffnungen befinden,
  • 1B eine schematische Seitenansicht des Trägers in 1A, jetzt allerdings nachdem eine Haftfolie auf der dem elektronischen Bauteil abgewandten Seite aufgebracht wurde, um die Öffnungen im Träger zu schließen,
  • 1C eine schematische Seitenansicht der Träger aus den 1A und 1B, jetzt allerdings nach der Verkapselung des elektronischen Bauteils,
  • 1D eine schematische Seitenansicht der Träger aus den 1A, 1B und 1C, jetzt allerdings nachdem die Folie vom Träger entfernt wurde und
  • 2 eine schematische Ansicht des Weges, den das Folienmaterial nimmt, das in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung von einer Rolle kommt.
  • 1A zeigt einen Träger 1, in dem sich durchgehende Öffnungen 2 befinden. Auf dem Träger 1 befindet sich ein elektronisches Bauteil 3, welches mit bestimmten Stellen des Trägers 1 durch Verbindungsdrähte 4 verbunden ist. 1B zeigt eine Folienschicht 5, die so auf dem Träger 1 angebracht ist, dass die Öffnungen 2 durch sie verschlossen werden. Für einen guten Verschluss der Öffnungen 2 ist es wichtig, dass die Folienschicht 5 genau auf dem Träger 1 sitzt. Besteht keine gute Verbindung zwischen der Folienschicht 5 und dem Träger 1, besteht nach wie vor die Gefahr, dass später das aufzubringende Verkapselungsmaterial (oder ein Teil davon) zwischen die Folienschicht 5 und den Träger 1 gelangt, wobei die von der elektronischen Seite des Trägers 1 abgewandte Seite verunreinigt wird und die spätere ordnungsgemäße Verarbeitung des elektronischen Bauteils erschwert oder unmöglich gemacht wird.
  • 1C zeigt Träger 1 mit Folienschicht 5 nachdem die Verkapselung 6 um das elektronische Bauteil 3 herum durchgeführt wurde. Diese Verkapselung 6 wird aus einem flüssigen Verkapselungsmaterial erstellt (zum Beispiel Epoxidharz), welches anschließend aushärtet. 1D schließlich zeigt Träger 1 mit Verkapselung 6, nachdem die Folienschicht 5 vom Träger entfernt wurde. Es wird offensichtlich sein, dass diese Entfernung erst dann möglich ist, wenn die Verkapselung 6 im Wesentlichen ausgehärtet ist.
  • Es ist von großer Bedeutung, dass die Folienschicht 5 so entfernt wird, dass die freie Seite des Trägers 1 nach der Entfernung sauber ist.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Folienmaterial 8 wird von einer Rolle 7 in einer Richtung gemäß Pfeil P1 abgewickelt. Folienmaterial 8 wird dann der schematisch dargestellten Behandlung 9 unterzogen (zum Beispiel einer Koronabehandlung, einer Plasmabehandlung und/oder einer thermischen Behandlung und/oder chemischen Behandlung), durch die das Haftvermögen auf mindestens einer Seite erhöht wird. Elektronische Bauteile 10 werden dann in Kontakt mit dem aktivierten Folienmaterial 8 gebracht. Nach dem Durchlaufen eines Verkapselungsgeräts 11 kann das Haftvermögen des Folienmaterials 8 durch eine Behandlung 12 (optional) wieder reduziert werden. Ein verkapseltes elektronisches Bauteil 13 kann dadurch relativ einfach wieder von dem deaktivierten Folienmaterial 8 gelöst werden. Das übrige deaktivierte Folienmaterial 8 wird auf eine Rolle 14 gewickelt. In Abhängigkeit von den Situationsbedingungen ist es möglich sich vorzustellen, dass eine Rolle 14 mit bereits benutztem Folienmaterial noch einmal in dem vorliegenden Verfahren verwendet wird.
  • Zusammenfassung
  • Beschrieben wir ein Verfahren zur Verkapselung eines auf einem Träger befestigten elektronischen Bauteils, insbesondere eines Halbleiters, die folgende Verarbeitungsschritte umfasst: a) Anbringen von mindestens einer Folienschicht in einer Form, b) Inkontaktbringen des Trägers mit der Folienschicht mit der dem Bauteil abgewandten Seite, und c) Verkapselung des elektronischen Bauteils mit Verkapselungsmaterial, gekennzeichnet, dadurch, dass die Folienschicht einer Behandlung unterzogen wird, so dass das Haftvermögen der Folie erhöht wird, so dass sie an dem Träger haftet. Die Erfindung betrifft auch ein Folienmaterial zur Verwendung in einem solchen Verfahren.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Verkapselung eines auf einem Träger (1) befestigten elektronischen Bauteils (3), insbesondere eines Halbleiters, die folgende Verarbeitungsschritte umfasst: a) Anbringen von mindestens einer Folienschicht (5, 8) in einer Form (11), b) Inkontaktbringen des Trägers (1) mit der Folienschicht (5, 8) mit der dem Bauteil (3) abgewandten Seite, und c) Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) mit Verkapselungsmaterial (6), wobei das Haftvermögen der Folienschicht (5, 8) in Verbindung mit der Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) erhöht wird, gekennzeichnet dadurch, dass das Haftvermögen der Folienschicht (5, 8) in einer separaten Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens (9) erhöht wird, bevor die Folienschicht (5, 8) in der Form (11) gemäß Verarbeitungsschritt a) aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Folienschicht (5, 8) der Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens unterzogen wird, bevor der Träger (1) in Kontakt mit der Folienschicht (5, 8) gebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens eine Temperaturerhöhung der Folie (5, 8) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens eine Koronabehandlung oder Plasmabehandlung umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass nach der Durchführung der Behandlung zur Steigerung des Haftvermögens die Folie (5, 8) an einer Kontaktfläche des Trägers (1), die zumindest im Wesentlichen aus Kupfer besteht, besonders haftet.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie (5, 8) nach der Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) mit Verkapselungsmaterial (6) einer Nachbehandlung unterzogen wird, wobei das Haftvermögen der Folienschicht (5, 8) so verringert wird, dass diese weniger an dem Träger (1) haftet als während der Verkapselung des elektronischen Bauteils (3) mit Verkapselungsmaterial (6).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Behandlung zur Reduzierung des Haftvermögens eine Reduzierung der Temperatur der Folie (5, 8) umfasst.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie (5, 8) von einer Rolle (7) abgewickelt wird und dann durch die Form (11) bewegt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie (5, 8) mehrere Male verwendet wird.
  10. Folie (5, 8) zur Anwendung der Methode nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie (5, 8) eine Trägerschicht umfasst, auf die eine aktivierbare Haftschicht angeordnet ist.
  11. Folie (5, 8) nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die aktivierbare Haftschicht einen thermoplastischen Kunststoff umfasst.
  12. Folie (5, 8) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Trägerschicht aus Papier besteht.
  13. Folie (5, 8) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Trägerschicht aus Kunststoff besteht.
  14. Folie (5, 8) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Trägerschicht aus einem Nichteisenmetall besteht.
  15. Folie (5, 8) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Folie (5, 8) wiederverwendbar ist.
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