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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug und einen Prozess zur Verwendung in der Fertigung oder in der Aufbau- und Montagetechnik (packaging) von mikroelektronischen Elementen wie zum Beispiel Halbleiterscheiben (wafers) und -Chips und insbesondere auf ein Spritzwerkzeug für Bindemetall (bond metal), wie es beispielsweise zum Füllen einer Form mit Lot verwendet wird, und auf einen Prozess zum Formen von Kontaktierhügeln (bumps) auf einem mikroelektronischen Element.
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Beschreibung der verwandten Technik
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„Wendemontage“ (flip-chip packaging) bezieht sich auf eine Technik, bei der ein mikroelektronisches Element wie ein Halbleiter-Chip mit der Oberseite nach unten auf einem Chip-Träger platziert wird, wobei die Kontakte auf der Oberseite des Chips mit Kontakten des Chip-Trägers verbunden werden. Bei einem typischen Prozess werden Lotkontaktierhügel auf den Kontakten von Halbleiter-Chips gebildet, während die Chips noch in Form einer Halbleiterscheibe an Trennspuren aneinanderhängen. Ein solcher Prozess kann als „Kontaktierhügelherstellung auf Halbleiterscheiben“ (wafer bumping) bezeichnet werden. Das Spritzgusslöten (Injection Molding Soldering, IMS) ist eine Technik, die entwickelt wurde, um Problemen in Bezug auf das Verhältnis von Kosten gegenüber Qualität im Zusammenhang mit aktuellen Technologien zur Kontaktierhügelherstellung auf Halbleiterscheiben zu begegnen. Das auf die Kontaktierhügelherstellung auf Halbleiterscheiben angewandte IMS ist von International Business Machines Corporation als „C4NP“ (Controlled Collapse Chip Connection New Process, Chip-Verbindung durch gesteuerten Zusammenbruch – Neuer Prozess) bezeichnet worden.
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C4NP beinhaltet ein Bindemetall-Spritzwerkzeug 1, das speziell entwickelte Vertiefungen oder „Hohlräume“ 14 auf einer Hauptfläche 12 einer Form 10 (1) unter Verwendung eines Füllkopfes 20 füllt, der eine Kammer 22, die geschmolzenes Lot 24 enthält, und eine Düse 26 zum Ausstoßen des Lots aufweist. Bei der Form 10 kann es sich um eine entfernbare „Formplatte“ handeln, die über einer aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit ausgewählten Heizplatte 50 gelagert ist. Die Formplatte 10 ist üblicherweise nicht durch Lot benetzbar und kann aus einem Material wie zum Beispiel Borosilikatglas hergestellt sein, das aufgrund seiner Transparenz, die eine visuelle Kontrolle ermöglicht, und wegen seiner thermischen Eigenschaften, die Silicium ähneln, gewählt wird. Der Füllkopf verfügt über eine Düse 26, durch die geschmolzenes Lot in die Hohlräume der Form gespritzt wird. Beispielsweise durch Luftdruck in der Kammer kann geschmolzenes Lot durch die Düse nach außen gepresst werden. Wenn die Hohlräume gefüllt werden, wird eine Heizplatte 50, die die Formplatte stützt, üblicherweise auf einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Lots gehalten, um das Lot in den Hohlräumen der Formplatte unterhalb der Schmelztemperatur zu halten.
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Wenn der Kopf 20 das Füllen einer bestimmten Formplatte abgeschlossen hat, wird er zu einem „Abstellplatz“ 30 bewegt, an dem er vorübergehend verbleibt, wobei die Kammer und die Düse das geschmolzene Lot enthalten. Die Fläche 32 des Abstellplatzes kann ein wenig (z.B. 0,2 bis 1,5 mm) gegenüber der Hauptfläche 12 der Formplatte erhöht sein. Zwischen einer Kantenfläche 36 des Abstellplatzes und einer angrenzenden Kantenfläche 16 der Formplatte ist üblicherweise ein Zwischenraum 34 von weniger als einem Millimeter angeordnet, wenn der Abstellplatz dafür vorbereitet ist, dass der Kopf 20 von dem Abstellplatz zu der Formplatte bewegt wird, oder wenn der Kopf von der Formplatte zu einem weiteren (nicht abgebildeten) Abstellplatz bewegt wird. Die Formplatte und der Abstellplatz können voneinander getrennt werden, nachdem der Lötkopf von der Formplatte zum Abstellplatz bewegt worden ist.
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Während der Kopf an dem Abstellplatz ruht, wie in 1 zu sehen, wird das Lot durch eine Dichtung 23 auf den Raum zwischen einer Fläche 28 des Füllkopfes und einer gegenüberliegenden Fläche 32 des Abstellplatzes begrenzt. Gleichermaßen wird das Lot zwischen der Fläche des Füllkopfes und der Hauptfläche 12 der Formplatte begrenzt, wenn der Kopf dazu verwendet wird, die Hohlräume zu füllen, wie in 2 zu sehen. Eine Schwierigkeit tritt auf, wenn sich der Kopf zwischen dem Abstellplatz und der Formplatte bewegt. Der Übergang über den Zwischenraum kann dazu führen, dass Lot aus der Düse 26 gezogen wird oder daraus herausgeschüttelt wird, so dass eine Lotansammlung 40 (2) an dem Zwischenraum zwischen dem Abstellplatz und der Formplatte zurückbleibt oder ein Lotstreifen 42 auf der Hauptfläche 12 der Formplatte zurückbleibt. Solche Ansammlungen und Streifen, die mögliche Fehlerquellen darstellen, müssen von der Formplatte und dem Abstellplatz gereinigt werden. Dies wirkt sich auf den Durchsatz und die Qualität während des Formfüllvorgangs aus.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass Lot oxidiert, wenn es geschmolzen wird und Sauerstoff ausgesetzt wird. Wenn oxidiertes Lot in die Hohlräume eindringen kann, kann dies dazu führen, dass die aus diesem Lot hergestellten Kontaktierhügel mechanisch empfindlich werden und letztlich der elektrische Widerstand in den Lotkontaktierhügel-Verbindungen zwischen dem Chip und dem Chip-Träger steigt. Das Lot 40, 42, das aus der Düse austritt, wenn sich der Kopf auf die Formplatte bewegt, kann oxidiert werden und zu diesen möglichen Fehlern führen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Bindemetall-Spritzwerkzeug kann wie im nachfolgenden Beispiel bereitgestellt werden. Ein solches Werkzeug kann einen Füllkopf beinhalten, der eine abgedichtete Kammer, die zum Aufnehmen eines geschmolzenen Bindemetalls und eines Gases bestimmt ist, und eine Düse aufweist, die dazu bestimmt ist, einen Fluss des geschmolzenen Bindemetalls in Hohlräume in einer Hauptfläche einer Form zu leiten. Eine Druckregeleinheit kann regelbar Druck in der Kammer anlegen, um das Bindemetall aus der Düse in die Hohlräume auszustoßen. Die Druckregeleinheit kann außerdem einen Druck in der Kammer regelbar verringern, um zu unterbinden, dass das Bindemetall aus der Düse ausgestoßen wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Bindemetall-Spritzwerkzeug beispielhaft bereitgestellt werden, das einen Füllkopf beinhalten kann, der eine Kammer, die zum Aufnehmen eines geschmolzenen Bindemetalls bestimmt ist, und eine Düsenöffnung aufweist, die nahe an einer Hauptfläche einer Form angeordnet werden kann, um einen Fluss des geschmolzenen Bindemetalls in Hohlräume in der Hauptfläche zu leiten. Ein Abstellplatz kann eine Abstellfläche, die der Füllkopf abdichtend berühren kann, und eine Kantenfläche aufweisen, die sich von der Abstellfläche weg erstreckt. Ein Abschnitt der Kantenfläche kann durch einen Abstand von einer angrenzenden Kantenfläche der Form getrennt sein, so dass ein Zwischenraum definiert wird. Der Füllkopf kann zwischen einer ersten Stellung, in der die Düsenöffnung nahe an der Hauptfläche oder zumindest nahe an einem der Hohlräume darin angeordnet ist, und einer zweiten Stellung, in der die Düsenöffnung nahe an der Abstellfläche angeordnet ist, bewegbar sein. In einem solchen Fall kann das Bindemetall-Spritzwerkzeug des Weiteren eine zweite Düse und eine Steuervorrichtung beinhalten, die in der Lage ist, einen Gasstrom automatisch durch die zweite Düse zu dem Zwischenraum zu leiten, wenn die Düsenöffnung zwischen der Abstellfläche und der Hauptfläche der Form oder zwischen der Hauptfläche der Form und der Abstellfläche bewegt wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden von Kontaktierhügeln aus einem Bindemetall auf einem mikroelektronischen Element bereitgestellt. Bei einem solchen Verfahren kann Druck in einer Kammer angelegt werden, die geschmolzenes Bindemetall enthält, um das geschmolzene Bindemetall aus einer Düse in Hohlräume in einer Hauptfläche einer Form auszustoßen. Zu einem anderen Zeitpunkt kann der Druck in der Kammer, die geschmolzenes Bindemetall enthält, auf einen Pegel unter demjenigen verringert werden, der verwendet wird, wenn die Hohlräume gefüllt werden. Der Druck kann auf einen Pegel unterhalb des Atmosphärendrucks, d.h. auf einen Unterdruck im Verhältnis zum atmosphärischen Umgebungsdruck verringert werden. Der verringerte Druck kann unterbinden, dass das Bindemetall zu anderen Zeiten, als denjenigen, zu denen die Düse den Hohlräumen das Bindemetall zuführt, aus der Düse ausgestoßen wird. Nach dem Füllen der Hohlräume in der Form kann das Bindemetall mit darin benetzbaren Elementen wie z.B. Kontakten eines mikroelektronischen Elements (z.B. einer Halbleiterscheibe oder eines Chips oder einer Vielzahl von Chips) verbunden werden, und die Form kann entfernt werden, wobei Kontaktierhügel zurückbleiben, die das Bindemetall enthalten, mit dem die benetzbaren Elemente verbunden wurden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden von Kontaktierhügeln aus einem Bindemetall auf einem mikroelektronischen Element bereitgestellt. Bei einem solchen Verfahren kann eine Düsenöffnung eines Füllkopfes, der eine Kammer aufweist, die zum Aufnehmen eines geschmolzenen Bindemetalls bestimmt ist, nahe an einer Hauptfläche einer Form angeordnet sein, und ein Fluss des geschmolzenen Bindemetalls kann in die Hohlräume in der Hauptfläche der Form geleitet werden. Die Düsenöffnung kann anschließend in eine Stellung nahe bei einer Abstellfläche angrenzend an die Hauptfläche bewegt werden, wobei eine solche Bewegung einen Zwischenraum zwischen den Kantenflächen zwischen dem Abstellplatz und der Hauptfläche der Form überqueren kann. Während die Düse bewegt wird, kann ein Strom eines nichtoxidierenden Gases automatisch durch eine zweite Düse zu dem Zwischenraum geleitet werden, wenn die Düsenöffnung zwischen der Hauptfläche und der Abstellfläche bewegt wird. Nachdem die Hohlräume der Form gefüllt worden sind, kann das Bindemetall in den Hohlräumen der Form anschließend mit benetzbaren Elementen wie z.B. Kontakten eines mikroelektronischen Elements verbunden werden. Wenn die Form entfernt wird, können Kontaktierhügel auf dem mikroelektronischen Element verbleiben, wobei die Kontaktierhügeln mit den benetzbaren Elementen oder Kontakten des mikroelektronischen Elements verbunden sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Querschnitt, der eine Anordnung darstellt, die ein Bindemetall-Spritzwerkzeug gemäß dem Stand der Technik beinhaltet, wobei das Werkzeug an einem Abstellort abgestellt ist.
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2 ist ein Querschnitt, der eine Anordnung darstellt, die ein Bindemetall-Spritzwerkzeug gemäß dem Stand der Technik beinhaltet, wobei das Werkzeug von einem Abstellort auf eine Formplatte bewegt worden ist, um Hohlräume zu füllen.
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3 ist ein Querschnitt, der eine Anordnung darstellt, die ein Bindemetall-Spritzwerkzeug gemäß einer Ausführungsform hierin beinhaltet, wobei das Werkzeug an einem Abstellort abgestellt ist.
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4 ist ein Querschnitt, der eine Anordnung darstellt, die ein Bindemetall-Spritzwerkzeug gemäß einer Ausführungsform hierin beinhaltet, wobei das Werkzeug von einem Abstellort auf eine Formplatte bewegt worden ist, um Hohlräume zu füllen.
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5 ist ein Querschnitt, der des Weiteren eine Anordnung darstellt, in der ein Bindemetall-Spritzwerkzeug von einer ersten Abstellfläche auf eine Fläche einer Formplatte und weiter auf eine zweite Abstellfläche bewegt werden kann.
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6 ist eine Draufsicht, die eine Halbleiterscheibe darstellt, auf die gemäß einer Ausführungsform hierin gleichzeitig Kontaktierhügel aus einem Bindemetall auf Halbleiterscheibenebene aufgetragen werden können.
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7 ist ein Ablaufplan, der Schritte in einem Verfahren zur Kontaktierhügelherstellung auf Halbleiterscheiben gemäß einer Ausführungsform hierin darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Nun wird ein Bindemetall-Spritzwerkzeug 101 (3) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben. Das Spritzwerkzeug 101 kann in einer Anordnung verwendet werden, um Hohlräume in einer Formplatte ähnlich der oben in Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Formplatte zu füllen. Der Abstellplatz 32 und das Spritzwerkzeug können dem oben beschriebenen Spritzwerkzeug abgesehen von Unterschieden ähneln, die wie folgt dargelegt werden. In einem Beispiel kann der Abstellplatz aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. In einem Beispiel kann eine Molybdänplatte aufgrund ihres minimalen Wärmeausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion, „CTE“) und ihrer Nichtbenetzungseigenschaften in Bezug auf Lötmaterial als Abstellplatz gewählt werden.
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Mit Bezug auf 3 beinhaltet ein beispielhafter Füllkopf 120 des Spritzwerkzeugs 101 eine abgedichtete Kammer 122, in der ein geschmolzenes Bindemetall 124 und ein Gas 126 angeordnet sein können. Bei dem Bindemetall handelt es sich üblicherweise um Zinn oder eine Lot- oder eutektische Legierung, die zumindest Zinn enthält, wie zum Beispiel ein Lot, das aus der Gruppe ausgewählt wurde, die unter anderen aus Zinn-Silber, Zinn-Silber-Kobalt, Zinn-Silber-Zink, Zinn-Silber-Bismut, Zinn-Kupfer-Zink und Zinn-Silber-Kupfer besteht. Das Lot könnte je nach Montageanforderungen auch andere Zusammensetzungen, zum Beispiel Zusammensetzungen, die Indium, Blei oder eine Kombination daraus enthalten, oder sogar andere Zusammensetzungen aufweisen. Wie in 3 zu sehen, verfügt der Füllkopf über eine Dichtung 23, die zwischen einer Fläche 28 des Füllkopfes und der Abstellfläche 32 zusammengepresst wird. Die Dichtung 23 umschließt ein Volumen, das die Düse 26 zwischen den Flächen 28, 32 umgibt.
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Das Spritzwerkzeug kann einen Druckregler 160 beinhalten, der ein Sammelrohr 162 und eine (nicht abgebildete) Pumpe enthalten kann, und kann mit einer (nicht abgebildeten) Quelle unter Druck stehenden Gases verbunden sein. Der Druckregler 160 kann ein (nicht abgebildetes) Ventil zum Regeln eines Gasstroms zwischen dem Sammelrohr 162 und der Kammer 122 durch ein Rohr 164 beinhalten. Mit Bezug auf 4 kann der Druckregler, wenn der Kopf die Hohlräume in der Form füllt, der Kammer 122 von dem Sammelrohr ein Gas 126 unter Überdruck zuführen, um das Lot 124 aus der Kammer durch die Düse 26 und in die Hohlräume 14 einer Formplatte 10 zu pressen. Die Formplatte 10 ist üblicherweise nicht durch Lot benetzbar und kann aus einem Material wie zum Beispiel Borosilikatglas hergestellt sein, das aufgrund seiner Transparenz, die eine visuelle Kontrolle ermöglicht, und wegen seiner thermischen Eigenschaften, die Silicium ähneln, gewählt wird. Das Gas 126 kann ein Inertgas oder ein anderes Gas sein, welches das Lot nicht oxidiert. Dies kann dazu beitragen, die Oxidation des Lots in der Kammer 122 (3) zu verhindern, oder es kann dazu beitragen zu verhindern, dass Lot an anderen Stellen wie beispielsweise auf der Abstellfläche 32 (3) oder der Fläche 12 der Formplatte oxidiert wird. Bei einer Ausführungsform kann es sich bei dem Gas um Stickstoff (N2) handeln.
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Der Druckregler 160 kann neben der Druckbeaufschlagung des Gases in der Kammer 122 auch in einer anderen Betriebsart arbeiten, um den Druck des Gases in der Kammer 122 zu verringern, d.h. um den Druck auf einen Pegel zu senken, bei dem das Lot daran gehindert wird, aus der Düse 26 auszutreten. In einem Beispiel kann der Druckregler ein Vakuum an die Kammer 122 anlegen, d.h. er kann den Druck des Gases auf einen Druck unterhalb des Atmosphärendrucks, d.h. bis zu einem Unterdruck senken. So, wie es hier verwendet wird, bezieht sich das „Anlegen eines Vakuums“ an eine Kammer auf das Verringern des Drucks in der Kammer auf einen Pegel unterhalb des Atmosphärendrucks, d.h. bis zu einem Unterdruck in Bezug auf den umgebenden Atmosphärendruck. Diese Verwendung soll in der gesamten Beschreibung gelten, obwohl der tatsächliche Druckpegel in der Kammer erheblich sein kann und obwohl dieser Druckpegel kein Vakuum gemäß strengem wissenschaftlichem Sprachgebrauch darstellt. In einem solchen Fall ermöglicht der Unterdruck in der Kammer, dass der Atmosphärendruck an der Düsenöffnung 27 das Lot nach oben in Richtung der Kammer 122 presst.
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3 stellt einen Betrieb dar, in dem der Kopf auf der Abstellfläche 32 abgestellt ist. Das heißt, die Kopffläche 28 ist nahe an der Fläche 32 der Abstellfläche 30, d.h. in einer gegenüberliegenden Beziehung angeordnet, wobei die Kopffläche 28 durch die Dichtung 23 gegen die Abstellfläche 32 abgedichtet ist. Insbesondere kann der Druckregler 160 eine (nicht abgebildete) Pumpe so ansprechen, dass sie das Gas in eine Richtung 142 durch das Rohr 126 aus der Kammer 122 wegzieht. Zu einem solchen Zeitpunkt kann der Druck in der Kammer 122 oberhalb des Pegels des Lots 124 verringert werden und kann bis zu einem Unterdruck verringert werden. Der Druckregler 160 kann den Druck ausreichend verringern, um zu unterbinden, dass das Lot aus der Düse 26 austritt. Der verringerte Druck kann ausreichen, um zu verhindern, dass das Lot aus der Düse austritt, und er kann über ausreichende Kraft verfügen, um das Lot in der Düse nach innen und weg von der Kopffläche 28 zu ziehen. Auf diese Weise kann der verringerte Druck unterbinden oder verhindern, dass das Lot auf die Flächen des Abstellplatzes oder auf die Fläche der Formplatte an anderen Stellen als den Hohlräumen ausgestoßen wird, an denen dies gewünscht ist.
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Folglich kann zu einem Zeitpunkt, zu dem der Kopf von dem Abstellplatz 30 auf die Formplatte 10 bewegt wird, wie in 4 zu sehen, die aufwärtsgerichtete Kraft auf das Lot 124, die durch den verringerten Druck in der Kammer verursacht wird, verhindern, dass das Lot 124 aus der Öffnung 27 der Düse 26 austritt, und kann sogar das Lot innen in der Düse hoch- und von der Fläche 28 wegziehen.
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Wie des Weiteren in 3 zu sehen ist, kann der Kopf ein Rohr 132 beinhalten, das mit einem Einlass 168 in der Kopffläche 28 verbunden ist. Der Einlass 168 öffnet sich innerhalb eines in einer Dichtung 23, 23A eingeschlossenen Volumens zwischen der Kopffläche 28 und der Abstellfläche 32 oder der Fläche 12 der Formplatte, die nahe an der Kopffläche angeordnet ist. Das heißt, der Einlass 168 ist an die Abstellfläche anliegend abgedichtet, wenn der Kopf abgestellt ist. Der Einlass 168 ist an die Fläche 12 der Formplatte anliegend abgedichtet, wenn der Kopf zum Füllen der Hohlräume der Formplatte verwendet wird. Das sich von dem Einlass 168 erstreckende Rohr 132 kann durch das Rohr 166 mit einem Sammelrohr 163 verbunden werden. Wenn der Kopf zum Füllen der Formplatte verwendet wird, kann der Druckregler eine (nicht abgebildete Pumpe) aktivieren, um Gas aus dem Rohr 132 in das Sammelrohr 163 zu ziehen und den Druck in dem durch die Dichtung 23, 23A eingeschlossenen Volumen zu verringern.
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Der Einlass 168 ist vor der Düse 26 in Richtung einer Bewegung 140 des Kopfes 120 entlang der Fläche 12 der Formplatte positioniert. Mit Bezug auf 4 kann der Einlass 168, wenn der Kopf in diese Richtung bewegt wird und der Einlass 168 über einen Hohlraum 14A in der Fläche 12 der Formplatte fährt, in dem Hohlraum vorhandenes Gas oder Material evakuieren, bevor die Düse 26 eintrifft, um den Hohlraum 14A zu füllen.
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Erneut mit Bezug auf 3 kann das Sammelrohr 163 des Weiteren einen Auslass 170 in einer Fläche 128 beinhalten, die in Richtung der in der Nähe angeordneten Fläche gerichtet ist. Ein solcher Auslass 170 kann dazu verwendet werden, einen Gasstrahl nach unten in Richtung der in der Nähe angeordneten Abstell- oder Formplattenfläche zu leiten. Folglich kann der Auslass 170 dazu verwendet werden, einen Strom eines Gases wie zum Beispiel eines nichtoxidierenden Gases, z.B. von Stickstoff oder eines Inertgases, in Richtung der in der Nähe angeordneten Fläche zu leiten. In einem Beispiel kann das Sammelrohr 163 automatisch durch den Druckregler 160 angesprochen werden.
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Wie des Weiteren in 3 zu sehen ist, kann das Bindemetall-Spritzwerkzeug 101 ferner ein Sammelrohr 150, eine Rohrleitung 152 und eine Düse 156 beinhalten, die nicht in dem Kopf 120 enthalten sind, um ein Gas 154 in den Zwischenraum 34 zwischen den Kantenflächen 16, 36 der Formplatte und der Abstellfläche 32 zu leiten. Diese Elemente können aktiviert werden, wenn sich der Kopf 120 von der Abstellstellung, die nahe an der Abstellfläche 32 angeordnet ist, in eine Betriebsstellung bewegt, die nahe an der Fläche 12 der Formplatte angeordnet ist, wie in 4 dargestellt. Bei dem Gas kann es sich um ein nichtoxidierendes Gas, das heißt, ein Inertgas oder ein anderes Gas handeln, das normalerweise nicht mit Lot reagiert, um ein Oxid zu bilden. Das Gas kann zum Beispiel Stickstoff sein. Die Düse 156 kann das Gas in Richtung auf den Zwischenraum 34 oder in den Zwischenraum leiten. Auf diese Weise kann Luft aus dem Zwischenraum 34 beseitigt werden, die durch den Kopf 120 befördertes Lot oxidieren könnte, wenn er an dem Zwischenraum auf die Fläche 12 der Formplatte vorbeifährt.
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5 stellt des Weiteren eine Anordnung dar, die einen zweiten Abstellplatz 130 beinhaltet, der angrenzend an eine Kante 116 der Formplatte angeordnet ist, die sich gegenüber dem oben erörterten Abstellplatz 30 befindet. Nachdem die Hohlräume in der Formplatte gefüllt worden sind, kann der Kopf 120 üblicherweise in die Richtung 140 von der Fläche 12 der Formplatte weg auf den zweiten Abstellplatz 130 bewegt werden. Zu einem solchen Zeitpunkt kann der Druckregler den Druck in der Kammer 122 verringern, um zu unterbinden oder zu verhindern, dass Lot auf der Formplatte 12, einer Fläche des zweiten Abstellplatzes 130 oder an anderen Stellen als in den Hohlräumen abgeschieden wird. Der Druck kann bis zu einem Unterdruck verringert werden. Außerdem kann eine weitere Düse und eine zugehörige Vorrichtung ähnlich der oben beschriebenen Düse 156 (3) verwendet werden, um Luft aus dem Zwischenraum 134 zu beseitigen, während sich der Kopf 120 von der Fläche 12 der Formplatte weg auf den zweiten Abstellplatz 130 bewegt.
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Ein Verfahren zum Ausbilden von Kontaktierhügeln aus einem Bindemetall, zum Beispiel von Lotkontaktierhügeln, auf einem mikroelektronischen Element wird nun mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Ein mikroelektronisches Element wie zum Beispiel eine Halbleiterscheibe 200 (6) kann eine Vielzahl von einzelnen mikroelektronischen Elementen wie Halbleiter-Chips 202 beinhalten, die an Trennspuren 204 aneinanderhängen. Die Halbleiterscheibe weist üblicherweise einen Durchmesser von 300 Millimetern auf, es können jedoch auch andere Größen verwendet werden. Die Halbleiter-Chips verfügen über Kontakte 206, die auf einer Kontaktfläche der Halbleiterscheibe freigelegt sind, wobei eine solche Fläche üblicherweise eine „Vorderfläche“ der Halbleiterscheibe ist.
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Es kann ein Verfahren angewendet werden, um gleichzeitig Lotkontaktierhügel auf Kontakten jedes Halbleiter-Chips 202 der Halbleiterscheibe auszubilden. Mit Bezug auf 7 kann in einem Schritt 302 eines solchen Verfahrens ein Bindemetall-Spritzwerkzeug 101 wie beispielsweise oben beschrieben (3 bis 4) verwendet werden, um Lot in die Hohlräume einer Formplatte 12 zu spritzen, die einen Durchmesser aufweist, der ungefähr gleich oder größer als der der Halbleiterscheibe 200 ist. Die Formplatte 12 kann Hohlräume aufweisen, die in der Zahl und Anordnung Kontakten der Chips auf der Halbleiterscheibe entsprechen.
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Der Kopf 120 startet aus einer Abstellstellung auf der Abstellfläche 32 (3). Um die Hohlräume zu füllen, bewegt sich der Kopf 120 („er macht einen Schritt“) von der Abstellfläche 32 weg auf die Formplatte 12. Während sich der Kopf auf der Abstellfläche 32 befindet und während die Düse 26 den Zwischenraum 34 auf die Fläche der Formplatte überquert, verringert der Druckregler den Druck in der Lotkammer 122, um zu unterbinden, dass an der Düsenöffnung 27 vorhandenes Lot auf die Abstellfläche 32, in den Zwischenraum 34 oder auf die Formfläche 12 geschoben wird. Auf solche Weise kann der Druckregler dazu beitragen zu vermeiden, dass Lotansammlungen oder -streifen auf die Fläche der Formplatte, die Abstellfläche oder in den Zwischenraum abgeschieden werden. Während sich der Kopf 120 (und insbesondere die Düse 26) auf die Fläche 12 der Formplatte bewegt, kann außerdem das Sammelrohr 150 einen Strahl eines nichtoxidierenden Gases wie zum Beispiel von Stickstoff oder eines Inertgases zu dem Zwischenraum oder in den Zwischenraum 34 leiten. Dieser Vorgang trägt zur Vermeidung von Oxidation von Lot an der Düsenöffnung 27 bei, wenn die Lotdüse 26 den Zwischenraum überquert, und trägt dazu bei zu verhindern, dass geschmolzenes Lot, das zu diesem Zeitpunkt noch verschoben werden kann, oxidiert wird.
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Danach kann das Füllen der Hohlräume der Formplatte beginnen, nachdem sich der Kopf 120 auf die Fläche der Formplatte bewegt hat (4). Wenn der Kopf die Hohlräume der Formplatte füllt, beaufschlagt nun der Druckregler 160 das Gas mit Druck, das heißt, er erhöht den Druck des Gases in der Kammer 122 über den verringerten Druck hinaus, der in der Kammer 122 aufrechterhalten wird, wenn der Kopf 120 abgestellt ist. Der erhöhte Druck führt dazu, dass das Lot durch die Düse 26 in die Hohlräume der Form ausgestoßen wird. Üblicherweise wird der Strahl des nichtoxidierenden Gases aus dem Sammelrohr 150 nicht benötigt, während die Hohlräume der Form gefüllt werden, und er kann daher zu diesem Zeitpunkt unterbrochen werden. Der Strahl kann jedoch während eines solchen Vorgangs fortgesetzt werden, da er dazu beitragen kann, das nichtoxidierende Gas in der Umgebung zu verteilen, in der die Hohlräume der Form gefüllt werden.
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Nachdem der Kopf 120 das Füllen der Hohlräume abgeschlossen hat, wird er auf den zweiten Abstellplatz 132 (5) bewegt. Vor oder während einer solchen Bewegung kann der Druckregler erneut von der Druckbeaufschlagung des Gases in der Lotkammer auf die Verringerung des Drucks darin umschalten. Wiederum trägt der verringerte Druck in der Kammer dazu bei zu vermeiden, dass Lot verschoben wird, wenn die Düse 26 den Zwischenraum 134 zwischen der Formplatte 12 und der zweiten Abstellfläche 132 überquert, d.h. sich über ihn bewegt. Außerdem kann zu diesem Zeitpunkt ein weiterer Strahl eines nichtoxidierenden Gases auf einen solchen Zwischenraum oder in einen solchen Zwischenraum 134 geleitet werden, um dazu beizutragen zu vermeiden, dass Lot während der Bewegung des Kopfes (und insbesondere dessen Düse 26) auf den zweiten Abstellplatz oxidiert wird.
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Nachdem sich der Kopf auf den zweiten Abstellplatz 132 bewegt hat, kann eine Temperatur der Formplatte durch Senken einer Temperatur einer damit verbundenen Heizplatte gesenkt werden. Die Formplatte kann dann aus dem Werkzeug entnommen und gelagert werden (Schritt 304), bis sie gebraucht wird, um das Lot darin an einer Halbleiterscheibe zu befestigen. Danach können, wie in Schritt 306 gezeigt, eine Halbleiterscheibe 200 (6) und eine gefüllte Formplatte 12 in eine Haltevorrichtung eingesetzt und darin ausgerichtet werden, um zusammengefügt zu werden.
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Die Halbleiterscheibe, die gefüllte Formplatte und die Haltevorrichtung können dann gemeinsam erwärmt werden (z.B. in einem Ofen), bis die Kontaktierhügel eine Schmelztemperatur erreichen. Zu einem solchen Zeitpunkt (Schritt 308) können die Kontaktierhügel eine gerundete, zum Beispiel eine kugelförmige Form annehmen, die dazu führen kann, dass die Kontaktierhügel die Kontakte 206 der Chips benetzen und daran anhaften. Wenn die Ofentemperatur gesenkt wird, bleiben die Kontaktierhügel an den Chip-Kontakten statt an der Formplatte befestigt. Die Kontaktierhügel erstarren üblicherweise in einer Kugelform, wenngleich auch andere Formen möglich sein können. Die Formplatte kann dann aus der Haltevorrichtung entnommen und gereinigt werden, um erneut zum Ausbilden von Kontaktierhügeln auf einer weiteren Halbleiterscheibe verwendet zu werden.
