DE3871996T2 - Verfahren und apparat zum montieren eines biegsamen filmtraegers fuer einen halbleiterchip auf einem schaltungssubstrat. - Google Patents

Verfahren und apparat zum montieren eines biegsamen filmtraegers fuer einen halbleiterchip auf einem schaltungssubstrat.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Packen elektronischer Schaltungen und insbesondere auf ein Verfahren und ein Gerät zum Montieren eines biegsamen Filmträgers für Halbleiterchips auf einem Schaltungssubstrat wie einer Karte mit gedruckter Schaltung oder einer Platine.
  • Typischer Weise werden ein oder mehrere Halbleiterchips und andere solche elektronische Bauelemente auf einem ersten Schaltungssubstrat (das als Träger für Halbleiterchips oder allgemeiner als erste Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen bezeichnet) montiert, das seinerseits auf einem zweiten Schaltungssubstrat wie einer Karte mit gedruckter Schaltung oder einer Platine (allgemeiner als zweite Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen bezeichnet) montiert wird. Die auf der ersten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen montierten elektronischen Bauelemente werden elektrisch durch die Schaltung der ersten Ebene mit der Schaltung der zweiten Ebene zum zum Packen elektronischer Schaltungen verbunden, Die erhaltene Struktur kann als Teil eines Computers oder eines anderen solchen Gerätes benutzt werden.
  • In FR-A-2 382 101 ist ein Verfahren zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte eines biegsamen Schaltungsfilmes mit einem Schaltungssubstrat beschrieben. Ein biegsamer Film, auf dem ein Chip befestigt ist, wird zusammen mit dem Chip und mit einem festen Substrat verbunden, das als Kühlprofil genutzt wird. Der biegsame Film umfaßt Zuführungsdrähte, um Verbindungen von dem Chip mit anderen Komponenten abzusehen.
  • Neues aus der Technik, No.3/4, 15.08.84, Seite 2, Würzburg, beschreibt ein Substrat mit Chips und einem biegsamen Schaltungsfilm in einer Ebene über der Fläche des Substrates. Der Film wird von Distanzstücken (Lötkügelchen) getragen, die eine Höhe aufweisen, die es den Schaltungsleitungen des Filmes erlaubt, in einem geringen Abstand über den Chips zu verlaufen. Die Distanzstücke und die Schaltungsleitungen werden benutzt, um Teile der Schaltungen auf dem Substrat zu verbinden.
  • US-A-4 512 509 zeigt eine Schablone mit Öffnungen und Stiften, um für die richtige Ausrichtung zum Verbinden eines Chipträgers mit einem metallisierten Substrat zu sorgen.
  • Eine besonders vielseitige erste Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen ist ein biegsamer Filmträger für Halbleiterchips, wie er beispielsweise in US-A-4 681 654 und in US-A-4 766 670 beschrieben ist. Diese Art zum Packen elektronischer Schaltungen umfaßt ein biegsames Schaltungssubstrat, wie zum Beispiel eine verhältnismäßig dünne Polyimidfolie, die eine Dicke zwischen ungefähr 5,1 bis 7,6 Mikrometer (0,0002 bis 0,0003 Zoll) aufweist und bei der zumindest auf einer Seite der Polyimidfolie eine Schaltung ausgebildet ist. Ein Halbleiterchip oder ein anderes solches elektronisches Bauelement kann auf Kontaktflecken montiert werden wie beispielsweise C-4 Kontakt flecken (C-4=controlled collapse chips connection = Chipverbindung durch gesteuertes Einsinken), die Teile der auf Polyimidfolie gebildeten Schaltung sind, und dann kann die resultierende Struktur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung oder einer anderen solchen Ebene für das Packen elektronischer Schaltungen befestigt werden.
  • Übliche Verfahren wie das Wiederaufschmelzen von Lötzinn, Verbinden mittels Ultraschall oder Thermokompression können benutzt werden, um den biegsamen Träger für Halbleiterchips auf der zweiten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen zu montieren, wobei der Halbleiterchip mit seiner Rückseite mit der zweiten Packungsebene verbunden ist. Jedoch führt jedes dieser Verfahren zu einer nichtebenen Geometrie für den biegsamen Schaltungsfilm, der den Halbleiterchip trägt, wenn der biegsame Filmträger für den Halbleiterchip auf der zweiten Ebene für das Packen elektronischer Schaltungen montiert wird. Solch eine unebene Geometrie für den biegsamen Schaltungsfilm erhöht die Zuverlässigkeitsprobleme, da mechanische Spannungen der Schaltung auf dem biegsamen Film auferlegt werden oder den Verbindungen, wie z.B. den C-4-Verbindungen, zwischen dem Halbleiterchip und den C-4 Kontaktflecken auf dem Film während des Verfahrens des Montierens des Filmes auf die zweite Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen oder während der anschließenden Benutzung der erhaltenen Packungsstruktur für die elektronischen Schaltungen. Außerdem stellt eine solche unebene Geometrie für den biegsamen Schaltungsfilm Probleme dar, wie z.B. die Schwierigkeit beim Ausrichten der Kontaktflecken für die äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film mit den entsprechenden Kontaktflecken auf der zweiten Packungsebene, die Schwierigkeit, genügend dauerhafte Verbindungen zwischen dem biegsamen Film und der zweiten Packungsebene herzustellen, um den biegsamen Film in seiner Position zu halten und am Aufreißen zu hindern, die Schwierigkeit, elektrischen Kurzsschluß der Schaltung auf dem biegsamen Film und den Rändern des Halbleiterchips, über denen der Film hängt, zu verhindern, und die Schwierigkeit der angemessenen Reinigung unter dem Film, wenn er sich schließlich in seiner Position auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltung befindet.
  • Eine ebene Geometrie für den biegsamen Schaltungsfilm ist sehr erwünscht, da sie die erwähnten Belange und Probleme eliminiert oder mildert, und eine Lösung besteht darin, auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen eine Vertiefung vorzusehen, die den auf dem biegsamen Schaltungsfilm montierten Halbleiterchip aufnimmt und es dadurch dem biegsamen Film ermöglicht, die gewünschte ebene Geometrie anzunehmen. Jedoch ist diese Lösung nicht besonders wünschenswert, da sie beispielsweise die Verdrahtbarkeit auf der zweiten Packungsebene verringert. Auch stellt das Unterbringen des Halbleiterchips in einer Vertiefung ein Problem für das Entfernen des Flußmittels dar.
  • Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät anzugeben für das einfache und zuverlässige Montieren eines biegsamen Schaltungsträgers für Halbleiterchips auf der zweiten Ebene für das Packen elektronischer Schaltungen so, daß der biegsame Film des Trägers im wesentlichen eben ist, wenn er auf die zweite Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen montiert ist, ohne daß eine Vertiefung in der zweiten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen vorgesehen ist.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch das Anbringen von elektrischen leitenden Distanzstücken zwischen jedem Kontaktflecken für das Verbinden mit den äußeren Führungsdrähten auf einem biegsamen Filmträger für Halbleiterchips und einem entsprechenden Kontaktflecken zum Verbinden mit der zweiten Ebene für das Packen der elektronischen Schaltungen, auf der der Träger zu montieren ist. Jedes Distanzstück hat eine Höhe, die etwa gleich ist der Höhe des Halbleiterchips oder eines anderen elektronischen Bauelementes, das auf dem biegsamen Film zu montieren ist. Daher tragen die Distanzstücke den biegsamen Film im wesentlichen in einer Ebene oberhalb der Oberfläche der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen, wie das erwünscht ist, wenn der biegsame Filmträger für den Halbleiterchip auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen montiert ist, wobei der Halbleiterchip mit der Rückseite zur Fläche der zweiten Ebene für das Packen der elektronischen Schaltungen befestigt ist. Ebenso verbinden die Distanzstücke die Kontaktflecken für das Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film elektrisch mit den entsprechenden Kontaktflecken auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltung.
  • Vorzugsweise sind die Distanzstücke Metallkugeln, wie zum Beispiel Lotkugeln oder mit Lot beschichtete Kupferkugeln, welche auf den Kontaktflecken für das Verbinden mit den äußeren Zuführungsdrähten der Schaltung auf dem biegsamen Film unter Benutzung einer speziellen Schablone angeordnet werden und dann mit diesen Kontaktflecken verbunden werden durch Erhitzen des Metalls (Lotes) auf seine Schmelztemperatur, worauf das Abkühlen des Metalles (Lotes) auf eine Temperatur, wie beispielsweise die Raumtemperatur, folgt, um das Metall (Lot) zu verfestigen und mit den Kontaktflecken zu verbinden. Dann wird der biegsame Film für Halbleiterchips mit den Distanzstücken auf der zweiten Ebene zum Packen der Elektronikschaltungen montiert unter Verwendung einer speziellen Montagevorrichtung, die eine Grundplatte mit Aufnahmestiften und Spannbolzen umfaßt, die sich aus einer Fläche der Platte heraus erstrecken, ein Druckeinsatzstück mit Überprüfungslöchern und einer Öffnung zum Aufnehmen des biegsamen Filmträgers für die Halbleiterchips und eine obere Platte mit Überprüfungslöchern, durch welche die Spannbolzen der Grundplatte sich erstrecken können. Das Druckeinsatzstück wird auf der Grundplatte angeordnet, wobei ausgewählte Aufnahmestifte auf der Grundplatte sich durch die Überprüfungslöcher auf dem Druckeinsatzstück erstrecken. Dann wird der biegsame Filmträger für Halbleiterchips über der Öffnung in dem Druckeinsatzstück angeordnet, wobei ausgewählte Aufnahmestifte auf der Grundplatte sich durch einen Rahmen oder eine andere derartige Struktur für das Hantieren und In-dierichtige-Lage-bringen des Trägers erstrecken. Nachdem der biegsame Filmträger für Halbleiterchips sich in seiner Position auf dem Druckeinsatzstück befindet, wird die zweite Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen oben auf dem Träger plaziert, wobei andere ausgewählte Aufnahmestifte auf der Grundplatte sich durch Aufnahmelöcher in der zweiten Packungsebene erstrecken. Dann wird die obere Platte über der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen plaziert, wobei die Spannbolzen auf der Bodenplatte durch die Überprüfungslöcher der oberen Platte verlaufen und die obere Platte und die Bodenplatte unter Benutzung der Spannbolzen zusammengeklemmt werden. Diese gesamte Baugruppe wird dann erhitzt, indem sie zum Beispiel in eine mit Dampf arbeitende Maschine für das Wideraufschmelzen des Lotes gebracht wird, um das Lot der Distanzstücke wiederaufzuschmelzen und dadurch den biegsamen Filmträger für Halbleiterchips auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen zu montieren. Die Montagevorrichtung kann dann abgebaut werden, wobei der biegsame Filmträger für die Halbleiterchips auf der zweiten Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen montiert bleibt und wie gewünscht eine ebene Geometrie aufweist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im einzelnen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente identifizieren und in denen ist:
  • Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines biegsamen Filmträgers für Halbleiterchips ist, der auf einer Karte mit gedruckter Schaltung montiert ist,
  • Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Schablone zum Plazieren der Lotkugel-Distanzstücke und/oder eines Halbleiterchips auf einem biegsamen Film eines biegsamen Filmträgers für Halbleiterchips,
  • Fig. 3 eine Ansicht in auseinandergezogener Darstellung einer speziellen Montagevorrichtung zum Montieren einer Vielzahl biegsamer Filmträger für Halbleiterchips auf einer zweiten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen,
  • Fig. 4 eine Querschnittsansicht der in Figur 3 dargestellten Montagevorrichtung mit einem biegsamen Filmträger für Halbleiterchips und einer Platine mit gedruckter Schaltung ist, die in der Vorrichtung eingespannt ist.
  • In Figur 1 ist eine Querschnittsansicht eines biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips dargestellt, der auf einem Schaltungssubstrat 4 montiert ist, um eine Struktur zum Packen eletronischer Schaltungen zu bilden. Wie in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips einen Rahmen 3, der einen biegsamen Film 6 mit (nicht dargestellter) Schaltung auf zumindest einer Seite des Filmes 6 hält. Ein Halbleiterchip 8 ist auf dem Träger 2 montiert und mit seiner Rückseite mit dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung verbunden. Wie in Figur 1 dargestellt, werden durch gesteuertes Einsinken hergestellte Chipverbindungen (C-4) 9 benutzt, um den Halbleiterchip 8 auf den Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte der (nicht dargestellten) Schaltung auf dem biegsamen Film 6 des biegsamen Filmträgers 2 für die Halbleiterchips zu montieren. Der Halbleiterchip 8 wird mit seiner Rückseite mit dem Schaltungssubstrat 4 verbunden unter Benutzen eines Zwischenkörpers 7 aus einem Material wie einem Metall, um den Wärmeübergang zwischen dem Halbleiterchip 8 und dem Schaltungssubstrat zu erleichtern und zum Mildern der Nichtübereinstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen dem Chip 8 und dem Schaltungssubstrat 4. Elektrisch leitende Distanzstücke 10 zwischen den Kontaktflecken 11 zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 und den Montageflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 unterstützen den biegsamen Film 6 im wesentlichen auf einer Ebene oberhalb der Fläche des Schaltungssubstrates 4 und verbinden elektrisch die Kontaktflecken 11 zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 mit den Kontaktflecken 12 zum Montieren der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4.
  • Das Schaltungssubtrat 4 mit gedruckter Schaltung kann in irgendeinem einer Reihe verschiedener Wege hergestellt sein und kann aus einer Kombination einer Anzahl verschiedener Materialien zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann das Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung aus Lagen von mit Epoxidharz oder einem anderen solchen dieelektrischen Material imprägnierten Lagen von Glasgewebe hergestellt sein, wobei die (nicht gezeigte) Schaltung auf der oberen Fläche des Schaltungssubstrates 4 gebildet wird und/oder zwischen den Lagen aus dieelektrischen Material, die das Schaltungssubstrat 4 bilden. Vorzugsweise ist zumindest eine Lage des Schaltungssubstrates mit gedruckter Schaltung eine (nicht dargestellte) Masse-Ebene, die eine Masse- Rückleitung für die Drähte (Schaltungsleitungen) auf dem biegsamen Schaltungsfilm 6 des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips bildet, der auf dem Schaltungssubstrat mit gedruckter Schaltung montiert ist.
  • Grundsätzlich kann das Schaltungssubstrat mit gedruckter Schaltung eigentlich jede gewünschte Größe und Form aufweisen, solange zumindest eine Fläche auf dem Schaltungssubstrat 4 für das Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung geeignet ist.
  • Vorzugsweise ist die Fläche auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung für das Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung eine im wesentlichen ebene Fläche. Es sei auch bemerkt, daß, obgleich die vorliegende Erfindung im Hinblick auf das Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf einem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung beschrieben ist, die vorliegende Erfindung allgemein auf das Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips (erste Ebene zum Packen der elektronischen Schaltungen) auf eigentlich jedes zweite Schaltungssubstrat (zweite Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen) gerichtet ist.
  • Weiter sei bemerkt, daß, obgleich die vorliegende Erfindung im Hinblick auf den biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips beschrieben ist, der Träger 2 irgendeines oder eine Vielheit aus einer Anzahl von verschiedenen elektronischen Bauelementen wie Widerständen und/oder Kondensatoren zusätzlich zu oder anstelle des Halbleiterchips tragen kann. Weiter sei bemerkt, daß, wie das in Figur 1 dargestellt ist, der Halbleiterchip 8 auf dem biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips montiert ist unter Benutzung von durch gesteuertes Einsinken hergestellten Chipverbindungen 9 (C-4). Wenn es jedoch erwünscht ist, kann der Halbleiterchip 8 und/oder andere elektronische Bauelemente auf dem biegsamen Filmträger für Halbleiterchips montiert werden, durch Benutzung eines mit Thermokompression arbeitenden Verbindungsverfahrens oder einem anderen solchen Verfahren.
  • Vorzugsweise enthält die Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung Kupferleitungen, von denen jede etwa 76,2 Mikrometer breit (etwa 0,003 Zoll) ist und eine Höhe (Dicke) von etwa 35,6 Mikrometer (etwa 0,0014 Zoll) aufweist. Es sei jedoch bemerkt, daß die Breite und Dicke der Schaltungsleitungen davon abweichen können, abhängig von Faktoren des Prozesses, der benutzt wurde, um die Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung zu bilden, der geplanten Verwendung der Schaltung und den Leistungsmerkmalen, die von der Schaltung und der gesamten Struktur zum Packen elektronischer Schaltungen erwartet werden.
  • Wie vorher erwähnt, ist der Zwischenkörper 7 zur Erleichterung des Wärmeübergangs zwischen dem Halbleiterchip 8 und dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung vorgesehen, um die Nichtübereinstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Chip 8 und dem Schaltungssubstrat 4 zu mildern. Wenn beispielsweise der Halbleiterchip 8 hauptsächlich aus einem Material wie Silizium hergestellt wurde und das Schaltungssubstrat 4 hauptsächlich aus einem Material wie mit Epoxidharz imprägniertem Glasgewebe, dann kann der Zwischenkörper 7 aus Metall hergestellt sein, wie z.B. aus kupferplattiertem "INVAR"- Material, das von Texas Instruments, Inc. vertrieben wird, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von mit Epoxidharz imprägniertem Glasgewebe besitzt. Daher wird das kupferplattierte "INVAR"-Material des Zwischenkörpers 7 als Brücke für die Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Silizium des Halbleiterchips 8 und dem mit Epoxidharz imprägnierten Glasgewebe des Schaltungssubstrates 4, um die Nichtübereinstimmung der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Chip 8 und dem Schaltungssubstrat 4 zu mildern. Ebenso erleichtert der Zwischenkörper 7 das Überarbeiten, wenn der Zwischenkörper 7 durch Löten mit der Fläche des Schaltungssubstrates 4 mit gedruckter Schaltung befestigt ist, da der Halbleiterchip 8 und der Zwischenkörper 7 leicht durch Erwärmen von der Fläche des Schaltungssubstrates 4 mit gedruckter Schaltung entfernt werden können.
  • Der Zwischenkörper 7 kann an dem Halbleiterchip 8 durch Benutzen eines wärmeleitenden Epoxidharzes befestigt werden, bevor der biegsame Filmträger 2 für die Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung montiert wird. Dann kann der Zwischenkörper 7 zur gleichen Zeit auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung durch Löten befestigt werden, zu der der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert wird.
  • Es sei jedoch bemerkt, daß in bestimmten Situationen es erwünscht sein kann, den Halbleiterchip 8 direkt mit seiner Rückseite mit der Fläche des Schaltungssubstrates 4 mit gedruckter Schaltung ohne Benutzung des Zwischenkörpers 7 zu verbinden. Wenn beispielsweise das Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung aus einem Material hergestellt ist, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der eng übereinstimmt mit Wärmeausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips 8, der mit seiner Rückseite mit dem Schaltungssubstrat 4 zu verbinden ist und wenn Überarbeitungsanforderungen keine große Rolle spielen, dann kann es erwünscht sein, den Halbleiterchip 8 mit seiner Rückseite direkt mit dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung zu verbinden durch Löten, durch Benutzen eines wärmeleitenden Epoxidharzes oder durch Benutzen eines anderen geeigenten Verfahrens.
  • Wie das am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, besitzt der Rahmen eine quadratische, ringartige Struktur, die an den Rändern des biegsamen Films 6 des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips befestigt ist und schließt Aufnahmelöcher 14 zum Ausrichten des biegsamen Filmes 6 während der Herstellung des biegsamen Filmes 6 auf den Rahmen 3 und während des Montierens des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubtrat 4 mit gedruckter Schaltung ein. Falls erwünscht, können Schlitze oder Kerben in dem Rahmen 3 oder andere solche Mittel benutzt werden, um die Ausrichtung durchzuführen. Der Rahmen 3 hat Abmessungen, die mit den Abmessungen des biegsamen Filmes 6 verträglich sind. Wenn der biegsame Film 6 beispielsweise etwa ein Quadrat mit 44,1 Millimeter (etwa 1,735 Zoll) Kantlänge ist, dann kann der Rahmen 3 ein quadratischer Ring sein, mit einer äußeren Kantenlänge von etwa 44,1 Millimeter (etwa 1,735 Zoll), einer Höhe (Dicke) von etwa 1,6 Millimeter (etwa 0,062 Zoll) und einer Rahmenbreite von eigentlich jeder Abmessung, die vorzugsweise nicht irgendetwas der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips überlappt. Die Hauptfunktion des Rahmens 3 ist es, das Hantieren mit dem biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips während seiner Herstellung und während der Montage des Trägers 2 auf dem Schaltungssubstrat 4 zu erleichtern. Vorzugsweise wird der Rahmen 3, nachdem der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 mit gedruckter Schaltung montiert ist, von dem biegsamen Film 6 entfernt, beispielsweise durch Abschneiden des Rahmens 3 von dem biegsamen Film 6. Dies verhindert, das mögliche Bewegungen des Rahmens 3 die inneren Zuführungsdrähte zwischen dem Halbleiterchip 8 und dem Schaltungssubstrat 4 und die äußeren Zuführungsdrähte (Distanzstücke 10) zwischen dem biegsamen Film 6 und dem Schaltungssubstrat 4 nach dem Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 ungünstig beeinflussen.
  • Wenn natürlich der Rahmen 3 so schmal (dünn) ist, daß seine mögliche Bewegung hinsichtlich der Unverletztheit der inneren und/oder äußeren Zuführungsdrähte keine Rolle spielt, dann ist es nicht notwendig, den Rahmen 3 zu entfernen. Auch wenn es einen weiteren Zweck gibt, dem der Rahmen 3 dienen kann, nachdem der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert wurde, dann kann der Rahmen 3, falls erwünscht, an seinem Platz belassen werden.
  • Obgleich der Rahmen 3 in den Figuren 1-4 als eine ringartige Struktur dargestellt wurde, kann der Rahmen 3 irgendeine aus einer Anzahl verschiedener Konfigurationen aufweisen und kann aus irgendeinem aus einer Anzahl verschiedener Materialien oder Kombinationen von verschiedenen Materialien hergestellt sein. Grundsätzlich sollte der Rahmen 3 die folgenden Eigenschaften aufweisen. Er sollte im wesentlichen chemisch inert sein für Chemikalien, die verwendet werden beim Belichten, Entwickeln, Ätzen, Reinigen oder anderen solchen Prozessen, die beim Bilden der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 verwendet werden. Auch sollte der Rahmen 3 fest oder halbfest in dem Sinne sein, daß er im wesentlichen flach auf einer ebenen Fläche aufliegt, so daß sein gesamter Umfang wirklich mit der ebenen Fläche in Kontakt steht. Außerdem sollte der Rahmen 3 den Temperaturen beim Verbinden widerstehen, die erreicht werden, wenn die Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 oder mit den Kontaktflecken 12 für das Montieren der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 verbunden werden. Schließlich sollte der Rahmen 3 den Prozeßtemperaturen beim Verbinden des Chips widerstehen, die erreicht werden, wenn der Halbleiterchip 8 oder (ein) andere(s) solche(s) elektronische(s) Bauelement(e) mit den Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 verbunden werden.
  • Der Rahmen 3 kann beispielsweise eine quadratische oder rechteckige ringartige Struktur aufweisen, die aus relativ dünnem Aluminium mit einer Dicke von beispielsweise zwischen etwa 50,8 Mikrometern (etwa 0,002 Zoll) und 177,8 Mikrometern (etwa 0,007 Zoll) hergestellt ist. Dieses verhältnismäßig dünne Aluminium, aus dem der Rahmen 3 hergestellt ist, kann Teil einer temporären, als Auflage dienenden vollen Platte aus ebenem Aluminium sein, auf der zuerst der biegsame Schaltungsfilm 6 hergestellt wird und die bis auf den Teil der Aluminiumauflage, der als Rahmen 3 zurückbleiben muß, entfernt worden ist. Der unerwünschte Teil der Aluminiumauflage kann beispielsweise durch Ätzen des Aluminiums in Salzsäure entfernt worden sein, wobei ein Fotolack oder eine andere solche Maske den Teil der Aluminiumauflage schützt, der als Rahmen 3 zurückbleiben muß.
  • Alternativ kann der Rahmen 3 aus einer quadratischen oder rechteckigen, ringartigen Struktur aus verhältnismäßig dünnem Aluminium bestehen, die, wie oben beschrieben, auf einer dickeren entsprechenden Ringstruktur aus Titan befestigt wird. Das Titan kann beispielsweise eine Dicke von 1,6 Millimetern (etwa 0,062 Zoll) aufweisen. Die verhältnismäßig dünne ringartige Aluminiumstruktur kann auf der dickeren ringartigen Titanstruktur durch adhäsives Lamellieren montiert werden. Diese Aluminium-Titan-Kombinationsstruktur kann in bestimmten Situationen bevorzugt werden, da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Titan mit dem von mit Epoxidharz imprägniertem Glasgewebe oder mit dem eines anderen solchen Materials verträglich ist, das wahrscheinlich das Hauptmaterial ist, aus dem das Schaltungssubstrat 4 besteht. Der Rahmen 3 kann jedoch, wie vorher bemerkt, aus irgendeinem aus einer Reihe verschiedener Materialien oder aus Kombinationen verschiedener hergestellt sein, einschließlich aus Materialien wie z.B. Edelstahl, Kupfer, Polysulfon und/ oder Polyimidmaterial wie aus dem Polyimidmaterial, das unter dem Warenzeichen "KAPTON" durch E.I.Du Pont de Nemours and Company verkauft wird.
  • Vorzugsweise besteht der biegsame Film aus einer verhältnismäßig dünnen Folie aus Polyimid, die eine Dicke von beispielsweise zwischen etwa 5,1 bis 7,6 Mikrometer (etwa 0,0002 bis 0,0003 Zoll) aufweist und bei der zumindest auf einer Seite der Polyimidfolie eine Schaltung gebildet wurde, wie das beispielsweise beschrieben ist in US-A-4 681 654. Es sei jedoch bemerkt, daß abhängig von dem Produkt, das man herstellen möchte, von der Anwendung für dieses Produkt und anderen solchen Faktoren es wünschenswert sein kann, für den biegsamen Film 6 andere Materialien als Polyimid zu verwenden.
  • Für die meisten Anwendungen sollte, wenn eine Polyimidfolie als biegsamer Film 6 verwendet wird, die Polyimidfolie eine Dicke von weniger als 12,7 Mikrometer (etwa 0,0005 Zoll) aufweisen, um für eine Streßentlastung während des Wärmezyklus des Polyimids bei der Herstellung und der Benutzung der Struktur zum Packen elektronischer Schaltungen zu sorgen. Diese Polyimidfolie kann Längen- und Breitenabmessungen aufweisen, die in dem Prozeß, der zur Herstellung des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips benutzt wird, verarbeitet werden können. Das Polyimid sollte jedoch nicht so dünn sein, daß es seine strukturelle Unversehrtheit verliert, so daß es nicht als eine strukturell kontinuierliche dielektrische Schicht dienen kann. Für einige Anwendungen mag es wünschenswert sein, daß die Polyimidfolie eine Dicke zwischen 12,7 und 25,4 Mikrometer (etwa 0,0005 und 0,001 Zoll) aufweist. Um jedoch für die vorher erwähnte Streßentlastung zu sorgen, insbesondere wenn durch gesteuertes Einsinken hergestellte Chipverbindungen 9 (C-4) zwischen dem Halbleiterchip 8 und den Kontaktflecken l6 zum Verbinden der inneren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 benutzt werden, wird vorgezogen, daß das Polyimid keine Dicke größer etwa 25,4 Mikrometer (etwa 0,001 Zoll) aufweist. Wenn andere Verbindungsarten zwischen dem Halbleiterchip 8 und den Kontaktflächen 16 zum Verbinden der inneren Zuführungsdrähte der Schaltung aut dem biegsamen Film 6 benutzt werden, kann es in bestimmten Situationen tunlich und wünschenswert sein, eine dickere Polyimidfolie als biegsamen Film 6 zu verwenden. Wenn beispielsweise ein Verbindungsverfahren mit Thermokompression benutzt wird, um die Verbindungen zwischen dem Halbleiterchip 8 und den Kontaktflecken l6 zum Verbinden der inneren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 herzustellen, dann kann die Polyimidfolie, die den biegsamen Film 6 bildet, eine Dicke bis zu etwa 127,0 Mikrometer (etwa 0,005 Zoll) aufweisen.
  • Das Polyimid, das den biegsamen Film 6 bildet, kann eines aus einer Anzahl spezieller Materialien sein. Beispielsweise kann das Polyimid "5878" verwendet werden, das ein aus den Monomeren pyromellitisches Dianhydrid und Oxidianilin gebildetes Polymer ist (gewöhnlich als "PMDDA-ODA" bezeichnet) und von E.I. Du Pont de Nemous and Company erhältlich ist. Dieses Polyimid "5878" ist ein durch Wärme aushärtendes Kondensationspolymerpolyimid, das grundsätzlich ein elastisches Hochtemperaturmaterial ist. Das heißt, es ist in der Lage, hohen Prozeßtemperaturen bis zu etwa 400 Grad Celsius zu widerstehen und kann gedehnt werden.
  • Vorzugsweise ist die (nicht dargestellte) Schaltung auf dem biegsamen Film 6 eine Schaltung mit verhältnismäßig feinen Schaltungsleitungen, wobei die einzelnen Schaltungsleitungen je eine Höhe (Dicke) von etwa 7,6 Mikrometern (etwa 0,0003 Zoll) und eine Breite von ungefähr 25,4 Mikrometer (etwa 0,0001 Zoll) aufweisen. Es sei noch bemerkt, daß die Dicke und Breite der Schaltungsleitungen abhängig von Faktoren wie den Möglichkeiten des zur Bildung der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 benutzten Prozesses, der vorgesehenen Verwendung der Schaltung und den Leistungsmerkmalen, die von der Schaltung und der gesamten Struktur zum Packen elektronischer Schaltungen erwartet werden, variieren können. Vorzugsweise besteht die Schaltung auf dem biegsamen Film 6 aus einem metallurgischen Chrom/Kupfer/Chrom (Cr/Cu/Cr)- System, das unter Benutzung fotolithografischer und Ätzverfahren personalisiert wird, wie das in den US-Patenten 4 231 154, 4 480 288 und 4 517 051 beschrieben ist. Der biegsame Film 6 kann eine Schaltung nur auf einer Seite aufweisen oder, wenn das gewünscht ist, kann der biegsame Film 6 Schaltungen mit Durchverbindungen auf beiden Seiten aufweisen, wie das beispielsweise in dem vorher erwähnten US-Patenten 4 480 288 und 4 517 051 beschrieben ist.
  • Wie das am besten in den Figuren 1 und 4 dargestellt ist, schließt die Schaltung auf dem biegsamen Film 6 ein die Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte für die Verwendung beim Montieren des Halbleiterchips 8 oder eines anderen derartigen Bauelementes auf dem biegsamen Film 6 und die Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte zur Verwendung beim Montieren des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4. Vorzugsweise ist jeder der Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte und der Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte aus Kupfer hergestellt, das mit einer Lage Gold beschichtet ist, um das Verbinden mit den Distanzstücken 10 und den durch gesteuertes Einsinken hergestellten Verbindungen 9 (C-4) mit den Kontaktflecken 11 bzw. 16 zu erleichtern. Wenn es jedoch beispielsweise aus wirtschaftlichen oder anderen Gründen erwünscht ist, können die Kontaktflecken 11 und l6 nur aus Kupfer hergestellt werden oder sie können aus irgendeinem aus einer Vielfalt anderer leitender Materialien hergestellt werden, die einem Fachmann geläufig sind.
  • Die Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte und die Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 können eigentlich jede gewünschte Größe und/oder Konfiguration aufweisen wie eine runde, eine längliche, eine quadratische oder rechteckige. Die Überlegungen bezüglich der Größe und Konfiguration der Kontaktflecken 11 und 16 sind Faktoren wie der beabsichtigte Gebrauch (Anwendung) für die Schaltung auf dem biegsamen Film 6, die Kompatibilität mit dem zur Herstellung der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 benutzten Herstellungsprozeß, die Kompatibilität mit den Distanzstücken 10 und den C-4-Verbindungen, die mit den Kontaktflecken 11 bzw. 16 verbunden werden sollen und andere solche Faktoren. Was den Abstand zwischen den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte betrifft, so sollten sie einen solchen Abstand aufweisen, daß die Distanzstücke 10 sich nicht berühren (elektrischer Kurzschluß), wenn die Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 11 verbunden werden. Die gleiche Überlegung hinsichtlich des Abstandes gilt auch für den Abstand der Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte, mit denen die durch gesteuertes Einsinken hergestellten Chipverbindungen 9 (C-4) hergestellt werden.
  • Vorzugsweise ist jeder der Montage- Kontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 aus Kupfer hergestellt und mit einer Lage Gold beschichtet, um das Verbinden der Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 12 zu erleichtern. Wenn es jedoch erwünscht ist, zum Beispiel aus wirtschaftlichen oder anderen Gründen, können die Kontaktflecken 12 auch nur aus Kupfer hergestellt werden oder sie können aus irgendeinem aus einer Vielzahl von anderen solchen leitenden Materialien hergestellt werden, die einem Fachmann geläufig sind.
  • Ebenso wie die Kontaktflecken 16 für die inneren Zuführungsdrähte und die Kontaktflecken 11 für die äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 können die Montage- Kontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 eigentlich jede gewünschte Größe und/oder Konfiguration aufweisen, wie eine runde, eine längliche, eine quadratische, eine rechteckige u.s.w.. Die Überlegungen hinsichtlich der Größe und Konfiguration der Montage- Kontaktflecken 12 sind Faktoren wie die beabsichtigte Verwendung (Anwendung) für die Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4, die Kompatibilität mit dem für das Herstellen der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 benutzten Herstellungsprozeß, die Kompatibilität mit den Distanzstücken 10, die mit den Kontaktflecken 12 verbunden werden sollen und andere solche Faktoren. Bezüglich des Abstandes zwischen den Montage- Kontaktflecken 12 gilt, daß sie einen Abstand aufweisen sollten, der dem Abstand der Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 entspricht. Der Abstand sollte so (wie vorher hinsichtlich des Abstandes der Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 erwähnt) ausgewählt werden, daß sichergestellt wird, daß die Distanzstücke 10 sich nicht berühren (elektrischer Kurzschluß), wenn die Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 11 verbunden werden.
  • Die gleiche Überlegung bezüglich des Abstandes gilt auch für den Abstand der Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte, mit denen die durch gesteuertes Einsinken hergestellten Chipverbindungen 9 (C-4) gemacht werden. Vorzugsweise ist jede der Montage- Kontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 in ähnlicher Weise aus Kupfer, das mit einer Goldlage beschichtet ist, hergestellt, um das Verbinden der Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 12 zu erleichtern. Wenn es jedoch aus beispielsweise wirtschaftlichen oder anderen Gründen erwünscht ist, können die Kontaktflecken 12 nur aus Kupfer hergestellt werden oder sie können aus irgendeinem einer Vielzahl von anderen solchen leitenden Materialien hergestellt werden, die einem Fachmann geläufig sind.
  • Ebenso wie die Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte und die Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 können die Montage- Kontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 eigentlich jede gewünschte Größe und/oder Konfiguration besitzen, wie eine runde, eine längliche, eine quadratische, eine rechteckige u.s.w.. Die Überlegungen bezüglich der Größe und Konfiguration der Montage- Kontaktflecken 12 sind Faktoren wie die beabsichtigte Verwendung (Anwendung) der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4, die Kompatibilität mit dem zur Herstellung der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 verwendeten Herstellungsprozeß, die Kompatibilität mit den Distanzstücken 10, die mit den Kontaktflecken 12 verbunden werden sollen und andere solche Faktoren. Bezüglich des Abstandes zwischen den Montage- Kontaktflecken 12 sollten sie einen Abstand aufweisen, der dem Abstand der Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 entspricht, und der Abstand sollte (,wie das oben im Hinblick auf den Abstand der Kontaktflecken 11 für die äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 erwähnt wurde,) so gewählt werden, daß sichergestellt wird, daß die Distanzstücke 10 sich nicht berühren (elektrischer Kurzschluß), wenn die Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 12 verbunden werden.
  • Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, sind die Distanzstücke 10 Kugeln, die zwischen den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 und den Montage- Kontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 angeordnet sind. Wenn beispielsweise jeder der Kontaktflecken 11 und 12 generell rechteckig ist mit einer Breite von etwa 254,0 Mikrometern (etwa 0,010 Zoll) und einer Länge von ungefähr 762,0 Mikrometern (etwa 0,030 Zoll) und die kombinierte Höhe (h) des Halbleiterchips 8 und des Zwischenkörpers 7 etwa 762,0 Mikrometer (etwa 0,030 Zoll) beträgt, dann kann jedes der Distanzstücke 10 eine elektrisch leitende Kugel mit einem Durchmesser von 762,0 Mikrometern (etwa 0,030 Zoll) sein. Es sei jedoch bemerkt, daß die Distanzstücke 10 zylindrisch sein können oder irgendeine aus einer Reihe verschiedener Formen aufweisen können.
  • Unabhängig von der besonderen für die Distanzstücke 10 ausgewählten Form wird die Höhe jedes der Distanzstücke 10 so ausgewählt, daß sie etwa gleich der kombinierten Höhe (h) des Halbleiterchips 8 und des Zwischenkörpers 7 ist, der benutzt wird, um den Halbleiterchip 8 mit seiner Rückseite mit dem Schaltungssubstrat 4 zu verbinden. In dieser Art wird der biegsame Film 6 im wesentlichen in einer Ebene durch die Distanzstücke 10 unterstützt, wenn der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert wird. Wie das oben erläutert wurde, ist die ebene Geometrie für den biegsamen Film 6 ein sehr wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, da sie viele der Probleme eliminiert und/oder mildert, die für den biegsamen Film 6 mit einer nicht ebenen Geometrie verbunden sind. Es sei auch bemerkt, daß die Distanzstücke 10 hergestellt werden können aus irgendeinem einer Vielfalt von verschiedenen Materialien oder Kombinationen von verschiedenen Materialien wie Lot, mit Lot beschichtetes Kupfer, Edelstahl, Nickel oder andere solche elektrisch leitende Materialien. Beispielsweise kann jedes der Distanzstücke 10 eine aus etwa 95 Gewichtsprozent Blei (Pb) und 5 Gewichtsprozent Zinn (Sn) bestehende Lotkugel sein, die unter Verwendung eines eutektischen Pb/Sn-Lotes mit den Kontaktflecken 12 auf dem Schaltungssubstrat 4 verbunden wird. Solche Distanzstücke 10 aus Lotkugeln von ungefähr 95 % Pb/5 % Sn bieten verschiedene Vorteile. Beispielsweise wird die Nachgiebigkeit, die thermische Zuverlässigkeit und die Dauerfestigkeit von mit den Lotkugeln aus 95 % Pb/5 %Sn hergestellten Verbindungen erhöht bezüglich der Verbindungen, die beispielsweise aus mit einem eutektischen Pb/Sn-Lot beschichteten Kupferkugeln hergestellt wurden. Ebenso können die Lotkugeln aus 95 % Pb/5 % Sn mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 zu der gleichen Zeit verbunden werden, zu der der Halbleiterchip 8 auf dem biegsamen Film 6 montiert wird unter Benutzung von durch gesteüertes Einsinken hergestellter Chipverbindungen 9 (C-4). Außerdem kann der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips mit den Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5% Sn und den auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 montierten Halbleiterchip 8 auf dem Schaltungssubstrat 4 durch Löten mit einem Lot niedriger Schmelztemperatur verbunden werden, sodaß keine Notwendigkeit besteht, die C-4 Verbindungen zwischen dem Halbleiterchip 8 und den Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 auf eine Temperatur zu erhitzen, die die C-4 Verbindungen 9 beim Montieren des Chipträgers 2 auf dem Schaltungssubstrat 4 lösen würde. Außerdem vereinfacht die Verwendung von Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5 % Sn als Distanzstücke 10 das Überarbeiten der Struktur zum Packen der elektronischen Schaltungen, nachdem der biegsame Filmträger 2 für die Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert wurde, da die Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5 % Sn auf dem biegsamen Film 6 befestigt bleiben, wenn der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips von dem Schaltungssubstrat 4 für Nacharbeit entfernt wird. Dies eliminiert die Notwendigkeit, zuerst den biegsamen Filmträger 2 für die Halbleiterchips von dem Schaltungssubstrat 4 zu entfernen und dann das Material, das die Distanzstücke 10 bildet, von dem Schaltungssubstrat 4 zu entfernen, was sonst notwendig sein könnte, um die Nacharbeit zu erleichtern, wenn die Distanzstücke 10 aus einem anderen Material als die Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5 % Sn hergestellt sind. Ebenso sind die Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5 % Sn relativ billig, verglichen mit beispielsweise mit Lot beschichteten Kupferkugeln.
  • Für einige Anwendungen jedoch mag es erwünscht sein, Distanzstücke 10 aus einem anderen Material als 95 % Pb/ 5 % Sn zu benutzen, wie zum Beispiel mit einem eutektischen Pb/Sn-Lot (37 % Pb/36 Sn) beschichtete Kupferkugeln. Beispielsweise können die Distanzstücke 10 generell aus einer Kupferkugel bestehen mit einem Durchmesser von etwa 660,4 Mikrometern (etwa 0,026 Zoll), die mit einem eutektischen Pb/Sn-Lot mit einer Dicke von etwa 50,8 Mikrometern (etwa 0,002 Zoll) beschichtet ist. Verglichen mit den Lotkugeln aus 95 % Pb/5 % Sn haben solche lotbeschichteten Kugeln Vorteile wie eine höhere elektrische Leitfähigkeit und eine bessere Stabilität der Abmessungen. Es ist auch einfacher, solche lotbeschichteten Kupferkugeln mit gleichmäßigen Abmessungen herzustellen als es das Herstellen solcher Lotkugeln aus 95 % Pb/ 5 % Sn mit gleichförmigen Dimensionen ist.
  • In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht einer speziellen Schablone 15 zum Verbinden (Befestigen) der Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips. Falls erwünscht, kann die Schablone 15 auch dazu benutzt werden, um den Halbleiterchip 8 mit den Kontaktflecken 16 für die inneren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips zü verbinden. Zur einfacheren Darstellung sind in Figur 2 nur einige der Distanzstücke 10, die mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Film 6 verbunden sind, dargestellt. Wie in Figur 2 dargestellt, ist die Schablone 15 aus einem einzigen Stück eines Materials, wie zum Beispiel Titan oder Zirkonium, konstruiert. Jedoch kann die Schablone 15 in irgendeiner aus einer Reihe verschiedener Weisen konstruiert sein (z.B. eine Konstruktion aus mehreren Teilen), und kann aus irgendeinem aus einer Reihe verschiedener Materialien hergestellt werden. Die Schablone 15 schließt einen äußeren Bordrand 17, einen vertieften Bereich 19, ein Abziehloch 21, einen Aufnahmerand 23 und ein Paar Aufnahmelöcher 25 ein. Die Schablone 15 ist so bemessen und geformt, daß sie mit der Größe und Form des biegsamen Film 6, auf dem Distanzstücke 10 befestigt werden müssen, übereinstimmt. Es gibt ein Muster von Löchern 27 in dem vertieften Bereich 19 der Schablone 15, das dem Muster der Kontaktflecken 11 für die äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des biegsamen Filmträgers 2 für die Halbleiterchips, auf dem die Distanzstücke 10 befestigt werden sollen, entspricht. Auch ist der Aufnahmerand 23 entworfen, um den Halbleiterchip 8 relativ zu den Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 festzulegen, um das Montieren des Halbleiterchips 8 auf den Kontaktflecken 16 der inneren Zuführungsdrähte des biegsamen Films 6 zu erleichtern, wobei die in Figur 1 dargestellten C-4-Verbindungen 9 benutzt werden. Alternativ kann der Aufnahmerand 23 einfach ein Aufnahmeloch für den Halbleiterchip 8 bilden, der auf dem biegsamen Film 6 durch ein anderes Verfahren vor dem Befestigen der Distanzstücke 10 auf den Kontaktflecken 11 unter Benutzung der Schablone 15 montiert wird.
  • In Figur 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Montagevorrichtung 30 gezeigt zum Montieren einer 3 x 3 Matrix von biegsamen Filmträgern 2 für Halbleiterchips auf einem Schaltungssubstrat 4 oder einer anderen zweiten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen, die ein entsprechendes 3 x 3 Muster von Verbindungsstellen 5 aufweist. Zur einfacheren Darstellung ist in Figur 3 nur einer der drei biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß, wenn das erwünscht ist, ein biegsamer Filmträger 2 für Halbleiterchips an jeder der neun Stellen der Montagevorrichtung 30 für das Montieren an jeder der neun entsprechenden Verbindungsplätze 5 auf dem in Figur 3 dargestellten Schaltungssubstrat 4 untergebracht werden kann.
  • Es sei auch bemerkt, daß obwohl die in Figur 3 dargestellte Montagevorrichtung 30 für das Montieren einer 3 x 3 Matrix von biegsamen Filmträgern 2 für Halbleiterchips auf einem entsprechenden 3 x 3 Muster von Verbindungsplätzen 5 auf dem Schaltungssubstrat 4 entworfen wurde, die Montagevorrichtung 30 entworfen werden kann, um praktisch jede Anzahl solcher biegsamer Filmträger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 oder einer anderen solchen zweiten Ebene für das Packen eletronischer Schaltungen in irgendeiner aus einer Anzahl verschiedener Muster zu montieren.
  • Figur 4 ist ein Querschnitt der in Figur 3 dargestellten Montagevorrichtung 30 mit einem biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips und dem Schaltungssubstrat 4, das in der Vorrichtung 30 eingespannt ist. Wieder ist zur leichteren Darstellung nur ein Träger 2 für Halbleiterchips (,der ein Halbleiterchip 8 trägt,) in Figur 4 dargestellt. Es versteht sich jedoch, wie vorher erläutert, daß mehrere solche Träger 2 für Halbleiterchips gleichzeitig auf dem Schaltungssubstrat 4 unter Benutzung der Benutzung der Montagevorrichtung 30 montiert werden können.
  • Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, enthält die Montagevorrichtung 30 eine Grundplatte 32, ein Druckeinsatzstück 34 und eine Deckplatte 36. Wie das am besten in Figur 3 dargestellt ist, besitzt die Grundplatte 32 verschiedene Paare von Aufnahmestiften 40, vier Einspannstifte 42 und zwei Stifte 44 zur Aufnahme des Schaltungssubstrates, die sich alle in der gleichen Richtung von einer Fläche der Grundplatte 32 wegerstrecken. Für die meisten Fälle ist es das Beste, die Grundplatte 32 aus einem Material herzustellen, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der dem des Schaltungssubstrates 4 entspricht, das die Montagevorrichtung 30 mit dem biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips eingespannt werden muß. Wenn jedoch der Rahmen 3 für den biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips ausgesprochen massiv (dick) ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der merklich verschieden von dem des Schaltungssubstrates 4 ist, dann kann es erwünscht sein, die Grundplatte 32 aus einem Material herzustellen, daß einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der in dem möglichen Ausmaß dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schaltungssubstrates 4 und dem des Rahmens 3 entspricht. Wenn das Schaltungssubstrat 4 beispielsweise hauptsächlich mit aus Epoxidharz imprägnierten Glasgewebe hergestellt ist und der Rahmen 3 aus verhältnismäßig dünnem Aluminium, dann kann die Grundplatte aus Titan hergestellt werden. Wie das auch in Figur 3 dargestellt ist, sind vorzugsweise Versteifungsrippen 51 an der Unterseite der Grundplatte 32 befestigt, um sicherzustellen, daß die Grundplatte 32 im wesentlichen flach ist und daß Kontakt zwischen den Distanzstücken 10, die an den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips befestigt sind, und den Montagekontaktflecken 12 auf dem Schaltungssubstrat 4 während des Montageverfahrens des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 besteht. Die Versteifungsrippen 51 können ein integraler Teil der Grundplatte 32 sein oder die Rippen 51 können an die Unterseite der Grundplatte 32 angeschweißt werden oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise an der Grundplatte 32 befestigt werden. Weiter sind, wie in Figur 3 dargestellt, zur Erleichterung der Wärmeübertragung Öffnungen 50 in der Grundplatte 32 an jeder Stelle vorhanden, an der es erwünscht ist, einen biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips für das Montieren auf dem Schaltungssubstrat 4 zu positionieren. Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, besteht das Druckeinsatzstück 34 aus einem "Schmetterlings"-förmigen Unterteil 38 mit einem Federglied 37, das auf der Oberseite des Unterteiles 38 aufliegt. Ebenfalls sind zwei Aufnahme (Ausparungs)-löcher 31 in dem Unterteil 38 des Druckeinsatzstückes 34 angebracht, die eine solche Größe besitzen und so positioniert sind, daß sie über eines der Paare der Aufnahmestücke 40 passen, die sich aus der Grundplatte 32 heraus erstrecken. Außerdem besitzt das Druckeinsatzstück 34 eine Öffnung 60, die so bemessen und positioniert ist, das sie sich unter der Fläche des biegsamen Films 6 befindet, auf dem der Halbleiterchip 8 montiert ist, wenn der biegsame Filmträger 2 für Halbleiterchips in der Montagevorrichtung 30 oben auf das Druckeinsatzstück 34 plaziert wird. Die Öffnung 60 erlaubt dem Federglied 37 des Druckeinsatzstückes 34 mit der Verbindungsfläche für die äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 in Kontakt zu sein, ohne daß irgendein Kontakt zwischen dem Druckeinsatzstück 34 und der Fläche des biegsamen Films 6, auf dem der Halbleiterchip 8 montiert ist, besteht. Dies verhindert, daß das Druckeinsatzstück 34 in irgendeiner Weise die C-4-Verbindungen 9 zwischen dem Halbleiterchip 8 und den Kontaktflecken 16 für die inneren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 beeinträchtigt, wenn die Montagevorrichtung 30 für das Verbinden der Distanzstücke 10 mit den Montagekontaktflecken 12 des Schaltungssubstrates 4 benutzt wird.
  • Das Unterteil 38 des Druckeinsatzstückes 34 kann eigentlich aus irgendeinem festen Material, das das Federglied 37 tragen kann und das den Prozeßtemperaturen widerstehen kann, denen die Montagevorrichtung 30 unterworfen wird. Es sei auch bemerkt, daß gefunden wurde, daß es nicht notwendig ist, daß das Druckeinsatzstück 34 aus einem Material besteht, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der entweder dem des Schaltungssubstrates 4 oder dem des biegsamen Filmträgers entspricht. In den meisten Fällen ist es jedoch wahrscheinlich das Beste, daß das Unterteil 38 aus dem gleichen Material wie die Grundplatte 32 hergestellt wird.
  • Vorzugsweise besteht das Federglied 37 des Druckeinsatzstückes 34 aus einem Material wie Silikongummi, das auf der oberen Seite des Unterteils 38 des Druckeinsatzstückes 34 ruht. Wie vorher erwähnt, ist das Federglied 37 so bemessen und positioniert, daß es, wenn der Träger 2 für Halbleiterchips auf dem Druckeinsatzstück 34 in der Montagevorrichtung 30 plaziert wird, den biegsamen Film 6 unter allen Verbindungsflächen für die äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 kontaktiert, wie das am besten in Figur 4 dargestellt ist. Wenn die Distanzstücke 10 mit den Montagekontaktflecken 12 unter Benutzung der Montagevorrichtung 30 verbunden werden, erlaubt das Vorhandensein des Federgliedes 37, daß der biegsame Film 6 mit den Distanzstücken 10 sich auf und ab bewegt (biegt), um den Kontakt zwischen jedem einzelnen der Distanzstücke 10 und seinem entsprechenden Montagekontaktfleck 12 herzustellen, auch wenn es Unregelmäßigkeiten wie Differenzen in der Größe zwischen den einzelnen Distanzstücken 10 gibt. Tatsächlich kompensiert das Federglied 37 die Abweichungen von den Abmessungstoleranzen in der "z-Richtung" (vertikale Achse wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt) der Montagevorrichtung 30, wodurch der Kontakt zwischen allen Distanzstücken 10 und ihren entsprechenden Montagekontaktflecken 12 auf dem Schaltungssubstrat 4 sichergestellt wird, während ein Zerdrücken oder eine sonstige Beeinträchtigung der Distanzstücke 10 beim Benutzen der Montagevorrichtung 30 vermieden wird.
  • Wie in Figur 3 dargestellt, weist die Deckplatte 36 vorzugsweise, ebenso die wie Grundplatte 32, Versteifungsrippen 71 auf, die an ihr befestigt sind, um sicherzustellen, daß die Deckplatte 36 im wesentlichen flach ist und daß Kontakt besteht zwischen den Distanzstücken 10, die mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips befestigt sind, und den Montagekontaktflecken 12 des Schaltungssubstrates 4 während des Prozesses der Benutzung der Montagevorrichtung 30, um den Träger 2 auf dem Schaltungssubstrat 4 zu montieren. Ebenso wie die Versteifungsrippen 51, die an der Unterseite der Grundplatte 32 befestigt sind, können die Versteifungsrippen 71 auf der Oberseite der Deckplatte 36 ein integraler Teil der Deckplatte 36 sein oder die Rippen 71 können an die Deckplatte 36 angeschweißt oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise auf ihr befestigt sein. Weiter sind, wie in Figur 3 gezeigt, ebenso wie bei der Grundplatte 32, Öffnungen 70 in der Deckplatte 36 an jeder Stelle vorhanden, wo es erwünscht ist, einen biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips für das Montieren auf dem Schaltungssubstrat 4 zu positionieren, um den Wärmeübergang zu erleichtern.
  • Wie das in Figur 3 gezeigt ist, weist auch die Deckplatte 36 vier Aufnahmelöcher 72 auf, die so angeordnet und dimensioniert sind, daß vier Einspannstifte 42 auf der Grundplatte 32 durch die Aufnahmelöcher 72 hindurchtreten können, wenn die Deckplatte 36 und die Grundplatte 32 zusammengebracht werden, um den Träger 2 für Halbleiterchips auf dem Schaltungssubstrat 4 zu montieren, wie das noch beschrieben wird. Wie in Figur 3 dargestellt ist, können eine Mutter 73 und eine Unterlegscheibe 74 oder, falls erwünscht, andere solche Mittel bei jedem Einspannstift 42 benutzt werden, um das Zusammenhalten der Deckplatte 36 und der Grundplatte 32 während des Montageprozesses zu unterstützen.
  • Im Betrieb wird, wenn Lot oder mit Lot beschichtete Kupferkugeln als Distanzstücke 10 verwendet werden, ein Lotflußmittel, wie z.B. ein schwach aktiviertes Harzflußmittel, zuerst auf die Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips aufgebracht. Dann wird die Schablone 15 über den Träger 2 auf zwei (nicht dargestellte) Aufnahmestifte plaziert, wobei die Aufnahmelöcher 25 in der Schablone 15 mit den Aufnahmelöchern 14 in dem Rahmen 3 ausgerichtet sind, der den biegsamen Film 6 hält, und mit den Löchern 27 im vertieften Bereich 19 der Schablone 15, die mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film 6 ausgerichtet sind. Dann werden die als Distanzstücke 10 dienenden Lotkugeln in den vertieften Bereich 19 der Schablone 15 gegossen und in die Löcher 25 gestoßen, beispielsweise durch Benutzen einer (nicht dargestellten) Bürste. Überschüssige Lotkugel- Distanzstücke 10 werden in das Austrittsloch 21 am Rand der Schablone 15 gestoßen und von der Schablone 15 entfernt. Ebenso wird entweder vorher, während oder nach dem Positionieren der Lotkugel-Distanzstücke 10 in den Löchern 25, der Halbleiterchip 8 in den Aufnahmerand 23 der Schablone 15 plaziert. Dann wird der gesamte Aufbau erwärmt, beispielsweise in einem üblichen Ofen zum Wiederaufschmelzen von Lot, um die Lotkugel-Distanzstücke 10 auf den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 und die C-4-Verbindungen 9 auf dem Halbleiterchip 8 wiederaufzuschmelzen, und dadurch die Distanzstücke 10 mit dem Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte zu verbinden und die C-4-Verbindungen 9 auf dem Halbleiterchip 8 mit den Kontaktflecken 16 (C-4- Kontaktflecken) der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 des Trägers 2 für Halbleiterchips zu verbinden.
  • Nach dem obigen Aufschmelzvorgang werden der Träger 2 für Halbleiterchips und die Schablone 15 gekühlt, beispielsweise durch Entfernen dieser Struktur aus dem Wiederaufschmelzofen und durch Abkühlenlassen der Struktur auf Raumtemperatur. Dann wird die Schablone 15 von dem Träger 2 für Halbleiterchips entfernt, wodurch die Lotkugel-Distanzstücke 10 mit den Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 verbunden bleiben und der Halbleiterchip 8 mit den Kontaktflecken 16 (C-4-Kontaktflecken) der inneren Zuführungsdrähte des biegsamen Filmes 6 verbunden bleibt.
  • Nach dem Entfernen der Schablone wird der Zwischenkörper 7 oben auf dem Halbleiterchip 8 unter Benutzung eines wärmeleitenden Epoxidharzes, wie vorher erläutert, befestigt. Nach dem Entfernen der Schablone 15 und dem Befestigen des Zwischenkörpers 7 ist der Träger 2 für Halbleiterchips mit den Lotkugel-Distanzstücken 10 und dem damit verbundenen Halbleiterchip 8 bereit zur Montage auf dem Schaltungssubstrat 4 oder einer anderen solchen zweiten Ebene zum Packen elektronischer Schaltungen.
  • Der Prozeß zum Montieren des biegsamen Trägers 2 für Halbleiterchips mit Distanzstücken 10 und dem Halbleiterchip 8 auf dem Schaltungssubstrat 4 unter Benutzung der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Montagevorrichtungen 30 verläuft wie folgt. Zuerst wird die Grundplatte 32 auf eine flache Fläche plaziert, wobei die Aufnahmestifte 40 und 44 und die Einspannstifte 42 auf der Grundplatte 32 nach oben, weg von der flachen Fläche, weisen. Dann wird ein Druckeinsatzstück 34 mit einem Federglied 37, das auf der Oberseite des Druckeinsatzstückes ruht, über jedes Paar der Aufnahmestifte 40 auf der Grundplatte 32 plaziert, dort, wo es erwünscht ist, einen biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips zu montieren. Nach dem das Druckeinsatzstück 34 und das Federglied 37 in Position gebracht wurden, wird ein biegsamer Film für Halbleiterchips auf jedem der Druckeinsatzstücke 34 positioniert durch Hindurchtreten der Aufnahmestifte 40 auf der Grundplatte 32 nach oben durch die Aufnahmelöcher 14 in dem Rahmen 3 des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips, wobei die Fläche des Trägers 2 den Halbleiterchip 8 mit der Schaltung nach oben, weg von dem Druckeinsatzstück 34, trägt. Dann wird das Schaltungssubstrat 4 auf die Oberseite des biegsamen Filmträgers 2 für Halbleiterchips plaziert, wobei die beiden Randaufnahmestifte 44 auf der Grundplatte 32 sich durch die entsprechenden Aufnahmelöcher 31 des Schaltungssubstrates 4 nach oben erstrecken, um jeden der Verbindungsplätze 5 auf dem Schaltungssubstrat 4 über seinen entsprechenden Filmträger 2 für Halbleiterchips zu positionieren. Nachdem das Schaltungssubstrat 4 sich in seiner Position befindet, wird die Deckplatte 36 oben auf das Schaltungssubstrat 4 plaziert, wobei die Einspannstifte 42 der Grundplatte 32 sich nach oben durch die entsprechenden Aussparungslöcher 72 in der Deckplatte 36 erstrecken. Als nächstes werden eine Unterlegscheibe 74 und eine Mutter auf jeden der Einspannstifte 42 plaziert und die Muttern werden von Hand angezogen, so daß die Distanzstücke 10 und der Zwischenkörper 7 auf den Oberseiten der Halbleiterchips 8 mit den entsprechenden Montagekontaktflecken 12 bzw. mit der Oberfläche des Schaltungssubstrates 4 als Vorbereitung für das Montieren der Träger 2 auf dem Schaltungssubstrat wie gewünscht gebracht werden.
  • Nachdem die Montagevorrichtung 30 zusammengebaut worden ist, wobei die biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips und das Schaltungssubstrat 4 sich in seiner Position wie oben beschrieben befindet, wird die gesamte Struktur erhitzt, um das Lot, das vorher (vor dem Plazieren des Schaltungssubstrates 4 in der Montagevorrichtung 30) auf den Montagekontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 plaziert wurde und an den Stellen auf dem Schaltungssubstrat 4, wo die Zwischenkörper 7 zu verbinden sind, zu schmelzen. Zur gleichen Zeit wird das Lot auf den Distanzstücken 10 auf den biegsamen Filmträgern 2 für Halbleiterchips geschmolzen, wodurch die Distanzstücke 10 mit ihren entsprechenden Montagekontaktflecken 12 auf dem Schaltungssubstrat 4 verbunden werden und die Zwischenkörper 7, wie gewünscht, mit der Oberfläche des Schaltungssubstrates. Dieses Erwärmen kann in irgendeiner aus einer Reihe von Wegen erfolgen, beispielsweise kann die Montagevorrichtung 30 mit den biegsamen Filmträgern 2 für Halbleiterchips und dem darin eingespannten Schaltungssubstrat 4 unter Benutzung einer üblichen, mit Dampf arbeitenden Maschine zum Aufschmelzen des Lotes erwärmt werden.
  • Nachdem die Distanzstücke 10 mit den Montagekontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4 verbunden wurden und die Zwischenkörper 7 mit der Oberfläche des Schaltungssubstrates 4, wird die Montagevorrichtung 30 mit dem Chipträger 2 und dem Schaltungssubstrat 4 gekühlt und die Montagevorrichtung 30 wird abgebaut, um das Schaltungssubstrat 4 mit dem darauf montierten biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips zu entfernen. Dann werden die Rahmen 3 für die biegsamen Filmträger 2 für Halbleiterchips weggeschnitten oder in sonst geeigneter Weise entfernt, wenn nicht eine weitere Benutzung der Rahmen 3 zu erfolgen hat, nachdem die Träger 2 auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert wurden, wie das vorher erläutert wurde.
  • Verschiedene Vorteile des vorausgehenden Verfahrens und Gerätes zum Montieren biegsamer Filmträger 2 für Halbleiterchips auf einem Schaltungssubstrat 4 und der erhaltenen Struktur für das Packen elektronischer Schaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung seien vermerkt. Erstens erlauben dieses Verfahren und dieses Gerät das Montieren biegsamer Filmträger 2 für Halbleiterchips auf einem Schaltungssubstrat 4 in einer ebenen Geometrie anstatt in einer nichtebenen. Wie vorher erläutert, wird die planare Geometrie gegenüber einer nichtplanaren aus einer Reihe von Gründen bevorzugt, wie zum Beispiel des leichteren Reinigens unter den Trägern 2, wenn sie auf dem Schaltungssubstrat 4 montiert sind, des erleichterten Ausrichtens der Kontaktflecken 11 der äußeren Zuführungsdrähte der Schaltung auf dem biegsamen Film 6 der Träger 2 für Halbleiterchips mit den Montagekontaktflecken 12 der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat 4, des Eliminierens unerwünschter Beanspruchungen, die mit der nichtebenen Geometrie verbunden sind und des Eliminierens elektrischer Kurzschlüsse zwischen dem Träger 2 und den Rändern der Halbleiterchips 8. Ebenso sind das Verfahren und das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung einfach und leicht zu benutzen und für die Verwendung in einem Herstellungsmilieu geeignet. Außerdem ist ein besonders einzigartiges Merkmal der oben beschriebenen Struktur zum Packen elektronischer Schaltungen die Nähe der Verdrahtungsebene des biegsamen Schaltungsfilmes 6 jedes Trägers 2 für Halbleiterchips zu dem Schaltungssubstrat 4, das die Masserückleitung der Drähte (Schaltungsleitungen) auf dem biegsamen Film 6 einschließt. Das heißt, die Höhe der Verdrahtungsebene des biegsamen Schaltungsfilmes 6 über dem Schaltungssubstrat 4 ist ganz gering verglichen mit fast allen anderen Montagesystemen für Halbleiterchips mit Ausnahme der direkten Chipbefestigung. Die Bedeutung dessen besteht darin, daß die Induktivität der Packung der elektronischen Schaltungen verringert wird, da die "Schleifen"- Fläche zwischen einem Draht (Schaltungsleitung) und ihrer Masserückleitung verringert wird. Diese verringerte Induktivität verbessert die Hochfrequenzeigenschaften der Schaltungsleitungen und erhöht die Anzahl der gleichzeitig schaltbaren Schaltungsleitungen, die beispielsweise in einer Anwendung für einen digitalen Computer benutzt werden können.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte eines biegsamen Schaltungsfilmes (6) mit einem Schaltungssubstrat (4), das Kontaktflecken (12) zum Montieren in einem Muster aufweist, das einem entsprechenden Muster von Kontaktflecken (11) zum Verbinden mit den äußeren Zuführungsdrähten auf dem biegsamen Schaltungsfilm entspricht, das die Schritte umfaßt:
Montieren von zumindest einem Halbleiterchip (8) mit der oberen Fläche nach unten auf einer Fläche des Films,
Anbringen von elektrisch leitenden Distanzstücken (10) auf den Kontaktflecken für das Verbinden mit den äußeren Zuführungsdrähten auf der das Chip tragenden Fläche des biegsamen Schaltungsfilmes, wobei die Distanzstücke eine Höhe aufweisen, die gleich der Höhe des Chips ist, wenn er mit seiner Rückseite mit dem Substrat verbunden ist, und die so bemessen und angeordnet sind, daß sie den biegsamen Schaltungsfilm im wesentlichen in einer Ebene oberhalb der Oberfläche des Schaltungssubstrates tragen, wenn der flexible Schaltungsfilm auf dem Schaltungssubstrat montiert ist,
Plazieren eines Druckeinsatzstückes (34), das ein Federglied (37) einschließt, auf einer Grundplatte (32),
In-die-richtige-Lage-bringen des die Distanzstücke und zumindest einen Chip tragenden biegsamen Films auf der Grundplatte, wobei das Federglied unter der Fläche für das Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Schaltungsfilmes angeordnet ist,
In-die-richtige-Lage-bringen des Schaltungssubstrates über den Distanzstücken und über dem zumindest einen Chip, so daß jeder der Kontaktflecken zum Montieren auf dem Substrat mit dem entsprechenden Kontaktfleck für das Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Film ausgerichtet ist und in Kontakt mit einem entsprechenden der Distanzstücke steht und daß die Rückseite des Chips mit der Oberfläche des Substrates in Kontakt steht,
Plazieren einer Deckplatte (36) auf dem Substrat und Montieren der Grundplatte an der Deckplatte, um eine feste Haltevorrichtung für die Baugruppe (30) vorzusehen und
Verbinden der Distanzstücke mit den entsprechenden Kontaktflecken des Substrates zum Verbinden und dem zumindest einen Chip mit der Oberfläche des Substrates.
2. Verfahren zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte nach Anspruch 1, bei dem vor dem Montieren des zumindest einen Chips auf dem Film ein Rahmen (3) mit den Rändern des biegsamen Filmes befestigt wird, um einen biegsamen Filmträger (2) für einen Halbleiterchip zu bilden, und das Schaltungssubstrat auf dem Träger in die richtige Lage gebracht wird.
3. Verfahren zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Montierens der elektrisch leitenden, tragenden Distanzstücke an den Kontaktflecken zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte mit dem biegsamen Schaltungsfilm besteht aus:
dem Plazieren einer Schablone (15) über dem biegsamen Schaltungsfilm, wobei die Schablone ein Muster von Öffnungen (27) aufweist, das dem Muster der Kontaktflecken zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Schaltungsfilm entspricht,
dem Plazieren der Distanzstücke in den Öffnungen der Schablone,
dem Verbinden der Distanzstücke mit den Kontaktflecken zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Schaltungsfilm, und
dem Entfernen der Schablone von dem biegsamen Schaltungsfilm.
4. Verfahren zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Abstandsstücke Metallkugeln sind und der Schritt des Montierens der Metallkugeln an den Kontaktflecken zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte auf dem biegsamen Schaltungsfilm besteht aus dem:
Anwenden eines Klebers an die Kontaktflecken zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Schaltungsfilmes
Plazieren einer Schablone über dem biegsamen Schaltungsfilm, wobei die Schablone ein Muster von Öffnungen aufweist, die dem Muster von Kontaktflecken zum Verbinden auf dem biegsamen Schaltungsfilm entspricht,
Plazieren der Metallkugeln in den Öffnungen der Schablone,
Erwärmen der Metallkugeln auf ihre Schmelztemperatur,
Abkühlen der Metallkugeln, um sie mit den Kontaktflecken auf dem biegsamen Schaltungsfilm zu verbinden, und
Entfernen der Schablone von dem biegsamen Schaltungsfilm.
5. Gerät zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte wenigstens eines biegsamen Schaltungsfilms mit einer entsprechenden Verbindungsstelle auf einem Schaltungssubstrat, wobei der Film zumindest einen Halbleiterchip (80) trägt, der zwischen dem Film und dem Substrat (4) plaziert ist, mit elektrisch leitenden Distanzstücken (10) an den Stellen zum Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte, welche Distanzstücke den Film in einer Ebene über der Oberfläche des Substrates halten,
bestehend aus:
einer Grundplatte (32), die so bemessen und angeordnet ist, daß sie den biegsamen Schaltungsfilm in einer Position relativ zu seiner entsprechenden Verbindungsstelle auf dem Schaltungssubstrat hält,
einem Druckeinsatzstück (34) mit einem Federglied (37), das so bemessen und angeordnet ist, daß es auf der Grundplatte unter dem biegsamen Schaltungsfilm angeordnet wird, wobei das Federglied unter der Fläche für das Verbinden der äußeren Zuführungsdrähte des biegsamen Schaltungsfilms angeordnet ist,
einer Deckplatte (36), die so bemessen und angeordnet ist, daß sie der Grundplatte entspricht und mit der Grundplatte und dem Druckeinsatzstück einer Haltevorrichtung bildet, und
einer Einspannvorrichtung, um den biegsamen Schaltungsfilm und das Schaltungssubstrat zwischen der Grundplatte und der Deckplatte festzuklemmen, wobei der Druckeinsatz unter dem biegsamen Schaltungsfilm angeordnet ist.
6. Gerät nach Anspruch 5, bei dem die Grundplatte ein Material enthält, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schaltungssubstrates entspricht.
7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Grundplatte und die Deckplatte zumindest eine Versteifungsrippe (51, 71) einschließen.
8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 - 7, bei dem die Grundplatte eine Öffnung (50) an jeder Stelle der Grundplatte einschließt, wo ein biegsamer Schaltungsfilm auf dem Schaltungssubstrat zu montieren ist, wobei jede Öffnung in der Grundplatte so bemessen und angeordnet ist, daß sie die Wärmeabfuhr von dem biegsamen Schaltungsfilm erleichtert, wenn der biegsame Schaltungsfilm sich in der Haltevorrichtung befindet.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 - 8, bei dem das Federglied des Druckeinsatzes aus Silikongummi besteht.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 5 - 9, bei dem die Deckplatte eine Öffnung (70) an jeder Stelle der Deckplatte einschließt, an der ein biegsamer Schaltungsfilm auf dem Schaltungssubstrat zu montieren ist, wobei jede Öffnung so bemessen und angeordnet ist, daß sie die Wärmeabfuhr von dem Schaltungssubstrat erleichtert, wenn der biegsame Schaltungsfilm und das Schaltungssubstrat sich in der Haltevorrichtung befinden.
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