DE202005001559U1 - Chipaufbau für stressempfindliche Chips - Google Patents
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Abstract
Chipaufbau
für stressempfindliche Chips,
insbesondere für
auf einem Verdrahtungsträger montierte
Sensorchips oder MEM's-Strukturen, o.dgl., dadurch gekennzeichnet,
dass ein Zwischenraum zwischen dem Chip (1) und dem Verdrahtungsträger (4)
temporär
mit einem Haftmittel mit reduzierbaren Hafteigenschaften oder reduzierbarer
Kontaktfläche
zumindest teilweise gefüllt
ist, so dass zumindest zeitweilig eine für einen Bondprozess geeignete
mechanische und akustische Ankopplung des Chips (1) an den Verdrahtungsträger (4)
gewährleistet
ist und dass das Chip (1) durch mehrere Drahtbrücken (2) über dem Verdrahtungsträger (4)
fixiert und mit diesem elektrisch verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Chipaufbau für stressempfindliche Chips, insbesondere für auf einem Verdrahtungsträger montierte Sensorchips oder MEM's-Strukturen, o.dgl.
- Übliche Aufbauten, z.B. in COB-Technologie (COB: Chip on Board), enthalten Halbleiterchips, die auf einem Verdrahtungsträger durch Chipbonden mechanisch fest montiert sind. Diese feste Verbindung ist für den Folgeprozess Drahtbonden notwendig. Gleichzeitig kann der Klebstoff bzw. das Klebematerial, z.B. ein Klebestreifen/Tape, begrenzt thermomechanische Spannungen zwischen Chip und Verdrahtungsträger ausgleichen. Diese Aufbauten sind gegebenenfalls mit einer Abdeckung versehen, wie z.B. bei MEM's-Strukturen (Micro-Electro-Mechanical-Machines), z.B. Drucksensoren.
- Problematisch sind hierbei die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten im normalen Betrieb auftretenden thermomechanischen Spannungen zwischen dem Verdrahtungsträger und dem Chip infolge der mechanischen Ankopplung des Chips an den Verdrahtungsträger. Ein derartiger thermomechanischer Stress kann zu Fehlfunktionen führen, der insbesondere bei stressempfindlichen Sensorchips zur Wirkung kommt.
- Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Chipaufbau für auf einem Verdrahtungsträger montierte Sensorchips oder MEM's-Strukturen, o.dgl. zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile nicht aufweist und bei dem eine nahezu vollständige mechanische Abkopplung des Chips von Verdrahtungsträgers gesichert ist.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Zwischenraum zwischen dem Chip und dem verdrahtungsträger temporär mit einem Haftmittel mit reduzierbaren Hafteigenschaften oder reduzierbarer Kontaktfläche zumindest teilweise gefüllt ist, so dass zumindest zeitweilig eine für einen Bondprozess geeignete mechanische und akustische Ankopplung des Chips an den Verdrahtungsträger gewährleistet ist und dass das Chip durch mehrere Drahtbrücken über dem Verdrahtungsträger fixiert und mit diesem elektrisch verbunden ist.
- Das im Anspruch 1 formulierte kennzeichnende Merkmal „dass ein Zwischenraum zwischen dem Chip und dem Verdrahtungsträger temporär mit einem Haftmittel mit reduzierbaren Hafteigenschaften oder reduzierbarer Kontaktfläche zumindest teilweise gefüllt ist, so dass zumindest zeitweilig eine für einen Bondprozess geeignete mechanische und akustische Ankopplung des Chips an den Verdrahtungsträger gewährleistet ist", ist so zu verstehen, dass das Haftmittel oder dessen Klebkraft nur vorübergehend vorhanden ist, nämlich lediglich während des Drahtbondens und dass dieses anschließend die Klebkraft durch eine energetische Aktivierung bzw. Deaktivierung verliert, sich auflöst oder lose befestigt ist. Im Extremfall „schwebt" das Sensorchip über dem Verdrahtungsträger, gehalten durch Bonddrähte. Die Haftkraft des Haftmittels kann auch durch Reduzierung der Kontaktfläche, z.B. durch Volumenänderung verringert werden.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den zugehörigen Unteransprüchen hervor.
- So kann die Haftkraft des Haftmittels durch dessen Zustand oder durch eine Volumenänderung bestimmt werden.
- Das Haftmittel kann auch punktuell zwischen dem Chip und dem Verdrahtungsträger angeordnet sein, z.B. an den Ecken und/oder in der Mitte des Chips.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Klebkraft des Haftmittels durch energetische Aktivierung auflösbar, oder besitzt nur kurzzeitig eine Klebkraft, oder verliert diese.
- Schließlich kann das auf dem Verdrahtungsträger montierte Chip durch eine Kappe abgedeckt sein.
- Weiterhin kann der Hohlraum unter der Kappe und zwischen dem Chip und dem Verdrahtungsträger mit einer Gel-Füllung oder einem Gas gefüllt sein. Alternativ kann der Hohlraum unter der Kappe auch evakuiert sein.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Chip durch punktuelles Einbringen eines flexiblen Klebstoffes in den Randbereich fixiert ist.
- Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den einzelnen Zeichnungen zeigen:
-
1 : eine schematische Schnittdarstellung eines Chipaufbaus auf einem Verdrahtungsträger mit fest montiertem Sensorchip (Stand der Technik); -
2 : eine schematische Schnittdarstellung eines Chip aufbaus für einen stressempfindlichen Sensorchip entsprechend der Erfindung; und -
3 : einen Chipaufbau nach2 mit zusätzlicher Abdeckung und Gel-Füllung. - In
1 ist ein Chipaufbau nach dem Stand der Technik dargestellt, bei dem ein stressempfindlicher Chip1 , beispielsweise ein Absolutdrucksensor oder ein Chip mit sonstigen MEM's-Strukturen, mit Hilfe eines Klebers3 auf einem Verdrahtungsträger4 fest montiert ist. Für die elektrische Verbindung zwischen dem Chip1 und dem Verdrahtungsträger4 sind Drahtbrücken2 vorgesehen, die mit üblicher Drahtbondtechnologie zwischen Bond-Pads auf dem Chip1 und Kontaktflächen auf dem Verdrahtungsträger4 hergestellt sind. - Ein solcher Chipaufbau zeigt den besonderen Nachteil, dass infolge der festen Ankopplung des Chips
1 an den Verdrahtungsträger4 erhebliche thermomechanische Spannungen infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Elementen auftreten. Diese thermomechanischen Spannungen können zu einer Fehlfunktion des Chips, insbesondere zu falschen Messwerten führen. - Um hier Abhilfe zu schaffen, zeigt
2 eine erfindungsgemäße Ausführung, bei der das Chip1 nur über Bonddrähte2 mit dem Verdrahtungsträger4 verbunden ist. Eine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen Sensorchip1 und Verdrahtungsträger4 besteht hier nicht, sondern bestenfalls eine lose Verbindung5 . - Für die Herstellung eines solchen Chipaufbaus wird das stressempfindliche Chip
1 über eine Klebeverbindung mit einem Haftmittel3 zunächst temporär mit dem Verdrahtungsträger4 verbunden, wie auch aus1 ersichtlich ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird gemäß der Erfindung für das Haftmittel3 ein Material verwendet, dessen Klebkraft durch einen geeigneten Prozess aufgelöst oder die Klebstoffschicht vollkommen entfernt werden kann. Als Haftmittel kommen organische oder anorganische Schichten oder auch Folien in Betracht, die temporäre Klebeeigenschaften aufweisen. Das sind beispielsweise Folien oder Klebstoffe, die durch energetische Aktivierung wie Wärme, UV-Strahlung usw., oder durch chemische Aktivierung nur kurzzeitig eine ausreichende Klebkraft aufweisen, oder diese verlieren, so dass sich das Chip1 vom Verdrahtungsträger4 ablöst, bzw. lose befestigt ist. Selbst Eis kann als temporäres Haftmittel3 in Betracht kommen, das durch Änderung seines Zustandes (flüssig/fest/flüssig) seine Festigkeit erzeugt/verliert. Auch sind Haftmittel geeignet, die durch Volumenänderung (homogener flächiger Kontakt in punktförmige Kontakte) die Kontaktfläche reduzieren. - Die Klebkraft des Haftmittels, also die Haftung des Chips
1 auf dem Verdrahtungsträger4 muss lediglich ausreichend für das Drahtbonden mittels der üblichen Technologien, wie Ultraschall- oder Thermosonic-Drahtbonden, sein. Wesentlich ist, dass nach dem Drahtbonden die Haftung zwischen Chip1 und Verdrahtungsträger durch Reduzierung der Klebkraft oder durch Reduzierung der Kontaktfläche verringert oder aufgehoben wird. - Nach dem Befestigen des Chips
1 auf dem Verdrahtungsträger4 werden dann die elektrischen Verbindungen mit Drahtbrücken2 durch Drahtbonden hergestellt. Anschließend wird dann die temporäre mechanische Verbindung zwischen Chip1 und Verdrahtungsträger4 wie bereits beschrieben, aufgelöst oder stark verringert. - Durch eine entsprechende Wahl der Drahtqualitäten und der Drahtbogenform lassen sich beim Ablösen des Chips
1 unterschiedliche Abstände zwischen Chip1 und Verdrahtungsträger4 einstellen. Die realisierbare Höhe des Chips1 über dem Verdrahtungsträger4 ergibt sich neben den vorgenannten Parametern auch aus der Haftmittelauswahl sowie dessen Verarbeitungstechnologie (Schichtdicke und Homogenität). - Anschließend kann eine beliebige Abdeckung des Chipaufbaus, z.B. mit einer Kappe
6 , vorgenommen werden, da keine mechanischen Einflüsse auf das Chip1 , auch nicht über den Verdrahtungsträger4 , ausgeübt werden. Die Gestaltung des Chipaufbaus kann damit entsprechend der vorgesehenen Anwendung erfolgen. Wenn es sich um einen optischen Sensor handelt, kann die Kappe mit einem Fenster8 versehen sein. - Schließlich kann der Hohlraum unter der Kappe
6 mit einer Gel-Füllung7 , z.B. Silikon, oder einem Gas versehen werden, wodurch neben der mechanischen Stabilisierung des Chipaufbaus auch eine thermische Kontaktierung und ein Feuchteschutz realisiert werden kann. Alternativ kann auch eine Evakuierung des Hohlraumes unter der Kappe6 vorgenommen werden. - Durch die Erfindung wird infolge der thermischen Entkopplung jeglicher Stresseintrag in das Chip
1 verhindert und damit eine sichere Langzeitfunktion gewährleistet. - Schließlich besteht noch die Möglichkeit, den „freien Aufbau" nachträglich zu fixieren, was beispielsweise durch nachträgliches punktuelles Einbringen eines flexiblen Klebstoffes in den Randbereich und/oder den Mittenbereich möglich ist.
-
- 1
- Chip
- 2
- Drahtbrücke
- 3
- Klebstoff
- 4
- Verdrahtungsträger
- 5
- lose Verbindung
- 6
- Kappe
- 7
- Gel-/Gas-/-Füllung oder Vakuum
Claims (12)
- Chipaufbau für stressempfindliche Chips, insbesondere für auf einem Verdrahtungsträger montierte Sensorchips oder MEM's-Strukturen, o.dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen dem Chip (
1 ) und dem Verdrahtungsträger (4 ) temporär mit einem Haftmittel mit reduzierbaren Hafteigenschaften oder reduzierbarer Kontaktfläche zumindest teilweise gefüllt ist, so dass zumindest zeitweilig eine für einen Bondprozess geeignete mechanische und akustische Ankopplung des Chips (1 ) an den Verdrahtungsträger (4 ) gewährleistet ist und dass das Chip (1 ) durch mehrere Drahtbrücken (2 ) über dem Verdrahtungsträger (4 ) fixiert und mit diesem elektrisch verbunden ist. - Chipaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftkraft des Haftmittels durch dessen Zustand bestimmt ist.
- Chipaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftkraft des Haftmittels durch eine Volumenänderung bestimmt ist.
- Chipaufbau nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass das Haftmittel punktuell zwischen dem Chip (
1 ) und dem Verdrahtungsträger (4 ) angeordnet ist. - Chipaufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel an den Ecken und/oder in der Mitte des Chips (
1 ) angeordnet sind. - Chipaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebkraft des Haftmittels durch energetische Aktivierung auflösbar ist.
- Chipaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel nur kurzzeitig eine Klebkraft aufweist oder diese verliert.
- Chipaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Chip (
1 ) durch eine Kappe (6 ) abgedeckt ist. - Chipaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum unter der Kappe (
6 ) und zwischen dem Chip (1 ) und dem Verdrahtungsträger (4 ) mit einer Gel-Füllung (7 ) ausgefüllt ist. - Chipaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum unter der Kappe (
6 ) mit einem Gas gefüllt ist. - Chipaufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum unter der Kappe (
6 ) evakuiert ist. - Chipaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Chip (
1 ) punktuelles Einbringen eines flexiblen Klebstoffes in den Randbereich fixiert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200520001559 DE202005001559U1 (de) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | Chipaufbau für stressempfindliche Chips |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200520001559 DE202005001559U1 (de) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | Chipaufbau für stressempfindliche Chips |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202005001559U1 true DE202005001559U1 (de) | 2005-05-19 |
Family
ID=34609752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200520001559 Expired - Lifetime DE202005001559U1 (de) | 2005-01-31 | 2005-01-31 | Chipaufbau für stressempfindliche Chips |
Country Status (1)
Country | Link |
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