DE60016542T2 - Verfahren und Geräte für die Unterfüllung von Halbleitersbauelementen - Google Patents

Verfahren und Geräte für die Unterfüllung von Halbleitersbauelementen Download PDF

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Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Flüssigkeitsabgabeverfahren und – vorrichtungen, welche in der Halbleiterverpackungsherstellung verwendet werden und, spezifischer, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterfüllen einer Halbleitervorrichtung, die auf einem Substrat befestigt ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Hersteller von Halbleiterchippackungen streben permanent danach, kleinere Chippackungen mit verbesserten Möglichkeiten zu entwickeln. Z.B. wurde die Flip-Chip-Technologie entwickelt als ein Ergebnis der Bewegung zu immer fortschreitender Miniaturisierung von elektronischen Schaltkreisen. Diese Technologie ist auch bekannt als direkte Chipbefestigung (direct chip attach) oder „DCA". Sie beinhaltet „Flip Chip"-Verbinden, worin ein flipchipintegrierter Schaltkreis (IC) elektrisch und mechanisch mit einem Substrat über Lotkugeln auf der Unterseite des Flip Chips verbunden wird, welche zugeordnet zu und ausgerichtet mit Lotfeldern auf dem Substrat sind.
  • Allgemein bezugnehmend zu den 1 – 3 ist es bekannt, dass eine Halbleiterform oder ein Flip Chip 10 mit einem Muster von Lotbuckeln oder -kugeln 12 auf einer Unterseite oder Schaltkreisseite davon versehen ist. Die Lotkugeln sind zugeordnet oder ausgerichtet mit Lotfeldern 14 auf einem PC-Board oder einem ähnlichem Substrat 16. Die Unterseite des Chips 10 wird auch als Bildseite des Chips bezeichnet. Flussmittel (nicht gezeigt) wird üblicherweise zwischen den Lotkugeln 12 und den Lotfeldern 14 bereitgestellt. Beim Erwärmen verflüssigen sich die Lotfelder 14 auf dem PC-Board oder Substrat 16 und verbinden sich physikalisch mit den Lotkugeln 12 auf der Unterseite des Chips 10. Die Lotkugeln 12 haben typischerweise einen hohen Schmelzpunkt und verflüssigen sich daher nicht. Diese Verbindung ist diagrammatisch in 2 durch das verformte Lot feld 14' dargestellt, welches mit einer Lotkugel 12 zusammenpasst. Dieses Verfahren vermeidet das Erfordernis des Drahtverbindens.
  • Ein spezielles, flüssiges Epoxid 18, (3) wird typischerweise verwendet, um die Unterseite des Chips vollständig zu füllen. Dies wird hierin als der „Unterfüll"-vorgang bezeichnet. Beim Aushärten bildet die sich ergebende Einkapselung eine nicht-hygroskopische Grenze, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit die elektrischen Zwischenverbindungen zwischen dem PC-Board 16 und dem Chip 10 kontaktiert und folglich korrodiert. Das Epoxid 18 dient auch dazu, die Verbindungen zwischen den verformten Lotfeldern 14' und den Lotkugeln 12 zu schützen durch Bereitstellen eines thermischen Spannungsausgleichs, d.h. durch Aufnehmen verschiedener Raten der thermischen Dehnung und Kontraktion.
  • Bezugnehmend zu 3 der Zeichnungen ist es, wenn der Unterfüllvorgang vollendet ist, wünschenswert, dass genug flüssiges Epoxid entlang der Kanten des Chips 10 abgelagert ist, um alle elektrischen Zwischenverbindungen voll einzukapseln und sodass eine Verfüllung 18a entlang der Seitenkanten des Chips 10 ausgebildet ist. Normalerweise fließt das flüssige Epoxid unter den Chip 10 als ein Ergebnis der Kapillarkraft aufgrund des schmalen Spalts zwischen der Unterseite des Chips 10 und der oberen Oberfläche des PC-Boards oder Substrats 16. Wenn der Oberflächenbereich des Chips größer wird und/oder der Spalt 15 zwischen dem Chip 10 und dem Substrat 16 kleiner wird, wird es schwieriger und zeitaufwendiger, alle elektrischen Verbindungen voll einzukapseln. Dies kann in einem unvollständigen Unterfüllen resultieren, worin Blasen 20 im Spalt 15 existieren können. Wenn solche Blasen vorhanden sind, können Korrosion und unerwünschte thermische Spannungen resultieren, was in herabgesetzten Eigenschaften oder frühem Versagen resultieren kann.
  • WO 96/09746 offenbart ein Verfahren zum Injizieren eines Unterfüllmaterials zwischen einem Substrat und einer Vorrichtung, indem das Unterfüllmaterial von einer Seite zu dem Spalt zwischen dem Substrat und der Vorrichtung aufgetragen wird und in diesen Spalt durch Kapillarkraft gezogen wird. 6 dieses Dokuments offenbart weiterhin ein Verfahren um Blasen aus dem Unterfüllmaterial zu entfernen, indem die gesamte Vorrichtung und das gesamte Substrat in einer evakuierte Kammer eingesetzt wird, welche gegen die Umgebung abgedichtet ist.
  • Ein alternatives Verfahren, um integrierte Schaltkreise einzukapseln, ist in WO 97/27624 offenbart. Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren, in dem ein abgedichteter Platz, umfassend die Vorrichtung selbst, den Spalt zwischen der Vorrichtung und dem Substrat und einen Raum um die Vorrichtung herum, erzeugt wird mittels einer Abdichtungsvorrichtung. Nachdem dieser Raum gegen die Umgebung abgedichtet wurde, wird ein Unterfüllmaterial in den Raum unter Hochdruck injiziert und folglich wird der Raum mit dem Unterfüllmaterial gefüllt, dadurch die Vorrichtung einkapselnd.
  • Die in D1 und D2 beschriebenen Verfahren neigen dazu, unhandlich zu sein und keinen exakten Unterfüllvorgang auszuführen, sondern die Vorrichtung zu einem bestimmten Ausmaß von allen Seiten einzukapseln. Daher erzeugen diese Verfahren zusätzliche Probleme wie z.B. eine verringerte Wärmedissipation von der Vorrichtung aufgrund der Einkapselung.
  • Es wäre daher wünschenswert, eine Art zum Unterfüllen des Spalts, der zwischen einem Flip Chip und einem Substrat ausgebildet ist, bereitzustellen und insbesondere für Anwendungen, welche größere Flip Chip-Geometrien und kleine Spalte beinhalten, wobei jegliche Blasen oder Räume, die zwischen dem Flip Chip und dem Substrat ungefüllt verbleiben, verhindert werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung überwindet die voranstehend beschriebenen und andere Defizite und Nachteile von bislang bekannten Unterfüllvorrichtungen und -verfahren.
  • Allgemein betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterfüllen eines Spalts zwischen einer mehrseitigen Halbleitervorrichtung und einem Substrat zum Einkapseln einer Vielzahl von dazwischen ausgebildeten elektrischen Verbindungen, wie entsprechend in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 beansprucht. Die Halbleitervorrichtung kann eine Flip Chip-Packung umfas sen, welche einen Flip Chip aufweist, der mit einem Substrat mit einer Vielzahl von elektrischen Verbindungen in dem Spalt zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des Flip Chips und des Substrats befestigt ist. Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Dichtung zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat ausgebildet, um den Spalt entlang mehrerer Seiten der Vorrichtung zu dichten, wobei der Spalt entlang wenigstens einer Seite der Vorrichtung unabgedichtet verbleibt, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt zu erlauben. Viskoses Unterfüllmaterial wird als ein länglicher Streifen über den einen Seite der Halbleitervorrichtung aufgetragen, entlang welcher der Spalt unabgedichtet ist. Hierauf folgend wird eine Druckdifferenz über den länglichen Streifens des Unterfüllmaterials erzeugt, um das Unterfüllmaterial in den Spalt zu ziehen und dadurch die dazwischen ausgebildeten, elektrischen Verbindungen einzukapseln. Das Unterfüllmaterial kann dann ausgehärtet werden, nachdem die elektrischen Zwischenverbindungen vollständig eingekapselt worden sind.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird ein Halteelement bereitgestellt, welches eine obere Wand und eine Vielzahl von Seitenwänden aufweist, die von der oberen Wand herabhängen, um eine Aufnahmekammer für die Vorrichtung zu definieren. Die Halbleitervorrichtung wird innerhalb der Aufnahmekammer für die Vorrichtung aufgenommen, sodass die obere Wand und die Seitenwände des Halteelements eine Dichtung zwischen der Vorrichtung und dem Substrat ausbilden, um den Spalt entlang mehrerer Seiten der Vorrichtung abzudichten, wobei der Spalt entlang der wenigstens einen Seite der Vorrichtung unabgedichtet verbleibt, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt zu erlauben. Eine Unterdruckquelle wird mit der Aufnahmekammer der Vorrichtung verbunden, benachbart zu einer der Seiten der Vorrichtung, entlang welcher der Spalt abgedichtet, die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite der Vorrichtung ist, entlang welcher der Spalt unabgedichtet ist. Die Unterdruckquelle erzeugt wenigstens ein teilweises Vakuum in der Aufnahmekammer der Vorrichtung, um das viskose Unterfüllmaterial in den Spalt zu ziehen und dadurch die Halbleitervorrichtungspackung einzukapseln.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fluiderfassungssensor bereitgestellt, der mit der Aufnahmekammer der Vorrichtung kommuniziert. Der Fluiderfassungssensor, wie ein Infrarotsensor, ist betreibbar, um das Vorhandensein von flüssigem Einkapselungsmaterial zu erfassen, wenn es sich über die eine Seite der Vorrichtung erstreckt, die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite der Vorrichtung ist, entlang welcher der Spalt unabgedichtet ist. Wenn das flüssige Einkapselungsmaterial durch den Infrarotsensor erfasst wird, wird die Aufbringung von Unterdruck zu der Aufnahmekammer der Vorrichtung beendet und die Aufnahmekammer der Vorrichtung wird dann zur Atmosphäre hin belüftet. Auf diese Weise wird der Spalt zwischen der mehrseitigen Halbleitervorrichtung und dem Substrat vollständig mit dem flüssigen Einkapselungsmaterial unterfüllt, um die Vielzahl der elektrischen Verbindungen einzukapseln, die zwischen der Vorrichtung und dem Substrat ausgebildet sind.
  • Aus der vorangehenden Zusammenfassung und der folgenden detaillierten Beschreibung wird erkannt werden, dass die Erfindung eine) einzigartiges) und wirksames) Verfahren und Vorrichtung zum Unterfüllen von Halbleitervorrichtungen, wie Flip Chips, bereitstellt. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft in Flip Chip-Anwendungen, in denen sehr schmale Spalte zwischen dem Flip Chip und dem Substrat ausgebildet sind oder in Anwendungen, welche verhältnismäßig große Flip Chips verwenden, die einen großen, zu unterfüllenden Raum aufweisen. In diesen Situationen können die Kapillarkräfte, auf die normalerweise zurückgegriffen wird, um das Unterfüllmaterial in den Spalt zu bewegen, nicht ausreichend sein, um die elektrischen Verbindungen vollständig einzukapseln und das wenigstens teilweise Vakuum, welches in der Aufnahmekammer der Vorrichtung erzeugt wird, stellt eine volle Einkapselung der Halbleitervorrichtungspackung sicher.
  • Die voranstehenden und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten ersichtlich gemacht werden aus den anhängen Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die anhängen Zeichnungen, welche inbegriffen sind und einen Teil dieser Beschreibung ausbilden, stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, und dienen zusammen mit einer allgemeinen Beschreibung der Erfindung, wie hierin zuvor ausgeführt, und der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, wie hierauf folgend ausgeführt, dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
  • 1 ist eine quergeschnittene Ansicht, welche schematisch einen Flip Chip und ein Substrat vor einem Verflüssigungsvorgang zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von Lotkugeln oder -bällen und Lotfeldern zeigt gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ist eine vergrößerte Teilansicht, welche die Zwischenverbindung von einem der verformten Lotfelder der 1 zeigt mit seiner entsprechenden Lotkugel nach Verflüssigung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 ist eine vergrößerte, quergeschnittene Teilansicht des Flip Chips und des Substrats der Figur nach einem Unterfüllvorgang, während dem Blasen zwischen dem Flip Chip und dem Substrat verbleiben;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Unterfüllen eines Spalts zwischen einer mehrseitigen Halbleitervorrichtung und einem Substrat;
  • 5 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, darstellend die Haltevorrichtung, die Halbleitervorrichtung und das Substrat während eines Unterfüllvorgangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 ist eine Ansicht gemäß 5, darstellend die Haltevorrichtung, die Halbleitervorrichtung und das Substrat nach einem Unterfüllvorgang gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Bezugnehmend zu den Figuren und insbesondere zu den 4–6 ist eine Halbleitervorrichtungspackung 30 in der Form eines Flip Chip-integrierten Schaltkreises (IC) 32 auf einem Substrat 34 befestigt, dargestellt. Der Fachmann wird erkennen, dass das Substrat 34 ein organisches oder keramisches Substratmaterial wie eine gedruckte Schaltung, ein Flip Chip Multichipmodul oder einen Flip Chip Träger umfassen kann. Der Flip Chip 32 ist elektrisch und mechanisch mit dem Substrat 34 über Lotkugeln oder -bälle 36 auf der Unterseite des Flip Chips 32 verbunden, welche zugeordnet oder ausgerichtet sind mit Lotfeldern 38 auf dem Substrat 34. Beim Erwärmen verflüssigen sich die Lotfelder auf dem Substrat und verbinden sich physikalisch mit den Lotkugeln 36 des Flip Chips 32, um eine mechanische und elektrische Verbindung dazwischen bereitzustellen. Mit dieser Anordnung wird ein Spalt 40 zwischen der Unterseite des Flip Chips 32 und der oberen Oberfläche 42 des Substrats 34 ausgebildet. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der Spalt 40, der zwischen dem Flip Chip 32 und dem Substrat 34 ausgebildet ist, etwa 60 micron oder weniger sein für die größeren Flip Chip Formgeometrien, welche heutzutage in der Halbleiterverpackungsherstellung angewendet werden.
  • Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine Halteanordnung 44 bereitgestellt, um den Spalt 40 zwischen dem Flip Chip 32 und dem Substrat 34 mit einem viskosen, flüssigen Epoxideinkapselungsmaterial oder Unterfüllmaterialmaterial 46 zu unterfüllen (5 und 6). Das flüssige Einkapselungs- oder Unterfüllmaterial 46 ist gedacht, um den Spalt 40 vollständig ohne jegliche Blasen zu unterfüllen. Zu diesem Zweck wird, gezeigt in den 4–6, ein Haltegehäuse 48 bereitgestellt, welches eine obere Wand 50, eine Lippenwand 52, gegenüberliegende Seitenwände 54a und eine Bogenseitenwand 54b aufweist, welche integral mit den gegenüberliegenden Seitenwänden 54a ist. Die Lippenwand 52, die gegenüberliegenden Seitenwände 54a und die Bogenseitenwand 54b hängen von der oberen Wand 50 herab und sind ausgebildet, sodass die Lippenwand 52 sich von der oberen Wand 50 bis zur oberen Oberfläche 56 des Flip Chips 32 erstreckt, während die Seitenwände 54a, 54b sich von der oberen Wand 50 zu im wesentlichen der oberen Oberfläche 42 des Substrats 34 erstrecken. Das Haltegehäuse 48 kann aus einem gefrästen Aluminium hergestellt sein, beispielsweise, und ist so ausgebildet, dass die obere Wand 50, die Lippenwand 52 und die Seitenwände 54a, 54b eine Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung ausbilden zum Aufnehmen einer Halbleitervorrichtungspackung, wie einer Flip Chip Packung 30, innerhalb der Kammer 58.
  • Bei Platzieren der Flip Chip Packung 30 innerhalb der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung sind die obere Wand 50 und die Seitenwände 54a, 54b des Haltege häuses 48 ausgebildet, um eine Dichtung zwischen dem Flip Chip 32 und dem Substrat 34 auszubilden, um den Spalt entlang mehrerer Seiten 60a und 60b des Flip Chips 32 zu dichten, wobei der Spalt 40 entlang wenigstens einer Seite 60c des Flip Chips 32 unabgedichtet verbleibet, um Fluidverbindung mit dem Spalt 40 zu erlauben. Die Lippenwand 52 ist ausgebildet, um eine Dichtung mit der oberen Oberfläche 56 des Flip Chips 32 benachbart zu der Seite 60c des Flip Chips 32 auszubilden, entlang welcher der Spalt 40 unabgedichtet ist. Es wird erkannt werden, dass die Konfiguration des Haltegehäuses 48 viele Formen annehmen kann und seine Konfiguration größtenteils abhängig von der Konfiguration der Halbleitervorrichtungspackung ist, welche zu unterfüllen ist.
  • Um die Dichtung des Haltegehäuses 48 mit dem Flip Chip 32 während eines Unterfüllvorgangs zu verbessern, beinhaltet das Gehäuse 48 einen ausgeformten Silikoneinsatz 62, welcher befestigt oder in anderer Weise verbunden ist mit einer inneren Oberfläche des Gehäuses 48 durch konventionelle Mittel, sodass der Einsatz 48 wenigstens teilweise die inneren Oberflächen der oberen Wand 50, der Lippenwand 52 und wenigstens der zwei gegenüberliegenden Seitenwände 54a des Gehäuses 48 bedeckt. Der geformte Silikoneinsatz 62 kann ausgebildet sein, um mit der oberen Oberfläche 56 des Flip Chips 32 zusammenzuwirken, ebenso wie wenigstens mit den zwei gegenüberliegenden Seiten 60a des Flip Chips 32, wenn das Haltegehäuse 48 positioniert ist, um den Flip Chip 32 innerhalb der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung aufzunehmen. Der geformte Einsatz 62 kann vertieft sein, wie allgemein mit 64 bezeichnet (4), um die Kontamination der oberen Oberfläche 56 des Flip Chips während eines Unterfüllvorgangs zu minimieren. Es wird erkannt werden, dass das Haltegehäuse 48 nicht mit den Seiten des Flip Chips 32 vollständig entlang ihrer entsprechenden Längen zusammenwirken muss, oder sogar überall, um den Spalt 40 zu dichten, wie entlang der Seite 60b. Folglich ist der Spalt 40, wenn die Seitenwand 54b des Haltegehäuses 48 nicht mit dem Flip Chip 32 entlang der Seite 60b zusammenwirkt, noch entlang der Seite 60b gedichtet.
  • Weiterhin bezugnehmend zu den 4–6 beinhaltet die Halteanordnung 44 weiterhin mehrere Anschlüsse 66a, 66b und 66c, welche mit der oberen Wand 50 des Haltegehäuses 48 verbunden sind und die mit einem Abschnitt 68 der Aufnahmekammer 58 für die Vorrichtung in Verbindung steht, der benachbart zur Seite 60b des Flip Chips 32 angeordnet ist. Wie im Detail weiter unten beschrieben wird, ist der Anschluss 66a ausgebildet, um wahlweise und alternativ mit einer Quelle eines Unterdrucks 70 und einer Belüftung zur Atmosphäre 72 durch ein geeignetes Ventil 74 verbunden zu werden. Der Anschluss 66b ist ausgebildet, um mit einem Fluiderfassungssensor 76 verbunden zu werden, während der Anschluss 66c ausgebildet ist, um mit einer Lichtquelle 78 verbunden zu werden. Jeder der Anschlüsse 66a, 66b und 66c ist vorzugsweise benachbart zur Seite 60b des Flip Chips 32 angeordnet, entlang welcher der Spalt 40 gedichtet ist, der gegenüberliegend zu der Seite 60c des Flip Chips 32 ist, entlang welcher der Spalt 40 unabgedichtet ist, obwohl andere Anordnungen eines oder mehrerer der Anschlüsse 66a, 66b und 66c möglich ist ohne von der Idee und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Während eines Unterfüllvorgangs gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind das Haltegehäuse 48 und die Flip Chip Packung 30 relativ zueinander solcherart positioniert, dass der Flip Chip 32 innerhalb der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung aufgenommen wird, wie im Detail zuvor beschrieben. In dieser Orientierung des Haltegehäuses 48 und des Flip Chips 32 wird eine Dichtung zwischen dem Flip Chip 32 und dem Substrat 34 ausgebildet, um den Spalt 40 entlang der Seiten 60a und 60b des Flip Chips 32 zu dichten, wobei der Spalt 40 unabgedichtet bleibt entlang der Seite 60c des Flip Chips 32, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt 40 zu erlauben. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der Flip Chip 32 und das Substrat 34 vor dem Unterfüllvorgang erwärmt werden. Als nächstes wird ein länglicher Streifen 80 (4 und 5) des flüssigen Einkapselungs- oder Unterfüllmaterial 46 von einem Unterfüllverteiler 82 (4) auf das Substrat 34 benachbart zur Seite 60c des Flip Chips 32 aufgetragen, entlang welcher der Spalt 40 unabgedichtet ist. Alternativ ist es denkbar, dass das flüssige Einkapselungsmaterial 46 unter Druck in den Spalt 40 benachbart zur Seite 60c des Flip Chips 32 injiziert wird, entlang welcher der Spalt 40 unabgedichtet ist. Der Unterfüllverteiler 82 kann jede Form annehmen, welche vollständig in der Technik bekannt sind zum Verteilen flüssigen Einkapselungs- oder Unterfüllmaterials in einem gewünschten Muster relativ zu dem Flip Chip 32.
  • Bei nahezu vollständiger Vollendung des Auftragszyklus durch den Verteiler 82, um den länglichen Streifen 80 des flüssigen Einkapselungsmaterials benachbart zur Seite 60c des Flip Chips 32 aufzutragen, entlang welcher der Spalt 40 unabgedichtet ist, wird eine Druckdifferenz dann über den Streifen 80 des Materials erzeugt durch Verbinden der Unterdruckquelle 70 mit der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung durch den Anschluss 66a und das Ventil 74. Auf diese Weise wird eine Längsseite des Streifens 80 dem Unterdruck ausgesetzt, während die gegenüberliegende Längsseite des Streifens 80 dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Der Unterdruck von der Quelle 70 wird auf die Seite 60b des Flip Chips 32 aufgebracht, entlang welcher der Spalt 40 gedichtet ist, die gegenüberliegend zur Seite 60c des Flip Chips 32 ist, entlang der der Spalt 40 unabgedichtet ist. Die über die Länge des Streifens 80 durch die Unterdruckquelle 70 erzeugte Druckdifferenz bewirkt, dass das flüssige Einkapselungs- oder Unterfüllmaterial in den Spalt 40 und in Richtung der Seite 60b des Flip Chips 32 gezogen wird, wie gezeigt in 5. Es wurde festgestellt, dass etwa fünf (5) PSI Druckdifferenz angemessen ist, um bewirken, dass das flüssige Einkapselungs- oder Unterfüllmaterial 46 vollständig in den Spalt 40 der größeren Flip Chip Packungen wandert, welche einen Spalt von etwa 60 micron haben, obwohl erkannt werden wird, dass die Druckdifferenz, die zur Einkapselung oder Unterfüllung notwendig ist, größtenteils abhängig ist von der Geometrie der Flip Chip Packungen und den Viskositätscharakteristika des flüssigen Einkapselungsmaterials, das verwendet wird.
  • In einem Aspekt der Erfindung ist der Sensor 76 ein Lichterfassungssensor, der mit dem Anschluss 66b solcherart verbunden ist, dass der Sensor 76 eine Sichtlinie in den Abschnitt 68 der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung aufweist. Eine Lichtquelle 78, wie eine faseroptische Lichtquelle, ist mit dem Anschluss 66c verbunden, um die obere Oberfläche 42 des Substrats 34 innerhalb des Abschnittes 68 zu beleuchten. Auf diese Weise ist der Lichterfassungssensor 76 betreibbar, um eine Änderung in der Oberflächenreflektivität des Substrats 34 zu erfassen, wie sie durch das Vorhandensein einer Füllung 84 (6) eines flüssigen Einkapselungs- oder Unterfüllmaterials verursacht werden kann, wenn es sich über die Seite 60b des Flip Chips 32 erstreckt. Wenn das Vorhandensein der Füllung 84 durch den Sensor 76 erfasst wird, dadurch anzeigend, dass die richtige Infiltration des flüssigen Einkapselungs- oder Unterfüllmaterials 46 in den Spalt 40 erreicht worden ist, kann das Aufbringen des Unterdrucks aus der Quelle 70 durch den Anschluss 66a beendet werden und der Anschluss 66a wird dann zur Atmosphäre durch das Ventil 74 belüftet. Natürlich wird erkannt werden, dass eine Vielzahl von Sensoren verwendet werden kann in der vorliegenden Erfindung zum Erfassen des Vorhandenseins der Füllung 84, ohne von der Idee und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Z.B. könnte ein Infrarot (IR) thermischer oder Bewegungssensor eingesetzt werden, um das Vorhandensein der Füllung 84 zu erfassen, dadurch anzeigend, dass ein richtiger Unterfüllvorgang erreicht worden ist. Hierauf folgend wird der Flip Chip 32 aus der Aufnahmekammer 58 der Vorrichtung entfernt, sodass die nächste Flip Chip Packung unterfüllt werden kann. Es wird erkannt werden, dass die unterfüllte Flip Chip Packung 30 dann zur weiteren Verarbeitung transportiert werden kann, um das flüssige Einkapselungsmaterial über konventionelle Mittel auszuhärten.
  • Während nur die Halteanordnung 44 gezeigt ist, wird erkannt werden, dass ein Haltekopf (nicht gezeigt), welcher eine Vielzahl von Halteanordnungen 45 aufweist, eingesetzt werden kann, um gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungspackungen 30 zu unterfüllen.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Unterfüllen eines Spaltes (40) zwischen einer mehrseitigen Halbleitervorrichtung (32) und einem Substrat (34) zum Einkapseln einer Vielzahl von dazwischen ausgebildeten elektrischen Verbindungen (36), mit den Schritten: Ausbilden einer Dichtung zwischen der Vorrichtung (36) und dem Substrat (34) zum Abdichten des Spaltes (40) entlang mehrerer Seiten (60a, 60b) der Vorrichtung (32), wobei der Spalt (40) entlang wenigstens einer Seite (60c) der Vorrichtung (32) unabgedichtet belassen wird, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt (40) zu erlauben; Auftragen eines länglichen Streifens (80) eines viskosen Unterfüllmaterials (46) entlang der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) entlang der der Spalt (40) unabgedichtet ist; und Erzeugen eines Druckunterschiedes über das Unterfüllmaterial (46), um das Unterfüllmaterial (46) in den Spalt (40) zu ziehen und dadurch die elektrischen Verbindungen (36) einzukapseln.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Druckunterschied durch Aufbringen wenigstens eines teilweisen Vakuums auf den Spalt (40) benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32), entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet ist, erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das teilweise Vakuum auf den Spalt (40) benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32) aufgebracht wird, entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet ist und die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) unabgedichtet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Erfassens des Vorhandenseins von dem Unterfüllmaterial (46) an einer vorbestimmten Stelle relativ zu der Vorrichtung (32) bei Vorhandensein des Druckunterschiedes in dem Spalt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die vorbestimmte Stelle benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32), entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet ist, angeordnet ist, die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung angeordnet ist, entlang derer der Spalt (40) unabgedichtet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Bereitstellen eines Halteelementes (48) mit einer Oberwand (50) und einer Vielzahl von Seitenwänden (52, 54a, 54b), welche abhängend von der Oberwand (50) sind und eine Vorrichtungsaufnahmekammer (58) ausbilden; Platzieren der Vorrichtung (32) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58), so dass die Oberwand (50) und die Seitenwände (52, 54a, 54b) des Halteelementes (48) eine Dichtung zwischen der Vorrichtung (32) und dem Substrat (34) ausbilden, um den Spalt (40) entlang mehrerer Seiten (60a, 60b) der Vorrichtung (32) abzudichten, wobei der Spalt (40) entlang wenigstens einer Seite (60c) der Vorrichtung (32) unabgedichtet belassen wird, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt (40) zu erlauben; und Erzeugen wenigstens eines teilweisen Vakuums in der Vorrichtungsaufnahmekammer (58), um das Unterfüllmaterial (46) in den Spalt (40) zu ziehen und dadurch die elektrischen Verbindungen (36) einzukapseln.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend den Schritt des Erfassens des Vorhandenseins von dem Unterfüllmaterial (46) an einer vorbestimmten Stelle relativ zu der Vorrichtung (32) unter der Anwesenheit des wenigstens teilweisen Vakuums in der Vorrichtungsaufnahmekammer (58).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, worin der Erfassungsschritt umfasst: Aussenden eines Lichtes innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58), um eine Oberfläche des Substrates (34) zu beleuchten; und Überwachen einer Änderung der Lichtreflektivität von der Substratoberfläche (34) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58), welche aus dem Vorhandensein des Unterfüllmaterials (46) an der vorbestimmten Stelle resultiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, worin die vorbestimmte Stelle benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32) ist, entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet ist und die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) unabgedichtet ist.
  10. Halterungsanordnung (44) zum Unterfüllen eines Spaltes (40) zwischen einer mehrseitigen Halbleitervorrichtung (32) und einem Substrat (34) zum Einkapseln einer Vielzahl von dazwischen ausgebildeten elektrischen Verbindungen (36), umfassend: ein Halteelement (48) mit einer Oberwand (50) und einer Vielzahl von Seitenwänden (52, 54a, 54b), die von der Oberwand (50) abhängen und eine Vorrichtungsaufnahmekammer (58) ausbilden, worin die Oberwand (50) und die Seitenwände (52, 54a, 54b) ausgebildet sind, bei Platzierung der Vorrichtung (32) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58) eine Dichtung zwischen der Vorrichtung (32) und dem Substrat (34) auszubilden, um den Spalt (40) entlang mehrerer Seiten (60a, 60b) der Vorrichtung abzudichten, wobei der Spalt entlang wenigstens einer Seite (60c) der Vorrichtung (32) unabgedichtet verbleibt, um eine Fluidverbindung mit dem Spalt (40) zu erlauben; und einen ersten Anschluss (66a), der an dem Halteelement (48) befestigt ist und der mit der Vorrichtungsaufnahmekammer (58) zur Verbindung mit einer wenigstens teilweisen Vakuumquelle (70) in Verbindung steht.
  11. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 10, worin der erste Anschluss (66a) der Oberwand (50) zugeordnet und benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet und die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) unabgedichtet ist bei Platzierung der Vorrichtung (32) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58).
  12. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen zweiten Anschluss (66b), der an dem Halteelement (48) befestigt ist und mit der Vorrichtungsaufnahmekammer (58) zur Verbindung mit einem Fluiderfassungssensors (76) in Verbindung steht.
  13. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 12, weiterhin umfassend einen Fluiderfassungssensor (76), der mit dem zweiten Anschluss (66b) verbunden ist.
  14. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 12, worin der zweite Anschluss (66b) der Oberwand (50) zugeordnet und benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet und die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt unabgedichtet ist bei Platzierung der Vorrichtung (32) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58).
  15. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen dritten Anschluss (66c), der an dem Halteelement (48) befestigt ist und mit der Vorrichtungsaufnahmekammer (58) zur Verbindung mit einer Lichtquelle (78) in Verbindung steht.
  16. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 15, weiterhin umfassend eine Lichtquelle (78), die mit dem dritten Anschluss (66c) verbunden ist.
  17. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 15, worin der dritte Anschluss (66c) der Oberwand (50) zugeordnet und benachbart zu einer der Seiten (60b) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) abgedichtet und die gegenüberliegend zu der wenigstens einen Seite (60c) der Vorrichtung (32) angeordnet ist, entlang welcher der Spalt (40) unabgedichtet ist bei Platzierung der Vorrichtung (32) innerhalb der Vorrichtungsaufnahmekammer (58).
  18. Halterungsanordnung (44) nach Anspruch 10, weiterhin umfassend ein Kunststoffelement (62), welches mit einer inneren Oberfläche des Halteelementes (48) zusammenwirkt.
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