DE4408176A1 - Verfahren zur flächen- und höhenkontrollierten Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten Bauelementen - Google Patents
Verfahren zur flächen- und höhenkontrollierten Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten BauelementenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gegen
Umwelteinflüsse schützenden Verkapselung von auf einem Substrat
angeordneten gehäuselosen Bauelementen aus einem aushärtbaren
Werkstoff.
Ein solches Verfahren ist allgemein bekannt. Zur Verkapselung von
einzelnen Bauelementen, beispielsweise integrierten Schaltungen
ohne Gehäuse, ist es bekannt, einen Tropfen aus einem aushärtbaren
Werkstoff in einer mehr oder weniger großen Menge auf das zu
verkapselnde Bauelement aufzubringen. Dieser Tropfen bildet dann
einen linsenförmigen Deckel auf dem zu verkapselnden Bauelement,
welches auch als glob top-Verkapselung bezeichnet wird.
Wenn die bekannte Verkapselung eine ausreichende Schichtdicke über
den zu schützenden Bauelementen bilden soll, dann weist sie auch
eine verhältnismäßig große Flächenausdehnung auf, d. h. es geht bei
der bekannten Verkapselung eine Fläche verloren, welche für die
Anordnung von anderen Bauelementen auf dem Substrat genutzt werden
könnte.
Außer der verringerten Integrationsdichte beim bekannten
Verkapselungsverfahren, weist dieses auch einen höheren
Werkstoffverbrauch auf.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht
deshalb darin, ein Verfahren anzugeben, welches die flächensparende
Verkapselung von Bauelementen mit einer ausreichend dicken Schicht
aus einem aushärtbaren Werkstoff gestattet.
Dieses technische Problem ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
um die Fläche, auf welcher das zu verkapselnden Bauelement oder die
zu verkapselnde Bauelementegruppe angeordnet ist, aus einem
zähflüssigen Harz eine aus mehreren Schichten aufgebaute Wand
erzeugt wird und das von der Wand begrenzte Volumen mit einem
aushärtbaren Werkstoff gefüllt wird.
Auf diese Weise kann eine höhen- und flächenkontrollierte
Verkapselung in beliebiger geometrischer Form von Einzelchips
und/oder Chipgruppen hergestellt werden. Es kann eine hohe
Integrationsdichte erzielt werden, weil die Wand in geringem
Abstand zu anderen Bauelementen, welche nicht verkapselt werden
müssen, angebracht werden kann. Die Füllung des Volumens innerhalb
der Wand (Innenverguß) kann in einer Weise durchgeführt werden, daß
vor dem Vergießen freiliegende Bonddrähte nicht deformiert werden,
in dem mit dem Verkapselungswerkstoff gefüllten Volumen keine Luft
eingeschlossen ist und eine ausreichend hohe Schichtdicke des
Verkapselungswerkstoffes erreicht wird.
Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2
und 3 enthalten; sie ist nachstehend anhand der Fig. 1 und 2
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein auf einem Substrat angeordnetes
verkapseltes einzelnes Bauelement und
Fig. 2 den Längsschnitt durch eine verkapselte Bauelementegruppe.
In Fig. 1 ist das auf dem Substrat 1 mittels einer Kleberschicht 2
befestigte Bauelement 3 zu erkennen. Bei dem Bauelement 3 kann es
sich um eine integrierte Schaltung ohne Gehäuse, ein sogenanntes
Chip, handeln. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das
Substrat 1 aus einem Multilayer. Als Substrat können aber alle
Arten von Vernetzungsträger verwendet werden, wie FR3-, FR4-,
Laminat-, Keramik-, Dünnschicht- oder Siliziumsubstrate. Die
Kontaktflächen auf dem Bauelement sind mit den Leiterbahnen 4 auf
dem Substrat 1 verbunden. Wenn es sich bei dem Bauelement 3 um
einen Chip handelt, können diese Verbindungen sogenannte wirebonds
7 sein. Andere mögliche Verbindungsarten wären Leads bei Tape
Automated Bouding oder Bumps bei Flip-Chip-bonding. In engem
Abstand zum Bauelement 3 ist die Wand 5 angeordnet, welche bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier Schichten besteht, welche
0,5 mm breit sind. Die Höhe der Wand 5 soll beispielsweise 1,4 mm
betragen; sie ist beispielsweise in vier Durchläufen mit einem
Automatik-Disperser hergestellt worden. Das von der Wand 5
begrenzte Volumen 6 ist mit dem Verkapselungswerkstoff gefüllt. Der
Doppelpfeil 8 verdeutlicht, den kritischen Abstand zwischen den
wirebonds 7 und der Oberfläche der Verkapselung. Als Vergleich zur
erfindungsgemäßen Lösung ist in Fig. 1 eine bekannte glob
top-Verkapselung 9 eingezeichnet. Es ist deutlich erkennbar, daß
diese eine größere Fläche und eine größere Werkstoffmenge benötigt.
Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der in
Fig. 1 gezeigten dadurch, daß mehrere Bauelemente 3 verkapselt
sind. Für die gleichen Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in
Fig. 1 verwendet worden. Als Werkstoff für die Wand 5 wird ein
zähflüssiges (hochviskoses und hochthixotropes) Harz verwendet. Das
kann beispielsweise ein Epoxidharz sein, dem ein Kieselsäure
enthaltendes Thixotropierungsmittel zugesetzt ist. Ein solches wird
unter dem Handelsnamen Aerosil 200 vertrieben. Die auf diese Weise
hergestellte Wand ist nicht gehärtet und dennoch ausreichend
stabil. Das Volumen 6 innerhalb der Wand 5 ist mit einem Harz
gefüllt, welches eine ähnliche oder andere Zusammensetzung wie der
Werkstoff für die Wand 5 aufweisen kann, jedoch eine andere
Viskosität und Thixotropie besitzt. Beide Werkstoffe (Wand und
Innenverguß) können gleichzeitig in einem Ofen ausgehärtet werden.
Als Werkstoff für die Wand 5 hat sich auch ein Epoxydharz als
geeignet erwiesen, welches von der Fa. Dexter unter der
Typenbezeichnung Hysol FP 4401 vertrieben wird und durch Zusatz
eines Thixotropierungsmittels modifiziert wurde, um die
Formstabilität der Wand 5 im ungehärteten Zustand und während des
Temperaturanstiegs beim gleichzeitigen Aushärten der Wand und des
Innenvergusses zu gewährleisten. Für das Füllen des Volumens 6
wurde bei einem Ausführungsbeispiel ein Epoxidharz des gleichen
Herstellers mit der Typenbezeichnung Hysol FP 4402 oder ein
Silikonharz mit der Typenbezeichnung Hipec Q1-9239 der Fa. Dow
Corning verwendet.
Die verwendeten Harze für die Wand 5 und das Volumen 6 können die
gleiche Harzbasis aufweisen, d. h. entweder sind sie beide
Epoxydharze oder Silikonharze oder ein Harz ist ein Epoxydharz und
das andere ein Silikonharz. Bei gleicher Harzkombination und
gleichzeitiger Aushärtung wird ein optimaler Verbund zwischen Wand
und Innenverguß erreicht.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer gegen Umwelteinflüsse
schützenden Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten
gehäuselosen Bauelementen mit einem aushärtbaren Werkstoff,
dadurch gekennzeichnet, daß um die Fläche, auf
welcher das zu verkapselnde Bauelement oder die zu verkapselnde
Bauelementegruppe angeordnet ist, aus einem zähflüssigen Harz eine
aus mehreren Schichten aufgebaute Wand erzeugt wird und das von der
Wand begrenzte Volumen mit einem aushärtbaren Werkstoff gefüllt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das zähflüssige Harz ein
Thixotropierungsmittel enthält.
3. Nach dem Verfahren der Ansprüche 1 und 2 hergestellte
Verkapselung,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer um das zu verkapselnde
Volumen (6) herum angeordneten Wand (5) aus einem aushärtbaren Harz
und einem das Volumen (6) innerhalb der Wand (5) ausfüllenden Harz
besteht, welches die gleiche oder eine andere Harzbasis wie das
Harz der Wand aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4408176A DE4408176A1 (de) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Verfahren zur flächen- und höhenkontrollierten Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten Bauelementen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4408176A DE4408176A1 (de) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Verfahren zur flächen- und höhenkontrollierten Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten Bauelementen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4408176A1 true DE4408176A1 (de) | 1995-09-14 |
Family
ID=6512466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4408176A Withdrawn DE4408176A1 (de) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | Verfahren zur flächen- und höhenkontrollierten Verkapselung von auf einem Substrat angeordneten Bauelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4408176A1 (de) |
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- 1994-03-11 DE DE4408176A patent/DE4408176A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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