DE4040822A1 - Duennschichtueberzug ueber chips - Google Patents

Duennschichtueberzug ueber chips

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufbringen von Schutzschichten, insbesondere auf montierte Chips, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist bekannt, Schutzschichten über montierte Siliziumchips (Chip and Wire-Technik) durch Auftropfen von geeigneten Materialien und anschließendes Aushärten oder Beigabe von Tixotropiermitteln zu erzeugen. Dazu werden beispielsweise Epoxikleber oder Silikone, je nach der gewünschten Elastizität der Schutzschicht, verwendet. Epoxikleber sind im Gegensatz zu Silikonen nur in einem engen Temperaturbereich gebrauchsfähig elastisch. Beim Auftropfen eines Schutzmaterials entstehen entsprechend dem Tropfen dicke, ungleich­ mäßige Schutzschichten, die nicht für alle Anwendungen geeignet sind und insbesondere bei Drucksensorchips zu Meßwertverfälschungen führen.
Es ist außerdem bekannt, dünne Schutzschichten durch Sputtern, das heißt Kathodenzerstäubung von Stoffen und Abscheidung dieser Stoffe auf dem zu schützenden Objekt, zu erzeugen. Ein ähnliches Verfahren stellt die Plasmapolymerbeschichtung dar, bei dem ein Monomer (gas­ förmig) im HF-Feld angeregt wird und auf der Oberfläche des Objekts zu einem Polymerfilm reagiert. Bei diesen beiden Verfahren treten Abschattungseffekte beim Abscheiden der Schichten auf, insbesondere an den Bondfersen im Bereich der Bonddrähte des montierten Chips.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sich damit sehr dünne, gleich­ mäßige Schutzschichten erzeugen lassen. Insbesondere von Vorteil ist, daß bei mit Bonddrähten kontaktierten Chips keine Abschattungs­ effekte der Schutzschicht auftreten. Durch das erfindungsgemäße Schleuderverfahren werden die Bonddrähte allseitig auch im Bereich der Bondferse und im Bondloop gleichmäßig mit einer Schutzschicht versehen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens, bei dem gleichmäßig dicke Schichten erzeugt werden, ist, daß mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden können. Diese Schutz­ schichten haben den Vorteil, daß sie durch ihre gleichmäßige, ein­ stellbare, geringe Dicke nicht zu zusätzlichen Verspannungen in der Struktur, auf die sie aufgebracht sind, führen. Ein besonderer Vor­ teil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß sich die Eigen­ schaften der zu erzeugenden Schicht weitgehend beeinflussen lassen, insbesondere durch die Wahl des Schichtmaterials, das heißt, seine Konsistenz, seine Trocknungs- und Aushärteeigenschaften, aber auch durch die Drehzahl und den Zentrifugalradius beim Abschleudern und durch die Zeiteinteilung der Einwirkzeiten beim Abschleuderprozeß, wie die Tropfenverlaufzeit und die Schleuderdauer.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Ver­ fahrens möglich. Ein besonderer Vorteil ist, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Haftsubstanzschichten, sogenannte Primer, aufbringen lassen, die eine bessere Haftung des Schutzmaterials auf der zu schützenden Oberfläche bewirken.
Zeichnung
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnung ein montierter Chip dargestellt mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten Schutzschicht.
Beschreibung der Erfindung
In der einzigen Figur ist mit 10 ein Träger bezeichnet. Der Träger 10 ist häufig ein Keramikformteil, kann aber auch aus einem anderen für die jeweilige Anwendungen geeigneten Material bestehen, wie zum Beispiel Metall oder Folien. Auf den Träger 10 ist ein Siliziumchip 20 montiert, der über Bonddrähte 21 und Bondpads bzw. Bondpfosten 22 kontaktiert ist. Solche Anordnungen treten standardmäßig bei vielen Anwendungen auf und sind häufig Verschmutzungen bzw. aggressiven Medien ausgesetzt. Deshalb ist es erforderlich, auf die gesamte Anordnung eine Schutzschicht 30 aufzubringen. Die Schutzschicht 30 überdeckt nicht nur die freiliegende Shipoberfläche 23, sondern auch die Bonddrähte 21 möglichst allseitig und die Bondpads 22. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen von Schutzschichten wird zunächst auf die Chipoberfläche 23 der Anordnung eine so große Menge Primer getropft, daß sie alle zu schützenden Teile überdeckt. Der Primer ist eine Substanz, die die Haftung des Schutzmaterials auf der Oberfläche verbessert. Der Primer ist insbesondere für die Haftung des Schutzmaterials auf den Bonddrähten im Loopbereich 24 vorteilhaft, insbesondere bei wenig widerstandsfähigen Alubond­ drähten. Die chemische Zusammensetzung des Primers ist auf die Haft­ eigenschaften des Schutzmaterials abgestimmt. Der Träger 10 mit der Chipanordnung wird in einem zu wählenden Zentrifugalradius auf einer Drehscheibe befestigt, wo dann durch Drehen der Drehscheibe der überflüssige Primer abgeschleudert wird, wobei die Dicke der ver­ bleibenden Primerschicht durch die Wahl der Primerviskosität der Drehzahl und die Zeiteinteilung beim Abschleuderprozeß beeinflußt werden kann. Vor dem Aufbringen des eigentlichen Schutzmaterials wird der Primer getrocknet. Als Schutzmaterial kann beispielsweise Silikon bestimmter Viskosität, Härte, Klebe- und Schutzeigenschaft oder auch ein Epoxikleber aufgetropft werden und im selben Abschleuderverfahren wie der Primer gedünnt werden. Die Dicke der Schutzschicht ist ebenfalls von der Wahl der Drehzahl und der Zeit­ einteilung beim Abschleuderprozeß und zusätzlich insbesondere von der Konsistenz und den Härte-, Klebe- und Schutzeigenschaften des Schutzmaterials abhängig; auch die Zeit, die das Schutzmaterial benötigt, um zu gelieren bzw. zu trocknen und auszuhärten, beein­ flußt den Abschleuderprozeß. Der wesentliche Vorteil des Aufbringens einer Schutzschicht in einem Schleuderprozeß im Gegensatz zum Auf­ tropfen, Sputtern oder Polymerbeschichten besteht darin, daß bei dem Schleuderprozeß eine sehr dünne (20 bis 100 µm) und eine sehr gleichmäßige Schutzschicht erzeugt werden kann. Es ist dadurch auch einfach möglich, mehrere Schichten nacheinander aufzubringen. Auch Abschattungseffekte, wie sie beim Sputtern und Polymerbeschichten im Bereich der Bonddrähte, insbesondere der Bondferse, auftreten, werden beim Schleuderverfahren vermieden. Auch im Bereich der Bond­ loops verbleibt eine dünne Schutzschicht.
Wenn die Bonddrähte nicht geschützt werden müssen, zum Beispiel im Falle von Goldbonddrähten, ist es nicht unbedingt nötig, vor dem Aufbringen des Schutzmaterials eine Haftschicht aufzubringen. Das Schutzmaterial kann dann direkt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Aufbringen von Schutzschichten, insbesondere auf montierte Chips, bei dem das Schutzmaterial auf die zu schützende Oberfläche aufgetropft wird, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der montierte Chip (10) exzentrisch auf einer Drehscheibe befestigt wird,
  • - daß das Schutzmaterial durch Drehen der Drehscheibe teilweise abgeschleudert wird und gleichmäßig auf der zu schützenden Oberfläche verteilt wird
  • - und daß die Dicke der Schutzschicht (30) durch die Eigenschaften, insbesondere die Konsistenz und die Trocknungs- und Aushärteeigenschaften, des Schutzmaterials, die Drehzahl beim Schleuderprozeß, den Exzenterradius der Drehscheibe und die Einwirkzeiten beim Verfahren (Tropfenverlaufzeit, Schleuderdauer) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schutzschichten nacheinander aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß vor dem Aufbringen des Schutzmaterials eine die Haftung des Schutzmaterials verbessernde Haftsubstanz auf die zu schützende Oberfläche aufgetropft wird,
  • - daß die Haftsubstanz durch Drehen der Drehscheibe teilweise abgeschleudert wird und gleichmäßig auf der zu schützenden Oberfläche verteilt wird,
  • - daß die Dicke der Haftsubstanzschicht durch die Viskosität, die Drehzahl beim Schleuderprozeß, den Exzenterradius der Drehscheibe und die Einwirkzeiten beim Verfahren bestimmt wird
  • - und daß die Haftsubstanzschicht getrocknet wird, bevor das Schutzmaterial aufgebracht wird.
4. Bauelement mit einem auf einem Träger montierten Chip, der über Bonddrähte und Bondpads kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß über den Chip (20), die Bonddrähte (21) und die Bondpads (22) allseitig gleichmäßig mindestens eine Schutzschicht (30) in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebracht ist
  • - und daß die mindestens eine Schutzschicht (30) eine gleichmäßige Dicke bis zu 150 µm aufweist.
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