DE4040822A1 - Duennschichtueberzug ueber chips - Google Patents
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Description
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.
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.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Zeichnung
ein montierter Chip dargestellt mit einer nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren aufgebrachten Schutzschicht.
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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