DE69211668T2 - Vorrichtung zum Bonden - Google Patents

Vorrichtung zum Bonden

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktierungseinrichtung bzw. eine Bondvorrichtung zum Befestigen von Halbleiter-Mikrochips mit vielen, eng beabstandeten Elektroden (d. h. Buckeln) auf einem Verdrahtungssubstrats bzw. einer Leiterplatte unter einer hohen Dichte. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Kontaktierungseinrichtung zum Bonden solcher Halbleiterchips auf einer opaken Leiterplatte, die aus solchen Materialien, wie beispielsweise Silizium oder Keramik, gebildet sind, mittels demjenigen, was in der Halbleiterindustrie als "Facedown Bonding" ("Bonden mit der Vorderseite nach unten") bekannt ist.
  • Im Stand der Technik existiert ein Bondverfahren, das als MBB- (Mikro-Buckel- Bond-) Verfahren bekannt ist, bei dem ein Halbleiterchip, der auf seiner Unterfläche viele, eng beabstandete Buckel besitzt, auf einer Leiterplatte befestigt ist, die auf ihrer Oberseitenfläche Drähte bzw. Leiter besitzt, so daß ein Batch-Drahtlos-Bonden mittels eines Bondens mit der Vorderseite nach unten durchgeführt werden kann.
  • Fig. 5 stellt ein Gerät zum Bonden nach dem MBB-Verfahren dar. Dieses Gerät zum Bonden umfaßt eine Montageunterlage 2, eine Drückvorrichtung 4, eine Druckeinrichtung 5 und mehrere optische Fasern 6. Auf der Montageunterlage 2 ist eine Leiterplatte 1 aus solchen Materialien, wie Silizium oder Keramik, plaziert, wobei die Leiterplatte 1 Drähte auf ihrer Oberseitenfläche besitzt. Die Drückvorrichtung 4 wird dazu verwendet, gegen die Leiterplatte 1 einen Halbleiterchip 3 mit Erhebungen bzw. Buckeln 3a auf ihre Unterfläche zu drücken, wobei der Halbleiterchip 3 an seine Stelle auf die Leiterplatte 1 plaziert wird, die auf der Montageunterlage 2 plaziert wird. Die Druckeinrichtung 5 ist aberhalb der Drückvorrichtung 4 angeordnet und wird dazu verwendet, die Drückvorrichtung 4 nach unten zu drücken. Die optischen Fasern 6, die entlang der Drückvorrichtung 4 angeordnet sind, senden jeweilige Lichtstrahlen auf ein foto-aushärtendes Harz aus (d. h. das Harz, das bei Beaufschlagung von Licht härtet), das zwischen der Leiterplatte 1 und dem Halbleiterchip 3 zugeführt wird. Die Montageunterlage 2 ist mobil, was die Ausrichtung des Halbleiterchips 3 zu der Leiterplatte 1 beim Zusammenbonden dieser zwei Elemente erleichtert. Die Drückvorrichtung 4 besitzt einen Halter 7 und einen Drückchip 8. Der Drückchip 8 ist aus Hartmetall, Keramik, oder ähnlichen Materialien hergestellt und ist an der Unterfläche das Halters 7 verbunden. Die Oberflächenseite des Halters 7, die mit dem Bezugszeichen 7a bezeichnet ist, ist mit der Druckeinrichtung 5 verbunden.
  • Fig. 6 stellt dar, wie ein Gerät zum Bonden den Halbleiterchip 3 auf der Leiterplatte 1 befestigt.
  • Wie in Fig. 6a dargestellt ist, wird die Leiterplatte 1, mit ihrer Oberseitenfläche nach oben, auf der Montageunterlage 2 plaziert. Dann wird die Oberseitenfläche der Leiterplatte 1 mit einem foto-härtenden Harz 9 beschichtet, das die Eigenschaft einer Isolation besitzt. Der Draht 1a ist aus solchen Materialien wie Cr, Au, Al, Cu oder ähnlichen Materialien. Der Buckel 3a auf der anderen Seite ist aus solchen Materialien wie Au, Al, Cu oder ähnlichen Materialien. Für das foto-härtende Harz 9 können solche Materialien, wie unter ultravioletten Strahlen härtendes Epoxidharz, Siliziumharz, Acrylharz oder ähnliche Materialien, eingesetzt werden.
  • Wie in Fig. 6b dargestellt ist, wird der Halbleiterchip 3 an seiner Stelle auf die Leiterplatte 1 gesetzt, wobei der Buckel 3a des Halbleiterchips 3 zu dem Draht 1a der Leiterplatte 1 ebenso wie zu dem foto-härtenden Harz 9, das zwischen dem Halbleiterchip 3 und der Leiterplatte 1 zwischengefügt ist, ausgerichtet ist.
  • Wie in Fig. 6c dargestellt ist, bewirkt die absinkende Bewegung der Druckeinrichtung 5, daß die Drückvorrichtung 4 den Halbleiterchip 3 nach unten drückt, wodurch der Halbleiterchip 3 gegen die Leiterplatte 1 gedrückt wird. Das foto-härtende Harz 9, das zwischen dem Buckel 3a und dem Draht 1a liegt, wird deshalb zwischen dem Buckel 3a und dem Draht 1a heraus extrudiert. Als Folge wird der Buckel 3a in einen elektrischen Kontakt mit dem Draht 1a gebracht.
  • Danach senden die optischen Fasern 6 gleichzeitig jeweilige ultraviolette Strahlen auf das foto-härtende Harz 9, wobei der Halbleiterchip 3 auf die Leiterplatte 1 gedrückt wird, wodurch das foto-härtende Harz 9 unter Beaufschlagung der ultravioletten Strahlen härtet. Anders ausgedrückt treten, während eine Reflexion und Streuung zwischen der Unterfläche des Halbleiterchips 3 und der Oberfläche der Leiterplatte 1 vorgenommen wird, die ultravioletten Strahlen in das foto-härtende Harz 9 ein, um es zu härten.
  • Die mehreren optischen Fasern 6 sind um die Drückvorrichtung 4 herum vorgesehen, wobei der Grund dafür derjenige ist, daß das foto-härtende Harz 9 um den Halbleiterchip 3 herum nicht gleichzeitig durch nur eine optische Faser gehärtet werden kann. Wenn die optische Faser 9 außenseitig jeder Seite des Halbleiterchips 3 angeordnet werden soll, erfordert dies vier optische Fasern. Wenn die optische Faser 9 außenseitig jeder Seite und Ecke des Halbleiterchips 3 angeordnet werden soll, erfordert dies acht optische Fasern.
  • Wie in Fig. 6d dargestellt ist, hat sich die Druckeinrichtung 5 von oberhalb des Halbleiterchips 3 weg bewegt.
  • Der Halbleiterchip 3 wird nun fest an der Leiterplatte 1 fixiert und der Buckel 3a des Halbleiterchips 3 wird in elektrischen Kontakt mit dem Draht 1a der Leiterplatte 1 aufgrund einer Schrumpfkraft des foto-härtenden Harzes 9 gebracht.
  • Wie in Fig. 7a dargestellt ist, ist, wenn dort ein großer Raum (d. h. die Breite W1) zwischen einem Halbleiterchip 3A, der mit der Drückvorrichtung 4 gedrückt werden soll, und dessen benachbartem Halbleiterchip 3B vorhanden ist, die optische Faser 6 in der Lage, ultraviolette Strahlen über einen solchen großen Raum auf das fotohärtende Harz 9 zu senden. Ein Kippwinkel e, der zwischen einem ultravioletten Strahl, der von der optischen Faser 6 emittiert wird, und einer Seitenfläche des Halbleiterchips 3A gebildet ist, wird basierend auf der Effektivität der Härtung des foto-härtenden Harzes 9 bestimmt (Fig. 7a).
  • Wie in Fig. 7b dargestellt ist, werden, wenn der Halbleiterchip 3A und der benachbarte Halbleiterchip 3B in dichter Nähe zueinander befestigt werden, das bedeutet, wenn dort ein enger Raum (die Breite W2) zwischen diesen zwei Halbleiterchips vorhanden ist, einige ultraviolette Strahlen, die von der optischen Faser 6 abgegeben werden, aufgrund des Vorhandenseins des benachbarten Halbleiterchips 3B beeinflußt. Dies stellt ein Problem dahingehend dar, daß die Effektivität der Strahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz 9, das um den Halbleiterchip 3A herum liegt, abnimmt.
  • Wie in Fig. 7c dargestellt ist, wird einer Drückfläche 8a (d. h. die Unterfläche des Drückchips 8) allgemein eine leicht größere Fläche verglichen mit dem Halbleiterchip 3 gegeben, so daß gerade, obwohl die relativen Positionen der Drückvorrichtung 4 und des Halbleiterchips 3 abweichen, die Drückfläche 8a des Drückchips 8 so arbeiten kann, um gleichmäßig den Halbleiter 3 zu drücken. Dies stellt allerdings ein anderes Problem dahingehend dar, daß einige ultraviolette Strahlen, die von der optischen Faser 6 abgegeben werden, durch die Drückfläche 8a beeinflußt werden, deren Fläche größer als diejenige des Halbleiterchips 3 ist. Dies führt zu einer Erniedrigung der Effektivität der Strahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz 9.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vorgenommen, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Gemäß der Erfindung wird ein Drückchip aus lichtstrahldurchlässigem Material gebildet, durch das Lichtstrahlen hindurchführen können. Heraustretende Lichtstrahlen, die von der optischen Faser abgegeben werden, sind so gerichtet, daß sie auf die Oberseitenfläche des Drückchips einfallen, um dadurch in den Drückchip einzutreten, und werden von den Seitenflächen des Drückchips reflektiert. Dann werden solche Lichtstrahlen von der Unterfläche des Drückchips auf das foto-härtende Harz herausgeschickt.
  • Die Erfindung offenbart eine Kontaktierungseinrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, trifft gemäß der Erfindung ein Lichtstrahl zum Härten des foto-härtenden Harzes auf die Einfallsfläche des Drückchips auf und tritt darin ein, wird von der reflektiven Fläche auf die Drückfläche reflektiert und wird aus der Drückfläche abgegeben. Als eine Folge wird der Lichtstrahl diagonal heraus auf das foto-härtende Harz geschickt. Mit dieser Anordnung erreichen, gerade obwohl dort ein enger Raum zwischen einem Halbleiterchip und seinem benachbarten Halbleiterchip vorhanden ist, das bedeutet, sie sind unter einer hohen Dichte befestigt, die Lichtstrahlen positiv das foto-härtende Harz. Dies verhindert, daß die Effektivität der Bestrahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz herabgesetzt wird.
  • Zusätzlich können, da die Lichtstrahlen zum Härten des foto-härtenden Harzes von der Drückoberfläche des Drückchips eines lichtstrahldurchlässigen Materials emittiert werden, die Lichtstrahlen ihren Weg zu dem foto-härtenden Harz ohne irgendwelche Hindernisse vornehmen, während andererseits die Lichtstrahlen gemäß der Technik nach dem Stand der Technik aufgrund des konventionellen Drückchips, der aus einem für Lichtstrahlen nicht durchlässigen Material hergestellt ist, beeinflußt werden. Demzufolge wird die Effektivität der Bestrahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz nicht bei der vorliegenden Erfindung erniedrigt werden.
  • Die Drückfläche des Drückchips ist größer als diejenige des Halbleiterchips, ohne nachteilige Effekte zu erleiden, da der Drückchip nicht länger den Weg der Lichtstrahlen blockiert. Dies ermöglicht, daß die Drückfläche des Drückchips positiv den Halbleiterchip drückt, gerade obwohl die relativen Positionen des Drückchips und des Halbleiterchips abweichen.
  • Weiterhin bewirkt, wenn ein Winkel, der zwischen der Drückfläche und jeder reflektiven Fläche des Drückchips gebildet ist, stumpf gestaltet wird, dies, daß ein Lichtstrahl, der von der Lichtzuführeinrichtung abgegeben wird, auf die Einfallsfläche des Drückchips unter einem rechten Winkel fällt. Dies führt zu einer Vereinfachung der Anordnung der Lichtzuführeinrichtung.
  • Ein Lichtstrahl der auf die Einfallsfläche des Drückchips auffallt, tritt in den Drückchip ein und wird vollständig von der reflektiven Fläche auf die Drückfläche reflektiert, wenn die Einfallsfläche und die Drückfläche des Drückchips in einer parallelen Beziehung zueinander stehen und wenn die Relation von sin α > n&sub2;/n&sub1; gilt, wobei α der Winkel ist, der zwischen der Drückfläche und den reflektiven Flächen des Drückchips gebildet ist, n&sub1; der Brechungsindex des Lichts relativ zu dem lichtstrahldurchlässigen Material, aus dem der Drückchip hergestellt ist, ist, und n&sub2; der Brechungsindex des Lichts relativ zu einer Schicht außenseitig des Drückchips ist. Dies verbessert der Effektivität der Bestrahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz.
  • Jeder Lichtstrahl, der auf die Einfallsfläche des Drückchips auffällt, tritt innenseitig ein und wird von der reflektiven Fläche reflektiert, erreicht die Drückfläche, wenn eine Seite der Drückfläche des Drückchips länger als eine Seite des Halbleiterchips um eine vorgegebene Länge ist, wenn die anderen Seiten der Drückfläche länger als die anderen Seiten des Halbleiterchips um den vorstehend angegebenen, vorgegebenen Wert jeweils sind, und wenn die Beziehung L ≥ 2t/tan β gilt (L: der vorgegebene Wert; t: die Dicke des Halbleiterchips; und β: der Winkel, der zwischen der Drückfläche und einem austretenden Lichtstrahl, der von der Drückfläche emittiert wird, gebildet ist). Dies verbessert auch die Effektivität der Bestrahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz.
  • Es ist bevorzugt, daß die Lichtzuführeinrichtung ultraviolette Strahlen abgibt, daß das lichtstrahldurchlässige Material ein für ultraviolette Strahlung durchlässiges Material, wie beispielsweise Quarzglas, ist.
  • Wenn die Lichtzuführeinrichtung optische Fasern aufweist, erleichtert dies die Zuführung von Lichtstrahlen.
  • Der Halter ist mit Bereichen versehen, die vier Durchgänge in einer quadratischen Formation definieren. Die entsprechenden optischen Fasern sind in die Durchgänge eingesetzt und geben jeweilige Lichtstrahlen ab, was eine gleichförmige Härtung des foto-härtenden Harzes hervorruft, das zwischen dem Halbleiterchip und der Leiterplatte liegt.
  • Wenn die optische Faser horizontal mobil ist, erleichtert dies die Korrektur der Lichtstrahlen emittierenden Position der optischen Faser, wenn ein Fehler auftritt.
  • Wenn die optische Faser vertikal mobil ist, kann die einfallende Effektivität der Lichtstrahlen, die von der optischen Faser abgegeben werden, auf die Einfallsfläche des Drückchips eingestellt werden.
  • Fig. 1 stellt im Querschnitt den Aufbau eine Kontaktierungseinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, die geometrische Dimensionen einer Drückfläche der Kontaktierungseinrichtung der Erfindung darstellt.
  • Fig. 3 stellt im Querschnitt dar, wie die Kontaktierungseinrichtung der Erfindung einen Halbleiterchip auf einer Leiterplatte befestigt.
  • Fig. 4 stellt die Anordnungsbeziehung einer Drückfläche und eines Drückchips gegenüber einem Halbleiterchip dar.
  • Fig. 5 stellt im Querschnitt den Aufbau einer Kontaktierungseinrichtung nach dem Stand der Technik dar.
  • Fig. 6 stellt im Querschnitt dar, wie die Kontaktierungseinrichtung nach dem Stand der Technik einen Halbleiterchip auf einer Leiterplatte befestigt.
  • Fig. 7 stellt im Querschnitt dar, wie eine Kontaktierungseinrichtung nach dem Stand der Technik Probleme beim Befestigen eines Halbleiterchips auf einer Leiterplatte verursacht.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Eine Kontaktierungseinrichtung gemäß der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine Montageunterlage 2, eine Drückvorrichtung 4 und ein Druckelement 5 auf. Auf der Montageunterlage 2 plaziert ist eine Leiterplatte bzw. ein Verdrahtungssubstrat 1 aus solchen Materialien wie Silizium oder Keramik. Die Leiterplatte 1 besitzt auf ihrer Oberseitenfläche Drähte bzw. Leiter. Die Drückvorrichtung 4 wird dazu verwendet, gegen die Leiterplatte 1 einen Halbleiterchip 3 mit Buckeln 3a auf seiner Unterfläche zu drücken, wobei der Halbleiterchip 3 auf seinem Platz auf der Leiterplatte 1 aufgesetzt ist, die auf der Montageunterlage 2 plaziert ist. Die Druckeinrichtung 5 ist oberhalb der Drückvorrichtung 4 angeordnet und drückt die Drückvorrichtung 4 nach unten. Die Montageunterlage 2 besitzt eine flache Plazierungsfläche 2a, auf der die Leiterplatte 1 plaziert ist, und ist horizontal mobil, um es dadurch möglich zu machen, die Leiterplatte 1, die auf der Plazierungsfläche 2a plaziert ist, zu dem Halbleiterchip 3 beim Bonden dieser zwei Elemente zusammen auszurichten.
  • Die Drückvorrichtung 4 weist einen Halter 7, der an der Unterfläche der Druckeinrichtung 5 befestigt ist und eine rechtwinklige Unterfläche besitzt, und einen Drückchip 8 aus lichtstrahldurchlässigem Material, der an der Unterfläche des Halters 7 mit Klebemitteln fest befestigt ist, auf.
  • In dem Halter 7 vorgesehen sind Bereiche, die vier Durchgänge 10 in einer quadratischen Formation definieren. Jeder der vier Durchgänge 10 läuft vertikal durch den Halter 7 und entsprechende vier optische Fasern 6, die als Lichtzuführeinrichtung zum Abgeben von ultravioletten Strahlen dienen, sind von oben nach unten in diese vier Durchgänge 10 eingesetzt.
  • Der Drückchip 8 aus solchen für ultraviolette Strahlen durchlässigen Materialien, wie Quarzglas, ist aus einem Pyramidenkegelstumpf gebildet. Der Drückchip 8 besitzt eine Einfallsfläche 8b, die eine flache, rechtwinklige Oberseitenfläche ist, auf die Lichtstrahlen, die von den optischen Fasern 6 abgegeben werden, einfallen, eine Drückfläche 8a, die eine flache, rechtwinklige Unterfläche parallel zu der Einfallsfläche 8b ist, und reflektive Flächen 8c, die flache Seitenflächen sind, so daß Lichtstrahlen, die auf die Einfallsfläche 8b einfallen und innenseitig eintreten, von den reflektiven Flächen auf die Drückfläche 8a reflektiert werden. Die Seiten der Drückfläche 8a sind länger als die entsprechenden Seiten des Halbleiterchips 3.
  • Um zusammenzufassen sind die austretenden Lichtstrahlen, die von den optischen Fasern 6 abgegeben werden, auf die Einfallsfläche 8b des Drückchips 8 einfallend, wodurch sie in die Innenseite eintreten. Dann werden die Lichtstrahlen von den jeweiligen reflektiven Flächen 8c auf die Drückfläche 8a reflektiert und werden von der Drückfläche 8a so abgegeben, daß die Seitenflächen des Halbleiterchips 3 mit den Lichtstrahlen bestrahlt werden. Die Vorsehung von vier Durchgängen 10 in dem Halter 7, die in einer quadratischen Formation angeordnet sind, macht es für die Seitenflächen des Halbleiterchips 3 möglich, daß sie mit Lichtstrahlen zur gleichen Zeit bestrahlt werden.
  • Ein Winkel α, der zwischen der Drückfläche 8a und jeder reflektiven Fläche 8c des Drückchips 8 gebildet ist, ist stumpf, und die Relation von sin α > n&sub2;/n&sub1; gilt, wobei n&sub1; der Brechungsindex für Licht relativ zu dem lichtstrahldurchlässigen Material ist, aus dem der Drückchip 8 hergestellt ist, und n&sub2; der Brechungsindex für Licht relativ zu einer Schicht außenseitig des Drückchips 8 ist. Ein Lichtstrahl, der auf die Einfallsfläche 8b des Drückchips 8 an einem Punkt A fällt und innenseitig eintritt, wird von der reflektiven Fläche 8c an einem Punkt B auf der Drückfläche 8c ohne durch die reflektive Fläche 8c hindurchzudringen, reflektiert. Dies ermöglicht jedem Lichtstrahl, daß er auf die Einfallsfläche 8b des Drückchips 8 auftrifft und innenseitig so eintritt, daß er vollständig von der reflektiven Fläche 8c reflektiert wird, was dazu führt, daß die Effektivität der Strahlung relativ zu dem foto-härtenden Harz gut ist. Wenn der Drückchip 8 aus Quarzglas besteht, n&sub1; = 1,5, und wenn die Schicht außenseitig des Drückchips Luft ist, n&sub2; = 1,0; dann sollte der Winkel α innerhalb des Bereichs von 138,3º bis herunter zu 90º eingestellt werden.
  • Wie in Fig. 2a dargestellt ist, ist eine Seite der Drückfläche 8a des Drückchips 8 länger als eine entsprechende Seite des Halbleiterchips 3 um eine gegebene Länge L und die anderen Seiten der Drückfläche 8a sind länger als die anderen entsprechenden Seiten des Halbleiterchips 3 um eine gegebene Länge L jeweils. Mit dieser Anordnung werden Lichtstrahlen von den reflektiven Flächen 8c auf die Drückfläche 8a reflektiert und werden von der Drückfläche 8a außenseitig des Halbleiterchips 3 emittiert, wobei keine Lichtstrahlen von der Oberseitenfläche des Halbleiterchips 3 reflektiert werden. Wenn, wie in Fig. 2a dargestellt ist, die Größe der Drückfläche 8a des Drückchips 8 derjenigen des Halbleiterchips 3 entspricht, werden die Lichtstrahlen, die von den reflektiven Flächen 8c des Drückchips 8 reflektiert sind, von der Oberseitenfläche des Halbleiterchips 3 reflektiert. Demzufolge werden Lichtstrahlen nicht von der Drückfläche 8a emittiert.
  • Es wird nun Bezug auf Fig. 3 genommen, die darstellt, wie die Kontaktierungseinrichtung gemäß der Erfindung den Halbleiterchip 3 auf der Leiterplatte 1 befestigt.
  • Wie in Fig. 3a dargestellt ist, wird die Leiterplatte 1 aus solchen Materialien, wie Silizium oder Keramik, die auf ihrer Oberseitenfläche Drähte 1a besitzt, auf der Plazierfläche 2a der Montageunterlage 2 plaziert. Der Draht 1a ist aus Au, Cu, Al oder ähnlichen Materialien und besitzt eine Dicke von ungefähr 0,1 µ bis 35 µm. Danach wird die Oberseitenfläche der Leiterplatte 1 mit einem foto-härtenden Harz 9 beschichtet. Das foto-härtende Harz 9 kann aus Epoxidharz, Siliziumharz, Acrylharz oder ähnlichen Materialien mit einem Grad einer Viskosität, die von 1000 cp bis 5000 cp reicht, gebildet sein.
  • Wie in Fig. 3b dargestellt ist, wird der Buckel 3a des Halbleiterchips 3 zu dem Draht 1a der Leiterplatte 1 ausgerichtet, bevor der Halbleiterchip 3 auf der Leiterplatte 1 plaziert wird.
  • Wie in Fig. 3c dargestellt ist, wird der Halbleiterchip 3 mit der Drückfläche 8a des Drückchips 3 so gedrückt, daß der Halbleiterchip 3 auf die Leiterplatte 1 gepreßt wird. Als Folge hiervon wird das foto-härtende Harz 9, das zwischen dem Buckel 3a und dem Draht 1a liegt, zwischen dem Buckel 3a und dem Draht 1a heraus extrudiert. Demzufolge wird der Buckel 3a in elektrischem Kontakt mit dem Draht 1a gebracht. Eine Drückkraft, die durch den Drückchip 8 auf den Halbleiterchip 3 aufgebracht wird, um zu drücken, beträgt 10 g bis 50 g pro Buckel. Dann geben, mit dem Halbleiterchip 3 gegen die Leiterplatte 1 gepreßt die optischen Fasern 6 jeweilige ultraviolette Strahlen auf das foto-härtende Harz 9 ab.
  • Nachfolgend wird nun beschreiben, wie ein ultravioletter Strahl, der von der optischen Faser 6 abgegeben wird, das foto-härtende Harz 9 erreicht, um es zu härten.
  • Ein heraustretender, ultravioletter Strahl, der von der optischen Faser 6 abgegeben ist, fällt auf die Einfallsfläche 8b des Drückchips 8 an einem Punkt A unter einem rechten Winkel zu der Einfallsfläche 8b auf, läuft in den Drückchip 8 hinein und wird vollständig von der reflektiven Fläche 8c an einem Punkt B reflektiert. Danach wird der ultraviolette Strahl von der Drückfläche 8a an einem Punkt C unter einem Austrittswinkel von β zu der Drückfläche 8a emittiert. Zwischen dem Winkel α, der zwischen der Drückfläche 8a und der reflektiven Fläche 8c des Drückchips 8 gebildet ist, und dem Austrittswinkel β besteht eine Beziehung durch die Brechungsgesetze von Snell: sin(90º - β) = (n&sub1;/n&sub2; · sin(2 α- 180º)), wobei n&sub1; der Brechungsindex für Licht relativ zu dem lichtstrahldurchlässigen Material ist, das den Drückchip 8 herstellt, und n&sub2; der Brechungsindex für Licht relativ zu der Schicht außenseitig des Drückchips 8 ist.
  • Der ultraviolette Strahl, der so von der Drückfläche 8a emittiert ist, fällt auf das fotohärtende Harz 9, das zwischen dem Halbleiterchip 3 und der Leiterplatte 1 liegt, wodurch das foto-härtende Harz 9 gehärtet wird. Die vier optischen Fasern 6, die in die vier Durchgänge 10 in dem Halter 7 eingesetzt sind, geben gleichzeitig jeweilige ultraviolette Strahlen ab, so daß solche ultravioletten Strahlen gleichzeitig von der Drückfläche 8a emittiert werden. Als Folge wird das foto-härtende Harz 9, das entlang den Seitenflächen des Halbleiterchips 3 liegt gleichzeitig gehärtet.
  • Wie in Fig. 3d dargestellt ist, wird der Drückchip 8 von über dem Halbleiterchip 3 weg bewegt. Der Halbleiterchip 3 ist nun fest an der Leiterplatte 1 befestigt und der Buckel 3a des Halbleiterchips 3 richtet einen elektrischen Kontakt mit dem Draht 1a der Leiterplatte 1 aufgrund einer Schrumpfkraft des foto-härtenden Harzes 9 ein.
  • Die Relation zwischen der Größe der Drückfläche 8a des Drückchips 8 und der Größe des Halbleiterchips 3 wird nun nachfolgend beschrieben. Wie in Fig. 3c dargestellt ist, gilt, wenn ein ultravioletter Strahl, der von der Drückfläche 8a an einem Punkt C emittiert wird, auf das foto-härtende Harz 9 an einem Punkt D einfallend ist, die Beziehung von tan β = ED/CE, wobei E das Ende der Oberseitenfläche des Halbleiterchips 3 ist. Mit anderen Worten wird, wenn die Differenz zwischen der Länge einer Seite der Drückfläche 8a und der Länge einer entsprechenden Seite des Halbleiterchips 3 L ist, wenn die Differenzen zwischen den Längen der anderen Seiten der Drückfläche 8ä und den Längen der anderen entsprechenden Seiten des Halbleiterchips 3 in ähnlicher Weise L jeweils sind und wenn die Dicke des Halbleiterchips 3 t ist, die Beziehung zwischen L, t und β so erforderlich, daß sie L≥2t/tan β ist.
  • Beim Drücken des Halbleiterchips 3 mit dem Drückchip 8 werden, wie in Fig. 4a dargestellt ist, die relativen Positionen des Drückchips 8 und des Halbleiterchips 3 im wesentlichen so angeordnet, daß die Seiten des ersteren parallel zu den entsprechenden Seiten des letzteren jeweils laufen. Allerdings kann eine unterschiedliche Anordnungsvariation gegenüber dem Vorstehenden eingesetzt werden, wobei jede Seite der Drückfläche 8a unter einem Winkel von 45º zu jeder Seite des Halbleiterchips 3 angeordnet wird, wie in Fig. 4b dargestellt ist. Mit dieser Anordnung wird die Härtungszeit für die Härtung des foto-härtenden Harzes 9 auf die Hälfte reduziert, da das foto-härtende Harz 9, das entlang den Seitenflächen des Halbleiters 3 liegt, mit Lichtstrahlen aus zwei Richtungen bestrahlt wird.

Claims (10)

1. Kontaktierungseinrichtung, umfassend:
eine Montageunterlage (2) , auf der eine Leiterplatte (1) mit Leiterbahnen auf ihrer Oberfläche angeordnet ist;
eine Drückvorrichtung (4) zum Drücken eines Halbleiterchips (3) mit Buckelelektroden (3a) an seiner Unterfläche gegen die Leiterplatte (1), wobei der Halbleiterchip bezüglich der Leiterplatte (1) ausgerichtet ist, die auf der Montageunterlage angeordnet ist;
eine Druckeinrichtung (5) zum Niederdrücken der Drückvorrichtung (4); und
eine Lichtzuführeinrichtung (6) zum Aussenden eines Lichtstrahls auf ein foto-aushärtendes Harz, welches eine Isoliereigenschaft besitzt, wobei das foto-aushärtende Harz zwischen der Leiterplatte (1) und dem Halbleiterchip (3) vorgesehen ist;
worin:
die Drückvorrichtung (4) einen Drückchip aus einem lichtstrahldurchlässigen Material und einen Halter (7) zum Halten des Drückchips aufweist;
der Halter (7) einen Bereich aufweist, der einen Durchgang definiert, durch den der Lichtstrahl, welcher von der Lichtzuführeinrichtung (6) zugeführt wird, vertikal durchtritt;
die Oberfläche des Drückchips eine flache Einfallfläche (8b) ist, durch die der Lichtstrahl, welcher durch den Durchgang (10) übertragen worden ist, einfällt; wobei die Unterfläche des Drückchips eine flache Drückfläche (8a) aufweist, die eine Größe besitzt, die größer als diejenige des Halbleiterchips (3) ist zum Drücken des Halbleiterchips (3) gegen die Leiterplatte (1); und die Seitenflächen (8c) des Drückchips (8) reflektierende Flächen sind, so daß der Lichtstrahl, der durch die Einfallfläche (8b) eingefallen ist und in den Drückchip eintritt von einer der reflektierenden Flächen (8c) auf die Drückfläche reflektiert wird; und
die Lichtzuführeinrichtung (6) das foto-aushärtende Harz härtet durch Aussenden eines Lichtstrahls, welcher auf die Einfallsfläche (8b) des Drückchips (8) fällt, in den Drückchip eintritt, aus der Drückfläche (8a) austritt und das foto-aushärtende Harz erreicht.
2. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1, worin ein zwischen der Drückfläche (8a) und den reflektierenden Flächen (8c) des Drückchips (8) geformter Winkel (α) ein stumpfer Winkel ist.
3. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 2, worin die Einfallsfläche (8b) und die Drückfläche (8a) des Drückchips (8) parallel zueinander sind und zwischen dem Winkel (α), der zwischen der Drückfläche (8a) und den reflektierenden Flächen (8c) des Drückchips gebildet ist, dem Lichtbrechungsindex (n&sub1;) relativ zum lichtstrahlendurchlässigen Material, aus dem der Drückchip (8) besteht und dem Lichtbrechungsindex (n&sub2;) relativ zu einer Fläche außerhalb des Drückchips (8) die Beziehung sin α > n&sub2;/n&sub1; erfüllt ist.
4. Kontaktierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin eine Seite der Drückfläche (8a) des Drückchips (8) größer als die entsprechende Seite des Halbleiterchips (3) ist und zwar um eine vorgegebene Länge (L/2), die anderen Seiten der Drückfläche (8a) größer als die anderen entsprechenden Seiten des Halbleiterchips (3) sind und zwar angrenzend um eine vorgegebene Länge (L/2) und die Beziehung zwischen der vorgegebenen Länge (L/2), der Dicke (t) des Halbleiterchips und dem Winkel (β) zwischen der Drückfläche (8a) und einem aus der Drückfläche austretenden Lichtstrahl L > 2t/tan β erfüllt ist.
5. Kontaktierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Lichtzuführeinrichtung (6) ultraviolette Strahlen aussendet und das lichtstrahlendurchlässige Material ein ultraviolett-lichtstrahlendurchlässiges Material ist.
6. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 5, worin das lichtstrahlendurchlässige Material ein Quarzglas ist.
7. Kontaktierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Lichtzuführeinrichtung eine optische Faser (6) ist.
8. Kontaktierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin Bereiche bestehen, welche vier Durchgänge (10) in dem Halter in einer quadratischen Anordnung definieren und die optischen Fasern (6) in die entsprechenden Durchgänge (10) eingeführt sind.
9. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 7, worin die optische Faser (6) so angeordnet ist, daß sie sich horizontal bewegen kann.
10. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 7, worin die optische Faser (6) so angeordnet ist, daß sie sich vertikal bewegen kann.
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