DE19634646A1 - Verfahren zur selektiven Belotung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die selektive Ausbildung von Lotmate­ rialformstücken auf einem Substrat, bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Schablone belegt wird.

Schablonenbelotungsverfahren sind grundsätzlich im Zusammenhang mit der Herstellung von in der SMD-(Surface-Mounted Devices-)Technik verwendeten Platinen bekannt. Dabei dienen die verwendeten Schablonen zum einen zur Positionierung von Lotdepots an den gewünschten Oberflä­ chenstellen der Platine und zum anderen zur Definition der Form der Lotdepots über die korrespondierend zur Form der Lotdepots gestalteten Schablonenöffnungen. Zur Befüllung der durch die Schablonenöffnungen gebildeten Depoträume der Schablone wird das Lotmaterial häufig pastös auf die Schablonenoberfläche aufgebracht und mittels einer geeigneten Verdrängungseinrichtung in die Depoträume gefüllt. Nach dem Befüllen der Depoträume mit Lotmaterial wird die Schablone entfernt. Ein Um­ schmelzen der Lotdepots zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen und mechanisch sicheren Verbindung von Bauelementen auf der Platine erfolgt erst, nachdem die entsprechenden Bauelemente mit ihren Anschlußleitern in die noch pastösen Lotdepots eingesetzt worden sind. Dabei ist die Form der umgeschmolzenen Lotdepots unwesentlich, solange die vorstehend erwähnte elektrisch leitfähige und mechanisch sichere Verbindung gesi­ chert ist.

Im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten, im wesentlichen im Bereich der SMD-Technik verwendeten Lotdepots kommt erhöhten Kontaktmetal­ lisierungen, die fachsprachlich auch unter dem Begriff "Bump" bekannt sind und aus Lotmaterialformstücken gebildet sind, die mit Anschlußflä­ chen eines Substrats verbunden sind, noch eine Abstandsfunktion zu.

Bumps, die in der Regel zur unmittelbaren Verbindung von Bauelementen über deren Anschlußflächen dienen, weisen hierzu eine erhöhte, die Oberfläche der Bauelemente überragende Ausbildung aus. Die Erfüllung der Abstandsfunktion setzt weiterhin eine im wesentlichen unnachgiebige Ausbildung der Bumps voraus. Daher sind Bumps im Unterschied zu Lotdepots zum Zeitpunkt ihrer Kontaktierung bereits umgeschmolzen und erstarrt, wohingegen, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Lotdepots erst nach der Kontaktierung umgeschmolzen werden.

Aufgrund der vorstehend ausgeführten Abstandsfunktion kommt der Formgebung bei der Ausbildung von Bumps eine besondere Bedeutung zu. Zur Formgebung von Bumps ist es bekannt, den sich im wesentlichen unabhängig vom Lotmaterial im erschmolzenen Zustand ausbildenden Flüssigkeitsmeniskus zu nutzen, der durch die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lotmaterials die Form definiert, in der das Lotmaterial nach dem Abkühlen erstarrt. Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Bumps, die eine Meniskus-Form aufweisen, wird das Lotmaterial bereits im schmelzflüssigen Zustand auf die zu benetzenden Anschlußflä­ chen aufgebracht. Dies erweist sich insbesondere bei einer Vielzahl von flächig verteilten Anschlußflächen als sehr aufwendig.

Bei anderen bekannten Verfahren zur Ausbildung von Bumps auf Substratanschlußflächen bedient man sich galvanischer oder chemischer Abscheidungsverfahren, die die Ausbildung einer verlorenen Maske mit Maskenöffnungen über den Anschlußflächen auf der Substratoberfläche voraussetzt. So ist es beispielsweise beim galvanischen Abscheidungsver­ fahren üblich, eine aus einem Fotoresist gebildete Maske auf der Substra­ toberfläche anzuordnen, wobei die Fotoresist-Maske nach Ausbildung bzw. Ablagerung der Bumps auf den Anschlußflächen abgezogen und damit unbrauchbar wird. Damit ist es bei den bekannten Masken oder Schablonen verwendeten Verfahren erforderlich, für jedes mit Kontakt­ metallisierungen zu versehene Substrat eine neue Schablone oder Maske auszubilden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selektiven Ausbildung von Lotmaterialformstücken auf einem Substrat vorzuschlagen, das eine selektive Ausbildung der Lotmaterialformstücke mit vergleichsweise geringem Aufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Anspruch 1 zur selek­ tiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf Anschlußflächen eines Substrats wird die Oberfläche des Substrats derart mit einer Schablone belegt, daß Depoträume bildende Schablonenöffnungen über den An­ schlußflächen angeordnet sind und nachfolgend werden die Depoträume mit einem Lotmaterial befüllt. Die Ausbildung der Kontaktmetallisierun­ gen aus dem aufgeschmolzenen Lotmaterial erfolgt anschließend, in den zumindest in Kontaktbereichen mit dem Lotmaterial benetzungshemmen­ den oder nicht benetzungsfähigen Depoträumen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht die Verwendung einer Schablone bei der Applikation des Lotmaterials auf den Anschlußflächen und das Aufschmelzen des in die Depoträume eingefüllten Lotmaterials noch während der Anordnung der Schablone auf der Substratoberfläche die Verwendung von Lotmaterial mit einer weitestgehend beliebigen Konsistenz da die Positionierung des Lotmaterials gegenüber den einzel­ nen Anschlußflächen durch die Schablone zumindest solange definiert ist, bis durch die Ausbildung eines Flüssigkeitsmeniskus durch das schmelz­ flüssige Lotmaterial auf den benetzungsfähigen Anschlußflächen zum einen eine Haftung des Lotmaterials auf den Anschlußflächen und zum anderen eine Formbeständigkeit der Kontaktmetallisierungen erreicht ist. Die nicht benetzungsfähige Ausbildung der Kontaktbereiche der De­ poträume sorgt dafür, daß schon im aufgeschmolzenen Zustand der Kontaktmetallisierungen oder auch erst nach deren Erstarrung ein Abneh­ men der Schablone von der Substratoberfläche ermöglicht wird, ohne daß dies durch ein Haften der Kontaktmetallisierungen an der Schablone behindert werden könnte.

Im Gegensatz zu den bei den vorbeschriebenen Abscheidungsverfahren verwendeten "verlorenen" Schablonen kann die bei dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren verwendete Schablone nach Abnahme von der Substrato­ berfläche bei der selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf einem nachfolgenden Substrat wieder verwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Abnahme der Schablone nach dem Aufschmelzen der Kontaktmetallisierungen eine umgehende Kontaktierung des derart mit Kontaktmetallisierungen versehenen Substrats, beispielsweise im Flip- Chip-Verfahren, ohne daß zuvor eine beispielsweise aus einem Fotoresist- Lack bestehende Schablone mittels eines Ätzverfahrens oder dergleichen aufwendig beseitigt werden müßte. Hinsichtlich des Schablonenmaterials gibt es keine besonderen Einschränkungen, solange die Kontaktbereiche mit dem Lotmaterial eine benetzungshemmende oder nicht benetzungsfähi­ ge Oberfläche aufweisen. Dies kann auch mittels entsprechender Be­ schichtungen in den Kontaktbereichen erfolgen. Als Schablonenmaterial eignen sich starre Kunststoffe grundsätzlich ebenso wie flexible Folien. Weiterhin ist beispielsweise auch die Verwendung von Halbleiter- Materialien, insbesondere die Verwendung anisotrop geätzter Halbleiter möglich.

Neben dem vorstehend ausgeführten Verfahren zur selektiven Ausbildung von mit Anschlußflächen verbundenen, hier als Kontaktmetallisierungen bezeichneten Lotmaterialformstücke läßt sich der Gedanke, eine Schablo­ ne zum Auftrag von Lotmaterial auf eine Substratoberfläche als Positio­ nierungshilfe während des Aufschmelzen des Lotmaterials zu verwenden, auch anwenden zur Ausbildung von frei handhabbaren, nicht mit An­ schlußflächen verbundenen Lotmaterialformstücken. Bei dem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Anspruch 2 wird die Oberfläche eines Substrats mit einer Schablone belegt, derart, daß Depoträume bildende Schablonenöffnungen über nicht benetzungsfähigen Depotflächen angeordnet sind, und die Depoträume werden mit einem Lotmaterial befüllt. Anschließend erfolgt ein Aufschmelzen des Lotmaterials zur Ausbildung der Lotmaterialformstücke in den zumindest in Kontaktberei­ chen mit dem Lotmaterial benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfä­ higen Depoträumen.

Das zum Gegenstand des Anspruchs 1 alternative Verfahren unterscheidet sich von der ersten Verfahrensalternative lediglich darin, daß statt der benetzungsfähigen Substratoberfläche, die bei der ersten Verfahrensvariante durch Anschlußflächen gebildet werden, nicht benetzungsfähige Substrat­ flächen vorgesehen werden. Übereinstimmend machen beide Verfahrensva­ rianten von der Verwendung einer Schablone als Positionierungshilfe bei der Ausbildung von Lotmaterialformstücken unter Ausnutzung der im Schmelzzustand des Lotmaterials gegebenen Oberflächenspannung (Meniskus-Effekt) Gebrauch. Im Fall der ersten Verfahrensvariante wird im Unterschied zur zweiten Verfahrensvariante durch die benetzungsfähi­ ge Ausbildung der als Anschlußflächen gestalteten Substratflächen eine Verbindung zwischen den Lotmaterialformstücken und den Anschlußflä­ chen zur Ausbildung sogenannter Bumps geschaffen.

Unabhängig von der Wahl der beiden vorstehend geschilderten alternati­ ven Verfahrensvarianten kann das Lotmaterial als pastöses oder partikel­ förmiges Material in die Depoträume eingefüllt werden.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Lotmaterial als ein Gemenge aus einem flüssigen, organischen Medium und darin angeordneter Lotpar­ tikel ausgebildet ist. Diese Art der Zusammensetzung des Lotmaterials bildet den besonderen Vorteil, daß zum einen ein Erschmelzen der Lot­ partikel in einer durch das flüssige, organische Medium gebildeten redu­ zierenden oder gar inerten Atmosphäre möglich ist, zum anderen wird durch die besondere Benetzungsfähigkeit eines flüssigen, organischen Mediums, insbesondere wenn es sich um ein Medium mit langkettiger Molekülstruktur, wie beispielsweise ein Polyalkohol und hier insbesondere Glyzerin, handelt, die Haftung auf einer benetzungsfähigen Substratober­ fläche verbessert.

Eine andere Möglichkeit mit einem minimalen Aufwand eine reduzierende oder gar inerte Atmosphäre bei Ausbildung der Lotmaterialformstücke durch Aufschmelzen zu erzeugen, besteht darin, das Lotmaterial als schmelzflüssige Masse unter einem Flüssigkeitsspiegel eines organischen Mediums auf die Schablonenoberfläche aufzubringen und in die De­ poträume zu füllen. Für eine Befüllung der Depoträume mit schmelzflüssi­ gem Lotmaterial erweist es sich grundsätzlich als vorteilhaft, wenn das Substrat zur Befüllung der Depoträume gekühlt wird. Unabhängig von der Beschaffenheit des Lotmaterials erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Lotmaterial zur Befüllung der Depoträume auf der Oberfläche der Scha­ blone angeordnet wird und mit einer Verdrängungseinrichtung in die Depoträume eingefüllt wird. Die Verdrängungseinrichtung ermöglicht eine gleichmäßige Befüllung der Depoträume.

Als Verdrängungseinrichtung können Rakel oder Rollen eingesetzt wer­ den, wobei sich insbesondere bei der Verwendung von Rollen eine beson­ ders gute und gleichmäßige Befüllung der Depoträume gezeigt hat, was im wesentlichen auf die Abrollbewegung, die sich aus einer Überlagerung einer Längsbewegung der Rollenachse auf der Oberfläche der Schablone mit der im Bereich der Schablonenoberfläche der Längsbewegung entge­ gengerichteten Umfangsbewegungskomponente infolge der Rotation der Rolle zusammensetzt. Hierdurch wird ein Mitnahmeeffekt des zumindest teilweise an der Rolle haftenden Lotmaterials entgegen der Längsbewe­ gung der Rolle erreicht.

Zur Beeinflussung der Form der in den Depoträumen der Schablone erschmolzenen Lotmaterialformstücke ist es möglich, entweder vor dem Aufschmelzen der Lotmaterialformstücke oder nach der Überführung des Lotmaterials in den Schmelzzustand eine Formplatte auf der dem Substrat gegenüberliegenden Oberfläche der Schablone anzuordnen. Hierdurch können beispielsweise sowohl einfache Abflachungen auf den Lotmateri­ alformstücken als auch Profilierungen in die Oberseite der Lotmaterial­ formstücke eingebracht werden. Derartige Profilierungen, die z. B. v-förmig ausgebildet sein können, können dann beispielsweise zur verein­ fachten Relativpositionierung von Drahtleitern gegenüber den Lotmateri­ alformstücken verwendet werden. Dies ist insbesondere bei der Positionie­ rung von Drahtleitern auf Bumps vor deren Kontaktierung vorteilhaft.

Nachfolgend werden Beispiele für die erfindungsgemäßen Verfahrensvari­ anten anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit Anschlußflächen versehenes Substrat, das mit einer Scha­ blone belegt wird;

Fig. 2 das Befüllen von Depoträumen der Schablone mit Lotmaterial mittels einer Verdrängungseinrichtung;

Fig. 3 das Abheben der Schablone nach dem Aufschmelzen des Lotmateri­ als;

Fig. 4 ein Aufschmelzen des Lotmaterials in durch eine Stempelplatte verschlossenen Depoträume der Schablone;

Fig. 5 eine Möglichkeit zur Formbeeinflussung des Lotmaterials;

Fig. 6 ein mit einer nicht benetzungsfähigen oder benetzungshemmenden Oberfläche versehenes Substrat, das mit einer Schablone belegt wird;

Fig. 7 das Befüllen der durch Schablonenöffnungen gebildeten Depoträu­ me;

Fig. 8 das Aufschmelzen des in den Depoträumen angeordneten Lotmate­ rials;

Fig. 9 das Befüllen von Depoträumen einer Schablone mit flüssigem Lotmaterial unter Glyzerin;

Fig. 10 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung mit einer abweichenden Ausführungsform der Verdrängungseinrichtung;

Fig. 11 eine Fig. S entsprechende Darstellung mit einer abweichenden Ausführungsform der Verdrängungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Anfangsphase bei der Durchführung einer Verfahrensva­ riante zur Ausbildung von erhöhten Kontaktmetallisierungen 10 (Fig. 3), die nachfolgend fachsprachlich als Bumps bezeichnet werden, auf An­ schlußflächen 11 eines Substrats 12. Bei dem Substrat 12 kann es sich beispielsweise um einen Chip oder auch um einen Wafer handeln. Grund­ sätzlich gilt, daß das nachfolgend anhand unterschiedlicher Verfahrensva­ rianten erläuterte Verfahren immer dann angewendet werden kann, wenn es um die selektive Belotung von beliebig verteilten Anschlußflächen auf einem beliebig ausgebildeten Substrat geht.

In der in Fig. 1 dargestellten Anfangsphase wird eine mit Schablonenöff­ nungen 13 versehene Schablone 14 derart auf der Oberfläche des Substrats 12 angeordnet, daß die Anschlußflächen 11 und die Schablonenöffnungen 13 in Überdeckungslagen einander zugeordnet sind. Dabei bilden die Schablonenöffnungen 13 nach unten durch die Anschlußflächen 11 abge­ schlossene Depoträume 15 (s. auch Fig. 2). Im Gegensatz zu den An­ schlußflächen 11, die eine benetzungsfähige Oberfläche aufweisen, sind die Schablonenöffnungen 13 mit Wandungen 16 versehen, die benetzungs­ unfähig oder zumindest benetzungshemmend ausgebildet sind. Hierzu können die Wandungen 16 beispielsweise als benetzungsunfähige Be­ schichtungen ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt, wie nach Anordnung der Schablone 14 auf der Oberfläche des Substrats 12 und anschließender flächiger Anordnung von Lotmaterial 17 auf der Oberfläche der Schablone 14 mittels einer hier als Rakel 18 ausgebildeten Verdrängungseinrichtung eine dosierte Befüllung der Depoträume 15 erfolgt. In der in Fig. 2 mit durchgezogenem Linienverlauf dargestellten Konfiguration dient die Rakel 18 in erster Linie dazu, das in den Depoträumen 15 angeordnete Lotmaterial 17 mit der Oberfläche der Schablone 14 zu nivellieren. Somit kann die zur Erzeugung eines Bumps 10 (Fig. 3) vorgesehene Lotmaterialmenge durch entsprechende Bemes­ sung der Schablonenöffnungen 13 bzw. der Depoträume 15 exakt definiert werden. Mit der mit gestricheltem Linienverlauf dargestellten, variierten Konfiguration der Rakel 18, die eine zur Oberfläche der Schablone 14 hin geneigte Kompressionsfläche 19 anstatt einer im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Schablone 14 angeordneten Stirnfläche 20 aufweist, kann gleichzeitig mit der vorstehend erläuterten Nivellierung eine Ver­ dichtung einer in den Depoträumen 15 aufgenommenen Lotmaterialmenge 23 erfolgen. Das Ausmaß der Verdichtung ist dabei im wesentlichen abhängig von der Konsistenz des Lotmaterials 17.

Bei dem in Fig. 2 beispielhaft dargestellten Lotmaterial 17 handelt es sich um ein partikelförmiges Lotmaterial, das neben metallenen Legierungs­ partikel 21 Flußmittelpartikel 22 aufweist. Ebenso ist es jedoch auch möglich, ein Lotmaterial zu verwenden, das Legierungspartikel 21 auf­ weist, die in einem flüssigen, organischen Medium, vorzugsweise einem Polyalkohol, wie beispielsweise Glyzerin, angeordnet sind. Dabei über­ nimmt dann das flüssige Medium die Funktion des Flußmittels, ohne daß jedoch, wie es bei Verwendung eines Flußmittels der Fall ist, nach dem Auf- bzw. Umschmelzen störende Flußmittelrückstände zurückbleiben, da das flüssige Medium und die Legierungspartikel hinsichtlich ihres Schmelzverhaltens so aufeinander abgestimmt werden können, daß sich das flüssige Medium beim Aufschmelzen im wesentlichen vollständig verflüchtigt.

Fig. 3 zeigt eine Verfahrensphase nach dem Aufschmelzen der in den Depoträumen 1 5 angeordneten Lotmaterialmengen 23 zur Erzeugung der Bumps 10. Um die Lotmaterialmengen 23 während des Aufschmelzens im Übergang von der festen in die flüssige Phase exakt hinsichtlich der Anschlußflächen 11 zu positionieren, verbleibt die Schablone 14 während des Aufschmelzens auf der Oberfläche des Substrats 12 und wird erst dann, wenn die Bumps 10 ihre stabile, meniskusförmige Gestalt angenom­ men haben von der Oberflache des Substrats 12 entfernt. Dabei können sich die Bumps 10 noch im flüssigen oder nach entsprechender Abkühlung auch bereits im festen Zustand befinden. Wenn die mit den benetzungsun­ fähigen oder den benetzungshemmenden Wandungen 16 versehene Scha­ blone 14 schon während des aufgeschmolzenen, noch schmelzflüssigen Zustand der Bumps 10 vom Substrat abgenommen werden, kann eine ungehinderte Erstarrung der Bumps in ihrer typischen Meniskusform erfolgen. Verbleibt die Schablone 14 bis zur Erstarrung der Bumps 10 auf der Oberfläche des Substrats 12 und wird erst anschließend vom Substrat 12 abgenommen, kann die Schablone 14 über ihre Wandungen 16 auch als Formwerkzeug auf die äußere Gestalt der Bumps 10 einwirken.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für das Verbleiben der Schablone 14 auf dem Substrat 12 während der Erstarrung der Bumps 10, wobei zusätzlich zur weiteren Formbeeinflussung der Bumps 10 die Schablone 14 mit einer Formplatte 24 bedeckt ist. Die Formplatte 24 weist im Gegensatz zur Schablone 14 keine durchgehenden Öffnungen, sondern Formvertiefungen 25 auf, die wie die Schablonenöffnungen 13 der Schablone 14 mit einer benetzungshemmenden oder benetzungsunfähigen Wandung 26 versehen sind. Wie Fig. 4 weiter zeigt, sind die Formvertiefungen 25 der Form­ platte 24 deckungsgleich mit den Schablonenöffnungen 13 der Schablone 14 angeordnet. Hierdurch läßt sich im schmelzflüssigen Zustand der Bumps 10 deren Form so beeinflussen, daß die Bumps 10 schließlich in einer abgeflachten, mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche versehe­ nen Form erstarren.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Formbeeinflussung von durch die Erstarrung des Lotmaterials 17 in den Depoträumen 15 erzeugten Bumps 10. Hierzu wird, ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten Konfi­ guration mit der in den Depoträumen 15 angeordneten, aufgeschmolzenen und die Anschlußflächen 15 benetzenden Lotmaterialmenge das Substrat zusammen mit der darauf angeordneten Schablone 14 gewendet und mit den befüllten Depoträumen 15 nach unten weisend auf eine mit einer benetzungshemmenden oder benetzungsunfähigen Oberfläche versehene Gegenplatte 40 in sogenannter "Face-down"-Technik aufgesetzt. Dabei stellen sich die in Fig. 5 dargestellten Abflachungen bei den noch schmelzflüssigen Bumps 10 ein, so daß, die Bumps 10 schließlich in einer abgeflachten, mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche versehenen Form erstarren. Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 5 kann die Schablone 14 auch vor dem Aufsetzen der noch schmelzflüssigen Lotmate­ rialmengen 23 auf die Gegenplatte 40 entfernt werden. In dem in Fig. 5 dargestellten Fall können die Wandungen 16 der in der Schablone ausge­ bildeten Depoträume 15 noch zur Formgebung der Bumps 10 beitragen.

Wie aus den hier beispielhaft unterschiedlich groß bemessenen Anschluß­ flächen 11 des Substrats 12 deutlich wird, läßt sich das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 geschilderte Verfahren besonders dann vorteilhaft einsetzen, wenn es darum geht, unterschiedlich große Anschlußflächen 11 mit entsprechend unterschiedlich groß bemessenen Bumps 10 zu versehen. Bei den hinsichtlich des Verfahrensablaufs in den Fig. 1 bis 5 beispielhaft dargestellten Verfahren ist es lediglich notwendig, die - wie aus den Figuren deutlich hervorgeht - Schablonenöffnungen 13 der Schablone 14 bzw. die Formvertiefungen 25 der Formplatte 24 entsprechend zu bemes­ sen. Weiterhin wird auch insbesondere aus Fig. 4 deutlich, daß beliebige Profilierungen der Bumps 10 durch Verwendung einer entsprechende Formvertiefungen aufweisende Formplatte 24 und der Schablone 14 möglich sind.

In den Fig. 6 bis 8 ist eine Alternative zu dem anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Verfahren dargestellt, die jedoch abweichend von den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahren nicht die Ausbildung von mit An­ schlußflächen verbundenen Lotmaterialformstücken, also Bumps 10, betrifft, sondern vielmehr die Ausbildung von beliebig handhabbaren Lotmaterialformstücken 27 (Fig. 8). Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 bis 3 mit den Fig. 6 bis 8 deutlich wird, unterscheidet sich das in den Fig. 6 bis 8 dargestellte alternative Verfahren von dem vorhergehend erläuter­ ten Verfahren im wesentlichen darin, daß anstatt eines Substrats 12 mit benetzungsfähigen Anschlußflächen 11 ein Substrat 28 mit einer entweder insgesamt benetzungsunfähig oder benetzungshemmend ausgebildeten Oberfläche 29 oder einer zumindest in den Schablonenöffnungen 13 der Schablone 14 zugeordneten Oberflächenbereichen benetzungshemmend oder benetzungsunfähig ausgebildeten Oberfläche 29.

Der Verfahrensablauf beginnend mit der Anordnung der Schablone 14, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch mit der unter Bezug­ nahme auf Fig. 1 erläuterten Schablone 14 ist und ebenfalls mit benet­ zungshemmenden oder benetzungsunfähigen Wandungen 16 der Schablo­ nenöffnungen 13 versehen ist, ist identisch mit dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahrensablauf. Um, wie in Fig. 8 dargestellt, die Ausbil­ dung der Lotmaterialformstücke 27 aus den in den Depoträumen 15 angeordneten Lotmaterialmengen 23 durch Aufschmelzen zu einer zumin­ dest kugelähnlichen Gestalt zu unterstützen, kann die Schablone 14, wie durch den Pfeil 30 angedeutet, in beliebiger Richtung parallel zur Oberflä­ che 29 bewegt werden. Hierdurch wird ausgehend von dem durch die Oberflächenspannung der aufgeschmolzenen, schmelzflüssigen Lotmateri­ alformstücke 27, erzeugten Flüssigkeitsmeniskus im Übergang zum Erstar­ rungszustand der Lotmaterialformstücke 27 zusammen mit einem Abrollen der Lotmaterialformstücke 27 auf der Oberfläche 29 des Substrats 28 die Ausbildung einer Kugelform unterstützt.

Besonders für die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Verfahrensvariante, die zur Ausbildung von frei handhabbaren Lotmaterialformstücken 27 dient, ist es vorteilhaft, anstatt eines konventionellen Flußmittels ein Lotmaterial 17 mit einem Polyalkoholanteil, z. B einem Glyzerin-Anteil, zu verwen­ den, um eine die Ausbildung der Kugelform unterstützende möglichst hohe Oberflächenspannung am noch schmelzflüssigen Lotmaterialformstück 27 zu erzeugen.

Wie weiter aus Fig. 8 deutlich wird, sind durch die positionierende Wirkung der Schablone 14 die erstarrten Lotmaterialformstücke 27 vereinzelt und hinsichtlich ihrer Position definiert angeordnet, so daß beispielsweise eine selektive Entnahme der Lotmaterialformstücke 27 aus den Schablonenöffnungen 13 möglich ist, oder auch ein mit Anschlußflä­ chen versehenes Substrat beispielsweise ein Chip, im Flip-Chip-Verfahren mit den Anschlußflächen von oben auf die Lotmaterialformstücke 27 abgesenkt werden kann, um durch einen weiteren Umschmelzvorgang Bumps auf den Anschlußflächen des Chips zu erzeugen.

Fig. 9 zeigt eine Variante hinsichtlich der Befüllung der Depoträume 15 in der Schablone 14. Zur Befüllung wird hier ein bereits schmelzflüssiges Lotmaterial 31 verwendet, das während der Befüllung durch ein flüssiges, organisches Medium 32, beispielsweise Glyzerin, von der Umgebung abgeschirmt ist. Übereinstimmend zu den in den Fig. 2 und 7 dargestellten Varianten, wird hier eine als Rakel 33 ausgebildete Verdrängungseinrich­ tung zur Definition von in den Depoträumen 15 aufgenommenen Lotmate­ rialmengen 34 verwendet. Wenn beispielsweise über die Verdrängungsein­ richtung 33 und/oder das Substrat 12 eine Kühlung der in den Depoträu­ men 15 aufgenommenen Lotmaterialmengen 34 erfolgt, kann ohne weitere Formwerkzeuge eine Erstarrung der Lotmaterialmengen 34 zu scheiben­ förmigen Lotmaterialformstücken oder, wie es in Fig. 9 wegen der Ver­ wendung eines Substrats 12 mit benetzungsfähigen Anschlußflächen 11 der Fall ist, zu scheibenförmig ausgebildeten Bumps 35 erfolgen. Unab­ hängig davon, ob die in Fig. 9 dargestellte Variante zur Herstellung von frei handhabbaren Lotmaterialformstücken oder von Bumps 35 dient, kann auf ein der Befüllung der Depoträume 15 folgendes Aufschmelzen der Lotmaterialmengen 34 verzichtet werden.

Um die Befüllung der Depoträume 15 mit dem zunächst schmelzflüssigen Lotmaterial zu vereinfachen und eine Entnetzung des Lotmaterials von den Anschlußflächen 11 zu verhindern, wird das Substrat 12 während der Befüllung der Depoträume 15, wie durch die Pfeile 39 in Fig. 8 angedeu­ tet, von der den Anschlußflächen 11 gegenüberliegenden Seite her ge­ kühlt.

Die Fig. 10 und 11 zeigen beispielhaft die Verwendung einer abweichend von den Darstellungen gemäß Fig. 2, 7 und 9 als Rolle 36 ausgebildeten Verdrängungseinrichtung. Die Rolle 36 kann, wie in Fig. 10 dargestellt, sowohl zur Befüllung der Depoträume 15 mit zunächst partikelförmig oder pastös ausgebildetem Lotmaterial 17, als auch, wie in Fig. 11 dargestellt, zur Befüllung der Depoträume 15 mit bereits geschmolzenem Lotmaterial 31 verwendet werden. In beiden Fällen bietet die Rollbewegung den Vorteil, daß durch die Überlagerung der Rollenlängsbewegung 37 mit der Rotation 38 ein in seiner Wirkungsrichtung durch den Pfeil 39 angedeu­ teter Kompressionseffekt zur besseren Befüllung der Depoträume 15 erzielt wird. Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 9 ausgeführt, kann auch bei der in Fig. 11 dargestellten Befüllung der Depoträume 15 eine Kühlung des Substrats 12 (Pfeile 39) erfolgen.

Claims (10)

1. Verfahren zur selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf Anschlußflächen eines Substrats, bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Schablone belegt wird, derart, daß Depoträume bildende Schablonenöffnungen über den Anschlußflächen angeord­ net sind, nachfolgend die Depoträume mit einem Lotmaterial befüllt werden, und ein Aufschmelzen des Lotmaterials (17) zur Ausbil­ dung der Kontaktmetallisierungen (10) in den zumindest in Kon­ taktbereichen mit dem Lotmaterial (17) benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Depoträumen (15) erfolgt.

2. Verfahren zur Ausbildung von Lotmaterialformstücken, insbesonde­ re Lotkugeln, bei dem eine zumindest in Teilbereichen benetzungs­ hemmende oder nicht benetzungsfähige Oberfläche eines Substrats mit einer Schablone belegt wird, derart, daß Depoträume (15) bil­ dende Schablonenöffnungen (13) über benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Flächen angeordnet sind, und bei dem die Depoträume (15) mit einem Lotmaterial (17) befüllt werden, und ein Aufschmelzen des Lotmaterials (17) zur Ausbildung der Lotma­ terialformstücke (27) in den zumindest in Kontaktbereichen mit dem Lotmaterial benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Depoträumen (15) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder zwei, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterial (17) als pastöses oder partikelförmiges Materi­ al in die Depoträume (15) eingefüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterial (17) als ein Gemenge aus einem flüssigen, or­ ganischen Medium (32) und darin angeordneten Lotpartikeln (21) ausgebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterial (31) als schmelzflüssige Masse unter einem Flüssigkeitsspiegel eines organischen Mediums (32) auf die Scha­ blone aufgebracht und in die auf dem Substrat angeordneten De­ poträume (15) gefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) zur Befüllung der Depoträume (15) mit dem Lotmaterial (31) gekühlt wird.

7 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotmaterial (17, 31) zur Befüllung der Depoträume (15) auf der Oberfläche der Schablone (14) angeordnet wird mit einer Verdrängungseinrichtung (18, 33, 36) in die Depoträume (15) ver­ füllt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrängungseinrichtung ein Rakel (18, 33) verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrängungseinrichtung eine auf der Oberfläche der Scha­ blone (14) abrollende Rolle (36) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen des Lotmaterials (17) in den Depoträumen (15) nach Abdeckung der Depoträume (15) mit einer Formplatte (24) erfolgt.