DE4413529A1 - Elektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement sowie
ein Verfahren zu seiner Herstellung. Das erfindungsgemäße
Bauelement ist insbesondere in der Informations- und Kommu
nikationstechnik anwendbar.
Ein wesentlicher Anteil der in der modernen Elektrotechnik
und Elektronik Verwendung findenden Bauelemente besteht aus
einem geeigneten Gehäuse, in welchem ein Bauelementechip
oder auch mehrere Bauelementechips angeordnet sind. Das Ge
häuse ist dabei sowohl Träger des Chips, dient dem Handling
bei der weiteren Verarbeitung, der Kontaktierung, dem me
chanischen Schutz des Chips und erfüllt ggf. weitere Funk
tionen wie beispielsweise die Bauelementekühlung oder die
elektrische bzw. elektromagnetische Abschirmung.
Die Befestigung des Bauelementechips an dem Gehäuse oder
auch an Trägerstreifen erfolgt bei bekannten Herstellungs
verfahren durch eine Klebstoffverbindung, wobei aus Effek
tivitätsgründen schnell und selbstaushärtende Klebstoffsy
steme bevorzugt werden. Nach Aushärtung des Klebstoffes
wird das Bauelement den gemäß dem jeweiligen technologi
schen Ablauf vorgesehenen weiteren Bearbeitungsprozessen
zugeführt und nach Abschluß der Bearbeitung mit einer Kappe
oder einem Deckel verschlossen.
Nachteilig an dieser Lösung ist, daß die durch die weiteren
Bearbeitungsprozesse und den Verschluß des Bauelementes in
dem Bauelementechip und/oder zwischen Bauelementechip und
Gehäuse entstandenen mechanischen Spannungen nicht oder nur
unvollständig abgebaut bzw. ausgeglichen werden können.
Nachteilige Folgen hiervon sind unzureichende Grenzwerte,
schlechte Reproduzierbarkeit der Parameter, höhere Aus
schußrate und letztendlich höhere Herstellungskosten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauele
ment und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen,
wobei das Bauelement einfach und effektiv produziert werden
kann, sehr gute und reproduzierbare technische Parameter
aufweist und das Verfahren problemlos in den technologi
schen Bauelementeherstellungsprozeß integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkma
le im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 9 in Verbin
dung mit den Merkmalen der Oberbegriffe. Zweckmäßige Ausge
staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ent
halten.
Der besondere Vorteil der Erfindung resultiert aus der Ver
wendung von Schmelzklebstoff bei der Befestigung der Baue
lementechips am Gehäuse bzw. am Trägerstreifen, indem zwi
schen der Unterseite des Bauelementechips und der Innen
seite des Gehäusebodens eine Schicht aus Schmelzklebstoff
angeordnet wird und durch einen zusätzlichen Erwärmungs
schritt, durch welchen die infolge des Bearbeitungsprozes
ses und des Verschlusses des Bauelementes entstandenen me
chanischen Spannungen in dem Bauelementechip und/oder zwi
schen dem Bauelementechip und dem Gehäuse abgebaut werden.
Erfindungsgemäß eignen sich insbesondere Schmelzklebstoffe,
deren Erweichungstemperatur höher als 85°C ist und deren
Verarbeitungstemperatur zwischen 120°C und 240°C liegt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung liegt die Erweichungstemperatur bei etwa 140°C
und die Verarbeitungstemperatur zwischen 180°C und 210°C,
wobei die Viskosität der Schmelze eine Wert haben sollte,
der eine Tropfbarkeit des Klebstoffes möglich macht.
Schmelzklebstoffe auf der Basis von Ethylen-Ethylacrylat-
Copolymeren (EEA), Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA),
Polyamiden (PA), Polyestern (PES), Polyisobutylenen (PIB)
und Polyvinylbutyraten (PVB) sind erfindungsgemäß besonders
vorteilhaft einsetzbar.
Die Herstellung der elektronischen Bauelemente erfolgt in
einfacher und kostengünstiger Weise, indem auf die vorgese
hene Verbindungsstelle zwischen Bauelementechip und Gehäuse
eine definierte Menge Schmelzklebstoff aufgebracht und der
Bauelementechip nachfolgend positioniert und angedrückt
wird. Das so vorgefertigte Bauelement wird nachfolgend ab
gekühlt und einer weiteren Bearbeitung unterzogen. Nach Ab
schluß der Bearbeitung und Verschluß des Gehäuses des Bau
elementes erfolgt eine nochmalige Erwärmung des gesamten
elektronischen Bauelementes mindestens bis zum Erweichungs
punkt, so daß der Schmelzklebstoff erneut erweicht und bei
nachfolgender Abkühlung wieder erstarrt. Die
Verfahrensschritte sind problemlos in den Bauelementeher
stellungsprozeß integrierbar.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung resultiert daraus,
daß Auftragungsort und Auftragungsmenge des flüssigen Kleb
stoffes sehr genau definiert werden. Erreicht wird dies
durch die Verwendung von Düsen, wobei die Temperatur der
Düsen wesentlich höher ist als die Temperatur des flüssigen
Klebstoffes in dem Vorratstank.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert werden.
Der prinzipielle Aufbau eines gemäß der Erfindung herge
stellten elektronischen Bauelementes ist in Fig. 1 darge
stellt.
Das elektronische Bauelement besteht aus einem Gehäuse und
einem Bauelementechip (1), wobei zwischen der Unterseite
(1a) des Bauelementechips (1) und der Innenseite (2a) des
Gehäusebodens (2) eine Schicht (3) aus Schmelzklebstoff an
geordnet ist. Die Klebstoffschicht (3) ist im vorliegenden
Ausführungsbeispiel vollflächig ausgebildet. Für spezielle
Anwendungsfälle ist es ebenfalls möglich, die Schicht (3)
lediglich punktuell auszubilden. Das Gehäuse besteht im
vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Mehrschichtkera
mik, es sind jedoch ebenso Gehäuse aus Metall oder aus
Kunststoff verwendbar. Der Bauelementechip, im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ein SAW-Filter aus ST-Quarz, ist mit
dem Gehäuse (2) rein mechanisch über die Schicht (3) aus
Schmelzklebstoff verbunden. Die elektrischen Kontaktstellen
(5) des Bauelementechips (1) sind an der Oberseite (1b) des
Bauelementechips (1) angeordnet. Die Verbindung zu den
Bondstellen (6) am Gehäuseboden (2) wird mittels Bonddräh
ten (4) realisiert.
Nachfolgend soll eine Variante des Herstellungsverfahrens
näher beschrieben werden.
Der Schmelzklebstoff, welcher in Stangen oder als Granulat
zur Verfügung steht, wird in einem Tank, welcher zu einem
Drittel gefüllt ist, aufgeschmolzen. Die Vorrichtung ist
hinsichtlich Heiztemperatur und Förderdruck so ausgestal
tet, daß optimale Arbeitsbedingungen beim Auftragen des
flüssigen Klebstoffes bestehen. Der Klebstoff in dem Tank
wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf eine Tempera
tur von 140°C aufgeheizt, der Förderdruck im Tank beträgt
0,1 bar. Die Gehäuse werden in einem geeigneten Magazin
bzw. auf einer Trägerstreifeneinheit zum Auftropfen des
Klebstoffes bereitgestellt. Die Austrittsdüse für den
Schmelzklebstoff wird mittels einer Düsenheizung auf 220°C
erhitzt. Ist die dosierte Klebstoffmenge auf das Gehäuse
aufgetragen, wird der Bauelementechip aufgesetzt. Magazin
bzw. Träger werden einer temperaturgeregelten Wärmeplatte
zugeführt, so daß die Klebestelle auf die benötigte
Verarbeitungstemperatur gebracht wird. Ist die Temperatur
erreicht, wird der Chip durch eine Vorrichtung exakt
positioniert und angedrückt. Danach wird das Bauelement
abgekühlt und zur Bearbeitung den weiteren Arbeits
schritten zugeführt und schließlich durch eine entspre
chende Gehäusekappe bzw. einen Deckel verschlossen.
Die durch die Bearbeitung und durch den Verschluß des elek
tronischen Bauelementes entstandenen mechanischen Spannun
gen, die zur Beeinträchtigung des Bauelementes führen wür
den, werden dadurch ausgeglichen, daß nach den Bearbeitun
gen das Bauelement im verschlossenen Zustand nochmals einer
Erwärmung auf ca. 150°C zugeführt wird, so daß sich der
Schmelzklebstoff erneut erweicht und bei nachfolgender
Abkühlung wieder erstarrt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird
der Klebstoff nicht flüssig bereitgestellt, sondern ist vor
dem Bearbeitungsprozeß in eine Folie verarbeitet worden.
Diese dünne Folie befindet sich auf einem geeigneten Grund
material und wird kurz vor der Verarbeitung von diesem
Grundmaterial getrennt. Die notwendige Menge des Klebstof
fes wird von der Folie abgetrennt und an die Stelle des Ge
häuses eingebracht, auf der der Bauelementechip montiert
werden soll. Nach Erwärmen der Folie im Gehäuse wird der
Klebstoff verflüssigt und der Bauelementechip kann wie im
voranstehenden Ausführungsbeispiel eingelegt und weiter
verarbeitet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist es möglich, durch
Variationen der aufgezeigten Merkmale und Parameter weitere
Ausführungsformen zu realisieren, ohne den Rahmen der Er
findung zu verlassen.
Claims (16)
1. Elektronisches Bauelement, bestehend aus einem Bauele
mentechip und einem Gehäuse,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Unterseite (1a) des Bauelementechips (1)
und der Innenseite (2a) des Gehäusebodens (2) eine
Schicht (3) aus Schmelzklebstoff angeordnet ist.
2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schicht (3) vollflächig ausgebildet ist.
3. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schicht (3) punktuell ausgebildet ist.
4. Elektronisches Bauelement Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktstellen (5) des Bauelementechips (1) an der
Oberseite (1b) angeordnet sind und die Verbindung zu
den Bondstellen (6) am Gehäuseboden (2) mittels Bond
drähten (4) realisiert ist.
5. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse ein Mehrschichtkeramikgehäuse ist.
6. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Bauelementechip ein SAW-Filter aus ST-Quarz ist.
7. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmelzklebstoff eine Wärmestandfestigkeits
temperatur von mindestens 85°C aufweist.
8. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmelzklebstoff eine Verarbeitungstemperatur
zwischen 120°C und 240°C aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung elektronischer Bauelemente
welche aus einem Gehäuse und darin mittels Klebstoffs
befestigten Bauelementechips bestehen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - auf die vorgesehene Verbindungsstelle zwischen Baue lementechip und Gehäuse eine definierte Menge Schmelzklebstoff aufgebracht,
- - der Bauelementechip positioniert und angedrückt,
- - das so vorgefertigte Bauelement abgekühlt und der weiteren Bearbeitung unterzogen wird und
- - nach Abschluß der Bearbeitung und Verschluß des Ge häuses das Bauelement einer nochmaligen Erwärmung un terzogen wird, so daß sich der Schmelzklebstoff er neut erweicht und bei nachfolgender Abkühlung wieder erstarrt.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die definierte Menge Schmelzklebstoff auf die vorgese
hene Verbindungsstelle in flüssiger Form aufgebracht
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die definierte Menge Schmelzklebstoff auf die vorgese
hene Verbindungsstelle in fester Form aufgebracht und
nachfolgend erwärmt und damit verflüssigt wird.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 7
bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die vorgesehene Verbindungsstelle am Gehäuse bzw. Trä
ger vorgewärmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der feste Klebstoff in eine Folie eingebunden ist, wel
che sich auf einem Grundmaterial befindet und von die
sem kurz vor der Verarbeitung abgetrennt, an der Ver
bindungsstelle positioniert und verflüssigt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der flüssige Klebstoff der Verbindungsstelle aus einem
Vorratstank über mindestens eine Düse dosiert zugeführt
wird, wobei die Temperatur der Düse wesentlich höher
ist als die Temperatur des flüssigen Klebstoffes in dem
Vorratstank.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Schmelzklebstoff eingesetzt wird, der eine
Wärmestandfestigkeitstemperatur von mindestens 85°C
besitzt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüchen 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Schmelzklebstoff eingesetzt wird, der eine
Verarbeitungstemperatur zwischen 120°C und 240°C
besitzt.
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