SE522253C2 - Halvledarkapsel, förfarande för kapsling av halvledare samt inneslutning för användning vid kapsling av halvledare - Google Patents

Halvledarkapsel, förfarande för kapsling av halvledare samt inneslutning för användning vid kapsling av halvledare

Info

Publication number
SE522253C2
SE522253C2 SE9704602A SE9704602A SE522253C2 SE 522253 C2 SE522253 C2 SE 522253C2 SE 9704602 A SE9704602 A SE 9704602A SE 9704602 A SE9704602 A SE 9704602A SE 522253 C2 SE522253 C2 SE 522253C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
encapsulating
anhydride
semiconductor device
semiconductor
substrate
Prior art date
Application number
SE9704602A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9704602L (sv
SE9704602D0 (sv
Inventor
Kazunori Omoya
Takashi Oobayashi
Wataru Sakurai
Mitsuru Harada
Yoshihiro Bessho
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP07308798A external-priority patent/JP3093621B2/ja
Priority claimed from US08/593,675 external-priority patent/US5641996A/en
Application filed by Matsushita Electric Ind Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Publication of SE9704602D0 publication Critical patent/SE9704602D0/sv
Publication of SE9704602L publication Critical patent/SE9704602L/sv
Publication of SE522253C2 publication Critical patent/SE522253C2/sv

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/11001—Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • H01L2224/11003—Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate for holding or transferring the bump preform
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134—Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
    • H01L2224/1182—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
    • H01L2224/11822—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating by dipping, e.g. in a solder bath
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13075—Plural core members
    • H01L2224/1308—Plural core members being stacked
    • H01L2224/13082—Two-layer arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/13199—Material of the matrix
    • H01L2224/1329—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/13298—Fillers
    • H01L2224/13299—Base material
    • H01L2224/133—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83102—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus using surface energy, e.g. capillary forces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92222—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92225—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01049—Indium [In]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01061—Promethium [Pm]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/0665—Epoxy resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06—Polymers
    • H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
    • H01L2924/07811—Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12033—Gunn diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Packages (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

20 25 30 35 o u I | n ø n ø u n nu I 522 253 n Q Q . o » ø u u . , c - o nu mellan halvledaranordningen 1 och substratet 6. Fig 9 visar en teknik liknande den enligt fig 8. I denna teknik bildas en vulstelektrod 3 av guld. En avlagring av en metall med låg smältpunkt, t ex en avlagring 9 av indium, är bildad mellan guldvulstelektroden 3 och terminalelek- troden 5. Indiumavlagringen 9 smälts, och vulstelektroden 3 och terminalelektroden 5 förenas elektriskt. Därefter förbinds halvledaranordningen och substratet 6 mekaniskt med varandra med ett inkapslande skikt 10 anordnat däremellan. (2) Förening genom härdningskrympspänning Såsom visas i fig 10 bildas en vulstelektrod 3 av guld pà en elektrodplatta 2 hos en halvledaranordning 1.
Inriktning av vulstelektroden 3 pà halvledaranordningen 1 med en terminalelektrod 5 pà ett substrat 6 genomföres.
Ett inkapslande material fylles därefter mellan halvle- daranordningen 1 och substratet 6. Detta inkapslande material hàrdar eller hårdnar för att bilda ett inkaps- lande skikt 12. Krympspänningar som àstadkommes genom en sådan härdning resulterar i appliceringen av sammantryck- ande spänning mellan vulstelektroden 3 och terminalelek- troden 5, varigenom vulstelektroden och terminalelektro- den 5 förbinds elektriskt, och varvid halvledaranordning- en 1 och substratet 6 förbinds mekaniskt på samma gång.
För att förbättra förbindningstillförlitligheten kan dessutom en avlagring ll av guld bildas pà terminalelek- troden 5 (se fig 10). (3) Förening med anisotropt ledande lim Enligt fig ll bildas en vulstelektrod 3 av guld pà en elektrodplatta 2 i en halvledaranordning 1. Ett aniso- tropt ledande lim, vilket innefattar ett bindemedel i vilket ledande partiklar är dispergerade, fylls mellan halvledaranordningen 1 och ett substrat 6. Detta ledande lim upphettas under samtidig applicering av tryck, var- igenom det härdar eller hårdnar för att bilda ett an- isotropt ledande limskikt 13. Som ett resultat är vulst- elektroden 3 och en terminalelektrod 5 elektriskt för- 10 l5 20 25 30 35 | o e n .o 5 2 2 2 5 3 "-.___.=' a"a"ïí .a z=~ Q . n ø o o 0 o . o n 4 . u on bundna med varandra, och på samma gång är halvledaranord- ningen 1 och substratet 6 mekaniskt förbundna med varand- ra. (4) Förening med ledande lim Enligt fig 12 bildas en vulstelektrod 3 av guld på en elektrodplatta 2 i en halvledaranordning l. Ett ledan- Inrikt- ning av vulstelektroden 3 med en terminalelektrod 5 som är bildad pà ett substrat 6 genomföres, och därefter de lim överföres därefter till vulstelektroden 3. härdar det överförda ledande limmet för att bilda ett ledande adhesivt skikt 4. Som ett resultat är vulstelek- troden 3 och terminalelektroden 5 elektriskt förbundna med varandra, med det ledande limskiktet 4 anordnat där- emellan. Ett inkapslande material infylles mellan halvle- daranordningen 1 och substratet 6, och som ett resultat därav förbinds halvledaranordningen 1 och substratet 6 mekaniskt med varandra. Detta inkapslande material härdar för att bilda ett inkapslande skikt 7, varigenom halvle- daranordningen 1 och substratet 6 förbinds mekaniskt med varandra. Ett typiskt inkapslande material har en kompo- sition som väsentligen är bildad av (a) ett hartsbindeme- del som innefattar ett kresolepoxiharts av NOVOLAC-typen och ett fenolharts av NOVOLAC-typen (härdningsmedel) och (b) ett fyllmedel bildat av dielektriska partiklar.
Ovan beskrivna kapslingstekniker (1)-(4) har emel- lertid sina respektive nackdelar.
Kapslingsteknikerna (1) och (2) har problemet att eftersom deras konstruktioner har svårigheter med att reducera värmespänningar som àstadkommes av skillnaden i utvidgningskoefficient mellan halvledaranordningen och substratet är de inte lämpliga för appliceringar där förbindelsestabilitet krävs över ett brett temperatur- intervall.
Kapslingstekniken (3) diskuteras härefter. Kaps- lingstekniken (3) använder ett anisotropt ledande lim som innehåller ett hartsbindemedel bildat av ett hartsmateri- al med hög flexibilitet, varigenom det möjliggöres att ,"-.~:>29?213-«; .am 10 15 20 25 30 35 ; o c n n ø ø o ß I II 5°2 253 5¶WïÉ:::::m iÉ.É¿ a r-vax: ::.;-¿;";'_¿"y reducera värmespänningen. Trots en sådan fördel blir hartsbindemedlet mera hygroskopiskt och kapslingstekniken (3) lider av problemet med förbindelsestabilitet under förhållanden med hög fukthalt. I kapslingstekniken (3) är det dessutom möjligt att reducera värmespänning genom att matcha värmeutvidgningskoefficienten hos bindemedlet med den hos halvledaranordningen l och med den hos substratet 6. Ett fyllmedel med en låg värmeutvidgningskoefficient ingår emellertid i stora mängder, så att förbindelsetill- förlitligheten vid det tidiga steget troligtvis försäm- ras.
Kapslingstekniken (4) diskuteras slutligen. Kaps- lingstekniken (4) kan reducera värmespänning genom ett ledande lim med flexibilitet, och genom matchning av värmeutvidgningskoefficienten hos det inkapslande materi- alet med den hos halvledaranordningen 1 och med den hos substratet 6. På grund av en sådan fördel verkar kaps- lingstekniken (4) vara den mest attraktiva jämfört med de andra kapslingsteknikerna.
Kapslingstekniken (4) har emellertid följande nack- delar. Det ovan beskrivna inkapslande medlet, vilket bildas av en blandningskomposition av (A) ett kresolepox- iharts av NOVOLAC-typen, och (B) ett fenolharts av NOVOLAC-typen, har en hög viskositetskoefficient. Match- ning av värmeutvidgningskoefficienterna kräver dessutom en hög halt av ett fyllmedel i det inkapslande medlet, vilket resulterar i en ökning av viskositeten hos det inkapslande medlet. Vid tiden för ifyllning av ett sådant inkapslande medel mellan halvledaranordningen och sub- stratet blir det därför nödvändigt att värma upp det inkapslande medlet till 70-80°C eller högre, för att reducera viskositeten. Detta resulterar i dålig produkti- vitet. Vid tiden för infyllning av det inkapslande medlet kan vidare ledande förbindelser skadas genom värmespän- ning som åstadkommes av värmeutvidgningsskillnaderna när temperaturen ökas, och därigenom reduceras förbindelse- tillförlitligheten. '/=.r>29'!2.136 .dot 10 15 20 25 30 35 , | . \ c u - o ~ ø ou n o l I a n 4:- n f _ N .. n uu nu n c o n ao I: :- _ . o . .. . . s n z v _: :Hfle , nu . y .--.; :I q .- - I' . . u ø . ~ | c ~ _ 'I _°_ * } § I I I i I; OI I! I Å andra sidan kan ett hartsbindemedel användas som ett inkapslande medel, vilket är bildat väsentligen av (A) en polyepoxid vars viskositet är mycket làg vid nor- mal rumstemperatur, och (B) en syraanhydrid. Notera att "polyepoxid" är en allmän benämning för epoxihartser och/eller epoxiföreningar. Om en stor mängd av ett fyll- medel sätts till ett sådant hartsbindemedel i ändamàl att reducera värmeutvidgningskoefficienten håller detta emel- lertid viskositeten hos det inkapslande medlet låg men ökar tixotropiindexet. Detta ger problemet att det in- kapslande medlet inte kan tränga in mellan halvledaran- ordningen och substratet, eller problemet att, även om det inkapslande medlet lyckas tränga in, ett sådant in- trängande åtföljs av ett stort antal luftbubblor. Närva- ron av sådana luftbubblor i det inkapslande medlet bidrar till icke-enhetlighet vid exempelvis värmeutvidgning av det härdade inkapslande medlet. Förbindelsetillförlitlig- heten reduceras. Av detta skäl har det ansetts opraktiskt att använda ett harts av polyepoxid och syraanhydrid som ett bindemedel.
Beskrivning av uppfinningen Med ovan beskrivna problem i minnet tillsammans med teknikens ståndpunkt, gjordes föreliggande uppfinning.
Följaktligen är ett allmänt ändamål med föreliggande uppfinning att ästadkomma en förbättrad halvledarkapsel och därmed förenat kapslingsförfarande med förmåga att uppnå hög förbindelsetillförlitlighet och hög produktivi- tet. Uppfinnarna i föreliggande uppfinning undersökte begränsningen hos egenskaperna beträffande viskositet och tixotropiindex som är nödvändiga för att erhålla de öns- kade inkapslande egenskaperna hos fyllmedlen. Det skall noteras att "polyepoxid" är en allmän benämning pà epoxi- hartser och/eller epoxiföreningar.
Uppfinnarna till föreliggande uppfinning upptäckte faktumet att skälet till att konventionella material är olämpliga som ett inkapslande medel inte bara ligger i viskositeten, utan även i tixotropiindexet (högt tixotro- 10 15 20 25 30 35 . a n ~ - | o o o n a. n 522 253 piindex). När det gäller hartsbindemedel som innehåller polyepoxider och syraanhydrider upptäckte uppfinnarna till föreliggande uppfinning exempelvis att flytförmàgan hindras genom interaktionen mellan fria syror i syraan- hydriden och polära grupper vid ytan av ett fyllmedel. Av denna kunskap som upptäcktes av föreliggande uppfinnare àstadkommes följande medel för att uppnå ändamålet med föreliggande uppfinning.
Enligt föreliggande uppfinning används mera speci- fikt en komposition vars viskositet och tixotropi ligger under 100 Pa.s respektive under 1,1, som ett inkapslande material vid “flip-chip"-bindning. Denna komposition härdar för att bilda ett inkapslande skikt genom vilket en halvledaranordning och ett substrat förbinds mekaniskt med varandra.
Föreliggande uppfinning åstadkommer en halvledar- kapsel som omfattar: (a) en halvledaranordning med en elektrodplatta; (b) ett substrat med en terminalelektrod; (c) en vulstelektrod bildad pà elektrodplattan hos halv- ledaranordningen; (d) ett ledande adhesivt skikt som är bildat av ett le- dande lim med flexibilitet och vilket upprättar en elekt- risk förbindelse mellan vulstelektroden och terminalelek- troden; och (e) ett inkapslande skikt vilket är bildat genom hàrdning av en komposition med en viskositet under 100 Pa.s och ett tixotropiindex under 1,1, och vilket fyller ett gap som är definierat mellan halvledaranordningen och sub- stratet på ett sådant sätt, att halvledaranordningen och substratet förenas mekaniskt med varandra.
Det inkapslande skiktet vilket mekaniskt förenar en halvledaranordning och ett substrat är bildat av ett in- kapslande medel, vilket föreligger i flytande tillstånd i ett kapslingssteg, och vilket inte bara har en låg visko- sitetskoefficient under 100 Pa.s, utan även ett lågt tixo- tropiindex under 1,1. Som ett resultat av ett sådant ar- ~ G5 - 1.2 2.4 14:e g: vgflai: .do-c 10 15 20 25 30 35 522 253 rangemang flyter och sprids i ett kapslingssteg ett sådant inkapslande medel lätt, även in i smala gap, utan några luftbubblor. Temperaturen vid fyllningen kan minskas.
Dessa arrangemang gör det möjligt att inte bara förbättra den elektriska förbindelsetillförlitligheten (t ex vid- häftningen halvledaranordning-till-substrat, och bestän- digheten mot termisk chock) utan även produktiviteten.
Det föredras att kompositionen väsentligen består av (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en karboxylsyraanhydrid, ett reologimodifie- ringsmedel och en latent härdningsaccelerator, och (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt material, och att reologimodifieringsmedlet fungerar så att det hämmar interaktionen mellan en fri syra i anhydriden av karboxylsyran och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet innehål- ler en substans med förmåga till selektiv adsorption av den fria syran i anhydriden av karboxylsyran.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet är en Lewis-basförening.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet antingen är en tertiär aminförening, en tertiär fosfinförening, ett kvartärt ammoniumsalt, ett kvartärt fosfoniumsalt, eller en heterocyklisk förening som innehåller en kväve- atom i en cyklisk kedja däri.
Såsom beskrivits ovan bildas det inkapslande medlet väsentligen av (A) ett epoxiharts av syraanhydridhärd- ningstypen, och (B) ett material med en låg värmeutvidg- ningkoefficient (t ex ett dielektriskt material). Detta arrangemang reducerar värmespänningarna som appliceras på det inkapslande skiktet. Reologimodifieringsmedlet som används är dessutom ett reologimodifieringsmedel som kan fungera så att det hindrar interaktion mellan en fri syra i syraanhydriden och en polär grupp vid ytan av fyllmed- let, och sålunda kan en låg viskositetskoefficient och ett lågt tixotropiindex uppnås. 10 15 20 25 30 35 u o a n - o ø n n n ~n o 522 253 Det föredras att anhydriden av karboxylsyran i hartsbindemedlet innehåller åtminstone en anhydrid av en alicyklisk syra.
Det föredras att ovan angivna alicykliska syraanhyd- rid innehåller åtminstone en anhydrid av en trialkyltet- rahydroftalsyra.
Egenskaperna hos alicykliska syraanhydrider med låg vattenabsorption används för att ge den önskade bestån- digheten hos hartsbindemedlet mot fukt. Viskositeten hos hartsbindemedlet som föreligger i flytande tillstånd i ett kapslingssteg är dessutom låg, så att ifyllningen av det inkapslande medlet kan slutföras på en kort tid.
Produktionskostnaderna kan skäras ned.
Det föredras att vulstelektroden hos halvledaranord- ningen är en klackvulstelektrod med en tvåstegad fram- skjutande del.
Ett sådant arrangemang gör det möjligt att öka den- siteten hos vulstelektroden. Vid montering av en halvle- daranordning på ett substrat förbinds tätt placerade vulstelektroder i halvledaranordningen och terminalelek- troder på substratet elektriskt med varandra. Ett inkaps- lande medel med låg viskositetskoefficient och ett lågt tixotropiindex används därefter, så att det lätt kan flyta in i och fylla ett gap som definieras mellan halv- ledaranordningen och substratet. Som ett resultat för- bättras, även i högdensitetshalvledare, de elektriska och mekaniska förbindelserna mellan halvledaranordningen och substratet, beträffande tillförlitlighet.
Föreliggande uppfinning åstadkommer ett förfarande för kapsling av en halvledare, varvid en halvledaranord- ning med en elektrodplatta monteras på ett substrat med en terminalelektrod. Mer specifikt omfattar förfarandet: (a) ett första steg att bilda en vulstelektrod på elek- trodplattan i halvledaranordningen; (b) ett andra steg att applicera ett ledande lim runt spetsen hos vulstelektroden; 2003-c5~12 14=42 ø=Epa:\kp g .cioc 10 15 20 25 30 35 . - o ø . n a . a n o. 522 253 - < a a w v -. nu» (c) ett tredje steg som omfattar att åstadkomma inrikt- ning av vulstelektroden och terminalelektroden; och pla- cera halvledaranordningen på substratet; och genom det ledande limmet upprätta en elektrisk förbindelse mellan vulstelektroden och terminalelektroden; (d) ett fjärde steg att framställa ett inkapslande medel bildat av en komposition vars viskositet och tixotropiin- dex ligger under 100 Pa.s respektive under 1,1; (e) ett femte steg att fylla ett gap som definieras mel- lan halvledaranordningen och substratet med det inkaps- lande medlet; (f) ett sjätte steg att hårda det inkapslande medlet så och att det mekaniskt förenar halvledaranordningen och sub- stratet.
Eftersom det inkapslande medlet inte bara har en låg viskositetskoefficient under 100 Pa.s utan även ett lågt tixotropiindex under 1,1, möjliggör detta för ett sådant inkapslande medel i ett kapslingssteg att lätt flyta och spridas även in i smala gap, utan några luftbubblor.
Temperaturen vid fyllningen kan minskas. Dessa arrange- mang gör det möjligt att inte endast förbättra den elekt- riska förbindelsetillförlitligheten (t ex vidhäftningen halvledaranordning-mot-substrat, och beständigheten mot termisk chock), utan även produktiviteten och att förkor- ta kapslingstiden.
Det föredras att kompositionen i det fjärde steget väsentligen består av (A) ett hartsbindemedel som inne- håller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en kar- boxylsyra, ett reologimodifieringsmedel, och en latent härdningsaccelerator, och (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt material, och att reologimodifie- ringsmedlet fungerar så att det hindrar interaktion mel- lan en fri syra i karboxylsyraanhydriden och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet.
Ett sådant arrangemang gör det möjligt att reducera både viskositeten och tixotropiindexet hos det inkapslan- de medlet i det femte steget. Det inkapslande medlet är 10 15 20 25 30 35 Q - ø n n: u 522 253 l0 dessutom bildat väsentligen av (A) ett epoxiharts av den syraanhydridhärdande typen, och (B) ett material med en låg värmeutvidgningskoefficient (t ex ett dielektriskt material). Detta arrangemang reducerar de termiska spän- ningarna som appliceras efter kapsling på det inkapslande skiktet.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet innehål- ler en substans som även fungerar som en härdningsaccele- rator för ett epoxihartsinkapslingsmedel av dubbelvätske- typen, i en sådan spårmängd att substansen förhindras från att uppvisa sin härdningsfunktion.
Ett sådant arrangemang reglerar ett inkapslande medel på ett sådant sätt, att det inkapslande medlet inte startar härdningen mellan det fjärde steget och det femte steget, och härdas i det sjätte steget. Vid härdningen i det sjätte steget införlivas ett reologimodifieringsmedel i en inkapslande hartsskiktsnätverksstruktur. Detta eli- minerar möjligheten att tillsättning av ett reologimodi- fieringsmedel reducerar beständigheten mot värme och beständigheten mot fukt.
Det föredras att anhydriden av karboxylsyran i hartsbindemedlet i det fjärde steget innehåller åtminsto- ne en anhydrid av en alicyklisk syra.
Det föredras att den alicykliska syraanhydriden i det fjärde steget innehåller åtminstone en anhydrid av en trialkyltetrahydroftalsyra.
Eftersom en anhydrid av en alicyklisk syra har låg viskositet såväl som vattenabsorption, reduceras tiden som krävs för att fylla i ett inkapslande medel i det sjätte steget, och beständigheten mot fukt ökas.
Det föredras att vulstelektroden i det första steget är en klackvulstelektrod med en tvåstegad framskjutande del.
Ett sådant arrangemang möjliggör högdensitetsplacer- ing av vulstelektroder, och det inkapslande medlet som har låg viskositet såväl som lågt tixotropiindex sprids lätt även in i trånga gap som definieras mellan de tätt ~ 'un-slå 14 1 g : *fån-atïkpïz-.nsägfi972136 10 15 20 25 30 35 . a u n nu 522 253 . . ~ . . « » n u o a n ~ q o u ll placerade vulstelektroderna och terminalelektroderna hos substraten. Som ett resultat förbättras elektriska och mekaniska förbindelser mellan halvledaranordningen och substratet, beträffande tillförlitlighet.
Det föredras att det inkapslande medlet i det femte steget insprutas mellan halvledaranordningen och substra- tet vid rumstemperatur.
Ett sådant arrangemang uppnår en reduktion av den termiska spänningen och därigenom förbättras beständighe- ten mot termisk chock. Som ett resultat uppnås en halvle- darkapsel med förbättrad elektrisk förbindelsetillförlit- lighet.
Det föredras att det inkapslande medlet i det femte steget insprutas mellan halvledaranordningen och substra- tet under ett förhållande med minskat tryck.
Ett sådant arrangemang uppnår inte bara en förbätt- ring av produktiviteten utan ger även en halvledarkapsel med förbättrad elektrisk förbindelsetillförlitlighet.
Det föredras att kompositionen för det inkapslande medlet i fjärde steget framställs genom att åstadkomma en blandning av en anhydrid av en karboxylsyra och en del av ett fyllmedel, utsätta blandningen för ett àldringsförfa- rande, och tillsätta en polyepoxid och kvarvarande fyll- medel till blandningen.
Som ett resultat av ett sådant arrangemang minskas interaktionen mellan en fri syra och en polär grupp.
Detta uppnår ett inkapslande medel med en låg viskositet och ett lågt tixotropiindex.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet innehål- ler en substans med förmåga till selektiv adsorption av den fria syran i anhydriden av karboxylsyran.
Som ett resultat av ett sådant arrangemang adsorbe- ras en fri syra i syraanhydriden selektivt av ett reolo- gimodifieringsmedel, varigenom interaktionen mellan fri syra och polär grupp förhindras. Detta uppnår ett inkaps- lande medel med en låg viskositet och ett lågt tixotropi- index.
H-.gv-at *=._kç“~,ar1::f:pf¿972l3ê .fi-oc 10 15 20 25 30 35 n n ø o e o n u n Q nu 522 253 an: n; I vv- n n o n - u u u. nu 12 'Det föredras att reologimodifieringsmedlet är en Lewis-basförening.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet antingen är en tertiär aminförening, en tertiär fosfinförening, ett kvartärt ammoniumsalt, ett kvartärt fosfoniumsalt eller en heterocyklisk förening som innehåller en kväve- atom i en cyklisk kedja däri.
Som ett resultat av sådana arrangemang förhindras interaktion mellan fri syra och polär grupp. Detta uppnår ett inkapslande medel med en låg viskositet och ett lågt tixotropiindex.
Föreliggande uppfinning åstadkommer ett inkapslande medel för att fylla ett gap mellan en halvledaranordning och ett substrat, för användning vid kapsling av en halv- ledare. Detta inkapslande medel består väsentligen av: (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, ett reologi- modifieringsmedel, och en latent härdningsaccelerator, varvid viktprocenthalten för hartsbindemedlet ligger inom intervallet från 80 till 25%; (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt mate- och rial, varvid viktprocenthalten av fyllmedlet ligger inom intervallet från 20 till 75%; varvid reologimodifieringsmedlet fungerar så att det hindrar interaktion mellan en fri syra i anhydriden av karboxylsyran och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet.
Eftersom det inkapslande medlet inte bara har en låg viskositetskoefficient, under 100 Pa.s, utan även ett lågt tixotropiindex av under 1,1 möjliggöres det för ett sådant inkapslande medel att lätt flyta och spridas även in i trånga gap, utan nägra luftbubblor. Temperaturen vid ifyllningen kan sänkas. Den latenta härdningsacceleratorn säkerställer dessutom lagringsstabiliteten hos det in- kapslande medlet och praktisk härdningsaccelererande funktion. Dessa arrangemang gör det möjligt att inte bara förbättra den elektriska förbindelsetillförlitligheten (t ex vidhàftningen halvledaranordning-mot-substrat, och 10 15 20 25 30 35 | u n a oo 522 253 =_~¿ 13 ._- u .nu - | n o | u n o u ø : u- beständigheten mot termisk chock), utan även produktivi- teten. I Det föredras att reologimodifieringsmedlet innehål- ler en substans med förmåga till selektiv adsorption av den fria syran i anhydriden av karboxylsyran.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet år en Lewis-basförening.
Det föredras att reologimodifieringsmedlet antingen är en tertiär aminförening, en tertiär fosfinförening, ett kvartärt ammoniumsalt, ett kvartärt fosfoniumsalt, eller en heterocyklisk förening som i en cyklisk kedja däri innehåller en kväveatom.
Det inkapslande medlet bildas väsentligen av (A) ett epoxiharts av den syraanhydridhärdande typen, och (B) ett material med låg värmeutvidgningskoefficient (t ex ett dielektriskt material). Detta arrangemang reducerar ter- miska spänningar som appliceras på det inkapslande skik- tet i en halvledarkapsel som skall bildas. Reologimodifi- eringsmedlet som används är dessutom ett reologimodifie- ringsmedel som kan fungera så att det hindrar interaktion mellan en fri syra i syraanhydriden och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet, och sålunda kan en låg viskosi- tetskoefficient och ett lågt tixotropiindex uppnås.
Det föredras att anhydriden av karboxylsyran i hartsbindemedlet innehåller åtminstone en anhydrid av en alicyklisk syra.
Det föredras att ovannämnda alicykliska syraanhydrid innehåller åtminstone en anhydrid av en trialkyltetrahyd- roftalsyra.
Egenskaperna hos alicykliska syraanhydrider med låg vattenabsorption utnyttjas för att ge den önskade bestän- digheten hos hartsbindemedlet mot fukt. Viskositeten hos hartsbindemedlet, vilket förekommer i flytande tillstànd vid ett kapslingssteg, är dessutom låg, så att ifyllandet av det inkapslande medlet kan slutföras på kort tid.
Kapslingskostnaderna kan skäras ned. 2903-12812: Jflr-Lë g:ägnatïkp“=.az1s\p29?2136.doc 10 15 20 25 30 35 522 253 z oun- | n o | a: 14 Det föredras att hartsbindemedlet och fyllmedlet arrangeras så att de förblir som en enda vätska.
Ett sådant arrangemang underlättar jämn dispersion av fyllmedlet, och åstadkommer därigenom ett önskat in- kapslande medel för tillverkning av LSI.
Det föredras att hartsbindemedlet i det inkapslande medlet har en komposition, vari: (a) det kemiska ekvivalentförhållandet mellan anhydriden av karboxylsyran och polyepoxiden ligger inom intervallet 0,8-1,1; (b) viktprocenthalten av härdningsacceleratorn i förhål- lande till hela hartsbindemedlet ligger inom intervallet 0,3-3%; (c) viktprocenthalten av reologimodifieringsmedlet i och förhållande till hela hartsbindemedlet ligger inom inter- vallet o,o2-0,3%.
Föreliggande uppfinning åstadkommer ett inkapslande medel för fyllning av ett gap mellan en halvledaranord- ning och ett substrat, för användning vid kapslingen av en halvledare. Detta inkapslande medel består väsentligen av: (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, ett reologi- modifieringsmedel, och en latent härdningsaccelerator, varvid viktprocenthalten av hartsbindemedlet ligger inom intervallet från 80 till 25%; (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt mate- och rial, varvid viktprocenthalten av fyllmedlet ligger inom intervallet 20-75%; varvid det inkapslande medlet är framställt genom: att åstadkomma en blandning av en anhydrid av en karboxylsyra och en del av ett fyllmedel; utsätta blandningen för ett åldringsförfarande; och tillsätta en polyepoxid och kvarvarande fyllmedel till blandningen.
Som ett resultat av ett sådant arrangemang under- tryckes interaktionen mellan den fria syran i anhydriden 2U03-O5fv.1.2 14:43 10 15 20 25 30 35 Q o v n Q o c u v e fo 522 253 v ø - - n u o o s | n n n. n. 15 av karboxylsyran och den polära gruppen vid ytan av fyll- medlet, och tixotropiindexet för det inkapslande medlet reduceras.
Kort beskrivning av ritningarna FIG 1 visar ett tvärsnitt av en halvledare i en utfö- ringsform enligt föreliggande uppfinning; FIG 2 visar ett tvärsnitt av en fog i halvledaren enligt fig 1; FIG 3 visar ett tvärsnitt av en halvledare bildad genom en klackvulstteknik i en utföringsform enligt föreliggande uppfinning; FIG 4(a)~4(e) processteg av en "flip-chip"-bindningsteknik i visar tvärsnitt av en halvledare vid olika en utföringsform enligt föreliggande upp- finning; FIG 5 visar ett flödesdiagram över stegen för en "flip-chip"-bindningsteknik i en utföringsform enligt föreliggande uppfinning; FIG 6 visar den generiska kemiska kompositionen av ett epoxiharts av bisfenoltyp i ett hartsbinde- medel som används i en utföringsform enligt fö- religgande uppfinning; FIG 7 visar den generiska kemiska kompositionen av en trialkyltetrahydroftalsyra i ett hartsbindeme- del som används i en utföringsform enligt före- liggande uppfinning; FIG 8 visar ett tvärsnitt av en konventionell halvle- dare i vilken förbindelse är upprättad med en lödvulstelektrod; FIG 9 visar ett tvärsnitt av en konventionell halvle- dare i vilken förbindelse är upprättad genom ett metallskikt med làg smältpunkt; FIG 10 visar ett tvärsnitt av en konventionell halvle- dare i vilken förbindelse är upprättad under användning av krympspänningar som utövas när ett inkapslande harts härdar; 10 15 20 25 30 35 oo onn o o o o o o n n n o o s nl o o o on no o o o o o nn v» : n n. .nu n o .- o o--n o ;;o ,., o. , o nno o oo nu o n n eo n oo o o n n n o o o o oo oo I oo ooo 16 FIG 11 visar ett tvärsnitt av en konventionell halvle- dare i vilken förbindelse är upprättad med ett anisotropt ledande lim; och FIG 12 visar ett tvärsnitt av en konventionell halvle- dare i vilken förbindelse är upprättad med ett ledande lim.
Bästa sätt att genomföra uppfinningen Föredragna utföringsformer av föreliggande uppfin- ning beskrivs under hänvisning till bifogade ritningsfi- gurer.
Fig 1 visar ett tvärsnitt som avbildar en halvledar- kapsel enligt föreliggande uppfinning. Fig 2 visar ett tvärsnitt av en fog i halvledarkapseln enligt fig 1.
Denna halvledarkapsel är bildad genom ett "flip-chip"- bíndningsförfarande. Hänvisningbeteckningen 1 betecknar en halvledaranordning, säsom ett LSI-chips. Hänvisning- beteckning 2 betecknar en elektrodplatta bildad i halv- ledaranordningen 1. Hänvisningsbeteckningen 3 betecknar en vulstelektrod av guld. Hänvisningsbeteckningen 4 be- tecknar ett ledande adhesivt skikt av en komposition (t ex ett ledande lim) som väsentligen är bildad av ett speciellt epoxiharts och ledande pulver exempelvis av en legering av AgPd. Hänvisningsbeteckningen 6 är ett sub- strat, t ex ett keramiksubstrat, pà vilket halvledaran- ordningen 1 är monterad. Hänvisningsbeteckning 5 beteck- nar en terminalelektrod bildad pà substratet 6. Hänvis- ningsbeteckningen 7 betecknar ett inkapslande skikt bil- dat av ett inkapslande medel. Ett sådant inkapslande medel är väsentligen bildat av ett epoxiharts av den syraanhydridhärdande typen. Detta inkapslande medel 7 har, när det förblir flytande, ett tixotropiindex av under 1,1 och en viskositetskoefficient av 100 Pa.s. Det inkapslande medlet 7 insprutas mellan halvledaranordning- en 1 och substratet 6 genom kapillärverkan, och härdas.
Det skall noteras att tixotropiindexet är indexet som uttryckes av A n/A s, vari s är skjuvningsgraden och n är viskositetskoefficienten_ Tixotropiindexet när skjuv- í\J 3133-- íïšš- 11/1 14 : g : 'xpzst \k¿>“=.az1s\gi29 fi: 1.36 , :ïoc 10 15 20 25 30 35 I I III I I II ill I l i Û n f. 'a u . n a Q s; n n H 'I fl ». a a u f o : e ---- o u o I I 0 n: H; 1, . - -.. . u; I :nu 4 n p n u: ; Q ø n u u n n a I n o n n o n .- nu n n 17 ningsgraden s faller inom intervallet 2 (1/s)-20 (l/s) visas.
Fig 3 visar ett tvärsnitt av en halvledarkapsel som framställts med ett "flip-chip"-bindningsförfarande under användning av en klackvulstelektrod. Halvledarkapseln enligt fig 3 och halvledarkapseln enligt fig 1 är i grun- den densamma, förutom att den tidigare halvledarkapseln använder en klackvulstelektrod 14 med en tvàstegad fram- skjutande del, i stället för vulstelektroden 13. Använ- dandet av "flip-chip“-bindningsförfarandet under använd- ning av en klackvulstelektrod med en tvàstegad framskju- tande del gör det möjligt att arbeta med en halvledaran- ordning med ett större antal elektrodplattor, vilket anges mera i detalj nedan.
Ett "flip-chip"-bindningsförfarande vilket använder klackvulstelektroden 14 enligt fig 3 illustreras genom att hänvisa till fig 4(a)-4(e) och till fig 5. Fig 4(a)- 4(e) är tvärsnitt av en halvledarkapsel vid olika steg av ett "flip-chip"-bindningsförfarande. Fig 5 visar ett flödesdiagram över stegen i "flip-chip"-bindningsförfa- randet. Kapslingsförfarandet beskrivs steg för steg under hänvisning till fig 5.
Vid steg ST1 används en guldtràd (Au) för att bilda klackvulstelektroderna 14 vid elektrodplattorna 2 i halv- ledaranordningen (LSI-chips) 1. Vid steget ST2 genomföres ett utjämnande förfarande, och var och en av klackvulst- elektroderna 14 pressas mot den utjämnade ytan så att de ledande ändarna av klackvulstelektroderna 14 kommer i samma plan med varandra.
Vid steget ST3 placeras därefter, såsom visas i fig 4(a)-4(c), halvledaranordningen 1 med sidan med klack- vulstelektroden 14 vettande nedåt, över ett substrat 20 under applicering av ett ledande lim 4(a). Halvledar- anordningen 1 sänks därefter mot substratet 20, så att klackvulstelektroden 14 doppas i det ledande limmet 4a på substratet 20. Därefter lyfts halvledaranordningen 1 upp, 2393--65 1.2: 14:43 10 15 20 25 30 35 :nero r u u; u n .o en: n nu o n ~, u o vv a: v v u n u -n n o v» i ,i , , , , . . . n... u u u o I h: u: nu ~ o f-u f u: v vn - , u o n i e . 1 u. ~ a u I ..iacquno an: a- 18 och som ett resultat därav avslutas överföringen av le- dande lim 4a till klackvulstelektroden 14.
Vid stegen ST4 och ST5 placeras därefter, såsom visas i fig 4(d) halvledaranordningen 1 på keramiksub- stratet 6 med terminalelektroder 5 därpà. Vid denna tid genomförs inriktning av klackvulstelektroden 14 i halvle- daranordningen 1 med terminalelektroden 5 hos substratet 6, och det ledande limmet 4a upphettas för att hårda och bilda det ledande adhesiva skiktet 4. Som ett resultat förbinds klackvulstelektroden 14 i halvledaranordningen 1 och terminalelektroden 5 hos substratet elektriskt med varandra.
Vid steg ST6 genomföres testning beträffande närvaro eller frånvaro av ett elektriskt förbindelsebrott. Om ett elektriskt förbindelsebrott hittas genomföres chipser- sättning vid steget ST7 och "flip-chip"-bindningsför- farandet går tillbaka till steg ST4. Om inte något elekt- riskt förbindelsebrott hittas fortsätter förfarandet till steg ST8.
Vid steget ST8 insprutas ett inkapslande medel vil- ket är bildat av en komposition med låg viskositet under 100 Pa.s och ett lågt tixotropiindex av under 1,1, mellan halvledaranordningen 1 och substratet 6 vid normal rums- temperatur för att hartsinkapsla förbindelsedelarna.
Därefter genomföres vid steg ST9 en värmebehandling för att härda hartsbindemedlet som ingår i det insprutade inkapslande medlet. Som ett resultat bildas det inkaps- lande skiktet 7 (se fig 4(e)), varigenom halvledaranord- ningen 1 och substratet 6 är mekaniskt förbundna med varandra genom det inkapslande skiktet 7.
Vid steget STl0 görs sluttestningen, och "flip- chip"-bindningsförfarandet avslutas.
Föreliggande utföringsform använder ett inkapslande medel med låg viskositet och lågt tixotropiindex. Detta ger fördelarna att ett insprutningsförfarande av ett inkapslande medel kan göras jämnt till och med vid rums- temperatur och det insprutade inkapslande medlet flyter 10 15 20 25 30 35 c o o n a n . . o a o; . . 52 2 2 53 19 lätt och sprids väl för att fylla ett snävt gap mellan halvledaranordningen 1 och substratet 6. Detta är tidsbe- sparande, och förbindelsetillförlitligheten hos en fog framställd med det ledande limmet 4 kan upprätthållas.
Det inkapslande medlet är dessutom en komposition som väsentligen bildas av (a) ett epoxiharts av den syraan- hydridhärdande typen med förbättrad flytförmåga, och (b) ett fyllmedel, såsom kondenserad kiseldioxid, med andra ord har det en låg värmeutvidgningskoefficient efter härdning. Eftersom vårmeutvidgningskoefficienten för det inkapslande skiktet 7 år låg reglerar detta de termiska spänningarna som alstras av skillnaderna i värmeutvidg- ningskoefficient mellan halvledaranordningen 1 av kisel och substratet 6 av exempelvis aluminiumoxid. Ett inkaps- lande medel bildat av ett harts av epoxigruppen uppvisar dessutom hög beständighet mot värme och har stark vid- häftning, varför förbindelsetillförlitlighet som förblir stabil även vid förhållanden med hög temperatur och hög fukthalt, uppnås.
Eftersom det ledande limmet 4 har stor flexibilitet bidrar detta till att reducera termiska spänningar, och förbindelsetillförlitligheten förbättras ytterligare.
I föreliggande utföringsform är vulstelektroden 3 bildad av guld. Andra funktionellt ekvivalenta metaller, t ex koppar, kan användas för att bilda vulstelektroden 3. I föreliggande utföringsform används dessutom en klackvulstelektrod 14. Olika typer av vulstelektroder som används i vanliga "flip-chip"-bindningstekniker kan an- vändas. Det skall emellertid noteras att användningen av klackvulstelektroder reglerar den laterala spridningen av det ledande adhesiva skiktet 4 varigenom en mycket högre kapslingsdensitet uppnås.
I föreliggande utföringsform bildas det ledande limmet 4 av ett material ur epoxigruppen. Andra material med flexibilitet kan användas, t ex ett material ur gum- IR, BR, CR), ett material ur polyestergruppen, migruppen (t ex SBR, NBR, ett material ur akrylgruppen, ett mate- 10 15 20 25 30 35 522 253 - | ~ | - . u u» 20 rial ur polyamidgruppen, ett material ur polyetergruppen, ett material ur polyuretangruppen, ett material ur polyi- midgruppen, och ett material ur kiselgruppen. Som ett ledande pulverformigt material som ingår i det ledande limmet kan nämnas pulver av ädelmetaller (silver, guld, palladium), pulver av basmetaller (nickel, koppar), pul- ver av legeringar (lödmaterial, AgPd), blandade pulver av silverpläterad koppar, och pulver av icke metaller med konduktivitet (kol). Dessa pulver kan användas separat eller i kombination. Pulverdiametern är inte begränsad till en speciell diameter. Formen pä pulvren är inte begränsad till en speciell form.
Det inkapslande medlet bildas väsentligen av (A) ett hartsbindemedel och (B) ett fyllmedel. Hartsbindemedlets väsentliga komponenter är en polyepoxid, en syraanhydrid, och ett reologimodifieringsmedel. En sådan polyepoxid är de s.k. epoxiföreningarna (epoxihartser) och det finns inte någon begränsning beträffande dess grundämnen. Exem- pel på polyepoxid är ett epoxiharts av bisfenoltyp (se fig 6) ett epoxiharts av NOVOLAC-typ, ett epoxiharts av glycidyletertyp, ett epoxiharts av glycidylestertyp, ett epoxiharts av glycidylamintyp, ett epoxiharts av alicy- klisk typ, ett epoxiharts av bifenyltyp, ett epoxiharts av naftalentyp, en styrenoxid, en alkylglycidyleter och en alkylglycidylester. De används separat eller i kombi- ination.
Som syraanhydriden som används här i föreliggande uppfinning kan härdningsmedel för epoxiföreningar och epoxihartser användas. En av de mest föredragna syraan- hydriderna är en trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (se fig 7). Andra föredragna anhydrider är en metyltetrahyd- roftalsyraanhydrid, och en metylhexahydroftalsyraanhydrid och en metylhymsyraanhydrid av den cykliska alifatiska gruppen som föreligger i flytande tillstànd vid 25°C.
Andra syraanhydrider kan användas. Dessa syraanhydrider kan användas separat eller i kombination. Om dessa syra- anhydrider som nämnts ovan används som dominerande ele- 10 15 20 25 30 35 o o v n n. 522 253 21 ment i hartsbindemedlet åstadkommer detta ett förbättrat inkapslande medel som har mycket làg viskositet, hög värmebeständighet, hög fuktbeständighet, och hög vidhäft- ning.
Utöver ovan angivna väsentliga element i hartsbinde- medlet kan ett tredje bindemedelselement tillsättas om så krävs för att förbättra värmebeständigheten, fuktbestän- digheten, vidhäftningshàllfastheten, och för justering av värmeutvidgningskoefficient, reologi och reaktivitet.
Vilket pulverformigt fyllmedel som helst kan använ- das som ett av de dominerande elementen i det inkapslande medlet, så länge som dess medelpartikeldiameter faller_ inom intervallet l-50 pm. Kiseloxider, aluminiumoxider, kiselkarbider, och kiselbehandlade föreningar, vilka alla är termiskt stabila och har làga aluminiumnitrider, värmeutvidgningskoefficienter kan nämnas som exempel.
Dessa fyllmedelselement används i vilken kombination som helst. Det finns inte några speciella begränsningar be- träffande fyllmedelsdosen, företrädesvis 20-80% räknat på vikten, av hela det inkapslande medlet. Användning av dessa fyllmedelselement uppnår ett förbättrat inkapslande medel vilket är överlägset beträffande isolering, och vilket ger mindre termisk spänning.
'Vilket reologimodifieringsmedel som helst för modi- fiering av flytförmàgan hos det inkapslande medlet kan användas, så länge det fungerar sà att det förhindrar att en fri syra i syraanhydriden interagerar med en polär grupp vid ytan av fyllmedlet, och reducerar tixotropiin- dexet hos det inkapslande medlet. Följande är föredragna exempel pä reologimodifiering. (1) Reologimodifiering, metod I I metod I förblandas en syraanhydrid med en del av ett fyllmedel. Blandningen utsättes för ett àldringsför- farande. Blandningen kan exempelvis upphettas till 100°C eller mindre. Detta följs av tillsättning av en polyepox- idförening, kvarvarande fyllmedel, och andra tillsätt- ningsmedel, för att erhålla ett önskat inkapslande medel. 14 : 43 g : Iyazzsyrïuï/.äwllšzä . dot: 10 15 20 25 30 35 o a u » n u u v o u o; . ._ 522 255 nu u. 22 (2) Reologimodifiering, metod II I metod II tillsättes en substans med förmåga till selektiv adsorption av fria syror i en syraanhydrid, till ett inkapslande medel. (3) Reologimodifiering, metod III I metod III sättes en substans (t ex en Lewisbasfö- rening med varken N-H-grupper eller O-H-grupper) som interagerar starkare med en fri syra än med en polär grupp vid ytan av ett fyllmedel, till ett inkapslande medel.
Lämpliga Lewisbasföreningar innefattar tertiära aminföreningar, tertiära fosfinföreningar, kvartära ammo- niumsalter, såsom tetrabutylammoniumbromid, kvartära fosfoniumsalter, såsom tetrabutylfosfoniumbensotriazolat, melaminer, och hydrocykliska föreningar som i den cyklis- ka kedjan därav innehåller kväveatomer, såsom imidazolfö- reningar. Det finns många Lewisbasföreningar andra än dem som angivits ovan. Dessa Lewisbasföreningar kan användas separat eller i kombination.
Det inkapslande medlet kan allt efter vad som krävs innehålla ett lösningsmedel, ett dispergeringsmedel, ett reologireglerande medel, såsom ett utjämnande medel, ett vidhäftningsförbättrande medel, såsom ett kopplingsmedel, eller ett reaktionsreglerande medel, såsom en härdnings- accelerator.
Reologimodifieringsmedlet enligt föreliggande upp- finning vilket består av en Lewisbasförening, såsom en aminförening, används vanligtvis som en reaktions- (härdnings-)accelerator mellan en polyepoxid och en an- hydrid av en karboxylsyra.
När reologimodifieringsmedlet används som en härd- ningsaccelerator för ett inkapslande medel fortskrider härdningsreaktionen även när det lagras vid låg tempera- tur för att inträda i ett geltillstånd. Detta begränsar typen av inkapslande medel till dubbelvätsketyper, med andra ord måste blandning göras alldeles före användning. Å andra sidan kräver LSI-inkapslande medel att stora ES L) UI H x; .r L? ( ï' 's J I x.
J f: u r lO 15 20 25 30 522 253 u n : ø en u - . . » n 23 mängder fyllmedel måste dispergeras jämnt, med andra ord krävs ett inkapslande medel av envätsketyp för LSI.
För att summera kan reologimodifieringsmedlet enligt föreliggande uppfinning användas som en härdningsaccele- rator för ett inkapslande medel av dubbelvätsketypen men inte för inkapslande medel av envätsketypen.
Om dosen reduceras i en sådan grad att gelning under lagring förhindras kan föreliggande reologimodifierings- medel hitta tillämpningar i inkapslande medel av enväts- ketypen. I ett sådant fall är härdningsacceleratorfunk- tionen som reologimodifieringsmedlet åstadkommer alltför dålig för att uppfylla praktiska krav, med andra ord erhålles inte något inkapslande medel med högnivåhärd- ningsegenskaper.
Föreliggande uppfinning kännetecknas av att den använder en latent härdningsaccelerator med både lag- ringsstabilitet och praktiska härdningsaccelerationsfunk- tioner, och att substanser, t ex aminer, vilka vanligtvis används som en härdningsaccelerator för inkapslande medel av dubbelvätsketypen, används som ett reologimodifie- ringsmedel. Ett sådant reologimodifieringsmedel tillsätts i en sådan mängd att det inte åstadkommer några härd- ningsfunktioner, utan fungerar så att det förbättrar gränsyteegenskaper.
En latent härdningsaccelerator är katalysatorn vars katalysatoraktiviteter gynnas i hög grad vid applicering exempelvis av termisk energi. Latenta härdningsaccelera- tor smälts (överförs i vätskeform) eller reaktionsdisso- cieras i allmänhet vid applicering av energi, för att förbättras beträffande aktiviteten.
Det föredras att det inkapslande medlet har följande komposition.
Hartsbindemedel 80-25 Fyllmedelselement 20-77 Det föredras att hartsbindemedlet väsentligen består av en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, en ~l2 14:43 g: \pat“\'.~cgnï-c 10 15 20 25 30 o u n u p ø - « ø u en 522 253 ø>u u n u | v . , nu 24 härdningsaccelerator och ett reologimodifieringsmedel enligt följande elementförhàllanden.
Ekvivalentförhàllande Karboxylsyraanhydrid/polyepoxid 0,8-l,l a Härdningsaccelerator/hartsbinde- 0,3-3 medel Reologimodifieringsmedel/harts- 0,02-0,3 bindemedel I föreliggande uppfinning är substratet 6 bildat av keramik (t ex aluminiumoxid). Metallglasyrsubstrat, glas- substrat, hartssubstrat (t ex glasepoxisubstrat), poly- merfilmsubstrat kan användas.
Det finns inte några specifika begränsningar beträf- fande materialet i terminalelektroden 5.
Följande är utföringsformer för undersökning av egenskaperna hos halvledare som erhållits genom ovan beskrivna "flip-chip"-bindningsmetod.
Utföringsform 1 En halvledare med konstruktionen enligt fig 1 bildas Vulstelektroden 3 bildas med hjälp av guldplätering. Ledande lim 4a har en kompo- enligt stegen i fig 4(a)-4(e). sition som väsentligen bildas av pulver av AgPd och ett epoxiharts med flexibilitet. Ledande lim 4a upphettas vid l20°C, och härdar som ett resultat därav. Ett inkapslande medel med kompositionen a i tabell 1 härdas vidare vid l50°C.
Utföringsform 2 Klackvulstelektroden 14 enligt fig 3 bildas pà en elektrodplatta 2 i halvledaranordningen 1 med hjälp av ett guldtràdsbindemedel. De följande stegen är samma som i den första utföringsformen, och genomföres under samma förhållanden som den första utföringsformen.
Utföringsform 3 Halvledaranordningen 1 monteras pà substratet 6 under samma förhållanden som i den första utföringsfor- men, förutom att i den tredje utföringsformen genomföres 10 15 20 25 30 35 I ~ v ø n o a v » n un 522 253 i ~ - | nu . u ' 0 a o . a , n v»- 25 insprutningsförfarandet av det inkapslande medlet under förhållanden med minskat tryck.
Utföringsform 4 Halvledaranordningen 1 monteras på substratet 6 under samma förhållanden som i den andra utföringsformen, förutom att i den fjärde utföringsformen används komposi- tion b i tabell 1.
Utföringsform 5 Halvledaranordningen 1 monteras på substratet 6 under samma förhållanden som i den andra utföringsformen, förutom att i den femte utföringsformen är substratet 6 ett glasepoxisubstrat, och komposition c i tabell 1 an- vänds.
Utföringsform 6 Halvledaranordningen 1 monteras på substratet 6 under samma förhållanden som i den andra utföringsformen, förutom att i den sjätte utföringsformen är substratet 6 ett glasepoxisubstrat, det ledande limmet 4 innehåller pulver av silver som ledande pulver, och komposition d i tabell 1 används.
Utföringsform 7 Halvledaranordningen 1 monteras på substratet 6 under samma förhållanden som den andra utföringsformen, förutom att i den sjunde utföringsformen är substratet 6 ett glassubstrat, ledande lim 4 är bildat väsentligen av pulver av silver och ett uretanharts, komposition e i tabell 1 används, och insprutningen av det inkapslande medlet genomföres under förhållande med minskat tryck.
Utföringsform 8 Vulstelektroden 3 i fig 1 bildas på elekrodplattan 2 hos halvledaranordningen 1 med hjälp av guldplätering.
Halvledaranordningen 1 monteras på substratet 6 pà samma sätt som i den sjunde utföringsformen och under samma förhållanden som den sjunde utföringsformen.
Jämförande exempel 1 Halvledaranordningen 1 monteras pà substratet 6 under samma förhållanden som i den andra utföringsformen, Zäíšêl» -33--112 .14443 < ;Xpat"akpïaafassïgvïêf/ZE3.36.soc 10 os: 522 255 26 : n n . förutom att i det första jämförande exemplet används komposition f i tabell 1.
Jämförande exempel 2 Halvledaranordningen 1 monteras pà substratet 6 under samma förhållanden som i den andra utföringsformen, förutom att i det andra jämförande exemplet används kom- position g i tabell 1.
Kompositionerna a-g visas nedan.
Tabell 1 Komposition a: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- 162) Epoxiharts av bisfenol A-typen (epoxiekvi- 182) Trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- 234) 2-(2-metylimidazolyletyl)-4,6-diamino- valent: valentzz ridekvivalent: triazin-icocyanursyraadditionsprodukt Diazabicykloundecen Kondenserad kiseldioxid Komposition b: trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- 234) Kondenserad kiseldioxid ridekvivalent: 85 pnr 15 phr 126 phr 1,6 phr 0,1 phr 340 phr 126 phr 340 phr Dessa tvà material knádades och utsattes för ett àldringsförfarande under 10 h vid 60°C. Därefter tillsat- tes följande material: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- valent: 162) Epoxiharts av bisfenol A-typen (epoxiekvi~ valent: 182) 2-(2-metylimidazolyletyl)-4, 6-diamino- triazin-isocyanursyraadditionsprodukt l-cyanoetyl-2-etyl-4-metylimidazol Komposition c: 85 phr 15 phr 1,6 phr 0,2 phr 522 253 27 Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- valent: 162 Alicykliskt epoxiharts (ERL4221)* Trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- ridekviva1ent:234) AMICURE PN" Tetrabutylammoniumbromid Kondenserade kiseldioxid Komposition d: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- valent: 162) Epoxiharts av bisfenol A-typen (epoxiekvi- valent: 182) Trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- ridekvivalent:234) FUJIHARD FXElO00*** Tetrabutylfosfoniumbensotriazolat Kondenserade kiseldioxid Komposition e: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- valent:162) Epoxiharts av naftalentypen (epoxiekviva- lent:l48) Trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- ridekvivalent:234) Metyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhydrid- ekvivalent:l66) Trifenylfosfintrifenylborat Tetrabutylfosfoniumbensotriazolat Kondenserad kiseldioxid Komposition f: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoXiekvi- valent:l62) Epoxiharts av bisfenol A-typen (epoxiekvi- 80 phr 20 phr 135 phr 5 phr 0,2 phr 400 phr 90 phr 10 phr 128 phr 5 phr 0,2 phr 350 phr 70 phr 30 phr 82 phr 40 phr 3,6 phr 0,2 phr 225 phr 85 phr 15 phr 10 15 20 522 253 va u» 28 valent:182) Trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid (anhyd- 126 phr ridekvivalent:234) 2-(2-metylimidazolyletyll-4,6-diamino- 1,6 phr triazinisocyanursyraadditionsprodukt Kondenserad kiseldioxid 340 phr Komposition g: Epoxiharts av bisfenol F-typen (epoxiekvi- 100 phr valent:162) Alkylmodifierat fenolharts (hydroxylgrup- 70 phr pekvivalent:113) Trifenylfosfin 0,6 phr Kondenserad kiseldioxid 255 phr Not: * = produkt fràn UCC; ** = produkt från AJINOMOTO; och 'k** produkt fràn FUJI KASEI Jämförande exempel 3 Halvledaranordningen 1 är monterad pà substratet 6 på ett konventionellt sätt, såsom visas i fig 9. Substra- tet 6 är ett aluminiumoxidsubstrat. Vulstelektroden 3 är utformad av guld. Terminalelektroden 5 är indiumpläterad.
Inriktning av vulstelektroden 3 med terminalelektroden 5 genomföres, varefter halvledaranordningen 1 pressas med en jigg, och upphettas på samma gång till 170°C, varige- nom vulstelektroden 3 och terminalelektroden 5 förbinds med varandra. Ett inkapslande medel av kisel av typen med nollspänning insprutas vidare mellan halvledaranordningen 1 och substratet 6. Detta inkapslande medel härdas för att bilda det inkapslande skiktet 10.
Jämförande exempel 4 Halvledaranordningen 1 monteras pà substratet 6 pà ett konventionellt sätt, såsom visas i fig 10. Vulstelektroden 3 är utformad av guld. Guldavlagringen 11 är bildad pà terminalelektroden 5. Guldavlagringen 11 beläggs med ett inkapslande medel av akryl. Inriktning av vulstelektroden 3 och terminalelektroden 5 genomföres. Halvledaranordningen l 2003 -05--13 1101234 10 15 20 25 ' ° ' I I I o I | u nu 522 255 I» u» 29 pressas därefter med en jigg medan det inkapslande medlet samtidigt härdas genom UV-bestràlning eller genom applice- ring av värme, för att bilda det inkapslande skiktet 12.
Jämförande exempel 5 Halvledaranordningen 1 monteras pà substratet 6 pà ett konventionellt sätt, såsom visas i fig 11. Vulstelek- troden 3 är utformad av guld. Substratet 6 är utformat av aluminiumoxid. Aluminiumoxidsubstratet 6 beläggs med ett anisotropt ledande lim i vilket guldpartiklar är disper- gerade i ett epoxibindemedel. Inriktning av vulstelektro- den 3 och terminalelektroden 5 genomföres. Halvledar- anordningen 1 pressas därefter med en jigg, medan limmet pà samma gång härdas genom UV-bestràlning eller genom applicering av värme, för att bilda det anisotropa ledan- de skiktet 13. Som ett resultat förbinds vulstelektroden 3 ochlterminalelektroden 5 elektriskt och mekaniskt med varandra.
Viskositeten, tixotropiindexet, insprutningstiden för varje inkapslande medel som används i de första till åttonde utföringsformerna och i de första till femte jämförande exemplen visas nedan (tabell 2).
Tabell 2 Tixotro- §9mp¿ Viskositet piindex Tid (min) Ex 1 och ex 2 a 7Pa.3 1,0 3,5 Ex 3 a 7Pa.s 1,0 0,4 Ex 4 b 8Pa.S 0,9 3,0 Ex 5 c 4Pa.s 1,0 2,3 Ex 6 d 5Pa.s 1,0 2,5 Ex 7 och ex 8 e 11Pa.s 1,0 0,6 Jämf Ex 1 f 7Pa.s 4,8 100 el mera Jämf. Ex 2 g 12OPa.s 1,3 45 Not: Viskositet: uppmätt med en viskosimeter av E-typ (25°C; 10 r/min); Tixotropindex: uppmätt med viskosimeter av E-typ (25°C; 1 r/min/10 r/min); 10 15 20 25 . . .n . . ,, ,, , ,, _, , _ n . . . . .. , _ , 333.... ,: __':-- u. ...I - .n s. , . '~-- I z» s = , - - . u , _ g-g . .. . h.. . - . . . _ N-.u- _;_ . . - . 30 Insprutningstid: tiden som krävs för inkapsling av ett 5 mm fyrkantigt halvledarchips vid 25°C.
Sàsom framgår av tabell 2 är i utföringsformerna en- ligt föreliggande uppfinning, insprutningstiden kort och faller inom intervallet 0,4-3,5 min. Föreliggande uppfin- ning är följaktligen lämplig för praktiska tillämpningar. Å andra sidan är i de jämförande exemplen insprutningsti- den mycket längre än enligt föreliggande uppfinning. De jämförande exemplen är olämpliga för praktiska tillämp- ningar. Tabell 2 visar att insprutningstiden korrelerar med viskositeten/tixotropiindexet. Med andra ord är i föreliggande uppfinning viskositeten låg (dvs under 100 Pa.s) och tixotropiindexet är också làgt (dvs under 1,1), vilket resulterar i en reduktion av insprutningstiden för det inkapslande medlet. Å andra sidan överskrider i det andra jämförande exemplet, viskositeten 100 Pa.s, och i det första jämförande exemplet överskrider tixotropiin- dexet 1,1, vilket resulterar i en kraftig ökning av in- sprutningstiden för det inkapslande medlet. För att sam- manfatta blir, när viskositeten hos det inkapslande med- let är under 100 Pa.s och när tixotropiindexet är under 1,1, flödesförmàgan hos det inkapslande medlet förbättrad så att det blir lämpligt för praktiska tillämpningar.
I ändamål att utvärdera förbindelsestabiliteten i var och en av de första till åttonde utföringsformerna av föreliggande uppfinning och de första till femte jämfö- rande exemplen gjordes olika miljötester, såsom visas i tabell 3 och 4.
Tabell 3 Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Ex 1 O O O O O Ex 2 O O O O O EX 3 O O O O O Ex 4 O O O O O Ex 5 O O O O O Ex 6 O O O O O EX 7 O O O O O 10 15 20 Ex 8 Jämf.
Jämf.
Jämf.
Jämf.
Jämf.
NOt: c I . I n : c u a _ v u u. 522 253 nu a n nu g . - a 31 O O O O O 1 O O X O X 2 O O X O O 3 O O X O O 4 O O X X O 5 X O O X X Test 1: Halvledaranordningarna utsättes för ett högtemperaturförhållande under en specifik period; Test 2: Halvledaranordningarna utsättes för lågtem- peraturförhållande under en specifik period; Test 3: Halvledaranordningen utsättes för en termisk chock; Test 4: Halvledaranordningarna utsättes för ett förhållande med hög fukthalt under en specifik peri- Od; Test 5: Testning beträffande beständigheten mot lödningsvärme.
Tabell 4 Förbindelseresistivitet efter testning: under 200 Q = O Kriterium över 200 Q = X Testförhåll.
Test 1 l50°C; 1000 h Test 2 -55°C; 1000 h Test 3 150 till -55°C; 500 cykler Test 4 121°C; 100%; 100 h Test 5 270°C; 10 s, 5 cykler Utvärderingsresultaten visas. Som framgår av tabel- lerna lider inte något av de första till åttonde exemplen enligt föreliggande uppfinning av problem beträffande förbindelsestabilitet. Varje utföringsform använder ett inkapslande medel vars viskositet och tixotropiindex är under 100 Pa.s resp under 1,1. Användning av ett sådant inkapslande medel med låg viskositet och låg tixotropi ger halvledarkapslar med hög produktivitet och hög resis- tivitet mot olika miljöförhàllanden, oberoende av kon- 4003-05--13 10:24 <3:ï-.ïlâïïkvïäïïíflbfë922126.íiOC lO 15 20 25 30 35 I 0 110 i u ,, , , ,' ."' H0: ba.. :nu . . . . . .
H=U... :: ¿_..H.
O , . . O I I ' 5 ' OI II nu nu. 32 struktionen av vulstelektroder, typ av substrat, typ av tillsatsmedel, och typ av ledande lim.
I var och en av de första till åttonde utföringsfor- merna används en Lewisbasförening vilken interagerar starkare med en fri syra än en polär grupp vid ytan av ett fyllmedel, som ett reologimodifieringsmedel. Detta reologimodifieringsmedel modifierar inte bara reologin utan fungerar också som en katalysator för reaktion mel- lan polyepoxiden och syraanhydriden. Detta förbättrar det inkapslande medlets beständighet mot olika miljöförhàl- landen.
Det första jämförande exemplet diskuteras nu. Detta jämförande exempel använder ett inkapslande medel som har låg viskositet men högt tixotropiindex, och som ett re- sultat av att det har högt tixotropiindex blir insprut- ningstiden av det inkapslande medlet läng. Detta orsakar att vissa förbindelser bryts upp vid applicering av värme och termisk chock. Sådana brott kan orsakas av faktumet att när insprutningstiden av det inkapslande medlet är lång innehåller det inkapslande skiktet icke önskade luftbubblor, vilket resulterar att icke enhetlig applice- ring av termisk spänning pà det inkapslande skiktet sker, varigenom de ledande förbindelserna skadas.
Det andra jämförande exemplet diskuteras. I detta jämförande exempel har det ledande limmet som använts hög flexibilitet, och det inkapslande medlet som används är exempelvis ett harts med hög viskositet ur gruppen av epoxiharts av fenolhärdningstypen. Det inkapslande medlet màste upphettas i ändamål att underlätta insprutning.
Detta orsakar att en del förbindelser får hög förbindel- seresistivitet när det inkapslande medlet insprutas, och avbrott sker troligtvis där instabila förbindelser exi- sterar vid testning av beständigheten mot termisk chock, eftersom viskositeten hos det inkapslande medlet är hög och den ledande limföreningen skadas av spänningen som produceras när det inkapslande medlet insprutas. 10 15 20 25 30 35 522 253 ÜÜ=*"=“-.!__.-°' §"s"!* ="V:ët:j_ 'nu n v n a n . , ' ~ I v u; 33 De tredje och fjärde jämförande exemplen diskuteras.
I dessa jämförande exempel avbryts förbindelserna pà relativt kort tid. Det fjärde jämförande exemplet lider av stor förbindelseresistivitetsvariation när det utsät- tes för testerna 4 och 5. I det tredje jämförande exem- plet misslyckas förbindelserna med att reducera termiska spänningar och avbrott blir resultatet. I det fjärde jämförande exemplet utövar det inkapslande medlet starka termiska spänningar och har hög vattenabsorption, och avbrott blir resultatet.
Det femte jämförande exemplet skall nu diskuteras.
Detta jämförande exempel genomgår en stor ökning av för- bindelseresistiviteten när det utsättes för testerna 1, 4 eller 5. Skälet kan vara att det anisotropa ledande lim- bindemedlet har làg fuktighetsbestàndighet och låg vid- häftning vid hög temperatur. Användning av ett anisotropt ledande lim bildat av ett bindemedel med hög fuktighets- beständighet orsakar att förbindelserna bryts när de utsättes för ett test beträffande termisk chock.
En halvledarkapsel enligt föreliggande uppfinning är mycket tillförlitlig mot olika miljöförhàllanden. Konven- tionellt har inkapslande medel som innehåller polyepoxid och en syraanhydrid (härdningsmedel) som ett hartsbinde- medel, inte använts i "flip-chip"-bindningsförfarandet med ett ledande lim. Om ett hartsbindemedel framställt av polyepoxid och syraanhydrid (härdningsmedel) används som ett inkapslande medel för halvledarkapsling ökar detta tixotropiindexet hos det inkapslande medlet och åstadkom- mer därför problem med att det inkapslande medlet inspru- tas endast i en del av gapet mellan halvledaranordningen och substratet.
Uppfinnarna till föreliggande uppfinning upptäckte att ett högt tixotropiindex härrör från interaktionen mellan en fri syra som finns i en syraanhydrid och en polär grupp vid ytan av ett fyllmedel. Baserat pà denna kunskap åstadkommer föreliggande uppfinning ett medel med 97 2.136; . :io-c 10 15 20 25 30 35 522 253 ounaøv 34 förmàga att hindra interaktionen mellan fri syra och polär grupp.
Det finns ett annat skäl till varför ett inkapslande medel som innehåller en polyepoxid och en syraanhydrid (härdningsmedel) som ett hartsbindemedel, inte har an- vänts. Ett sådant hartsbindemedel undergår nämligen hyd- rolys vid en atmosfär med hög fukthalt, så att det har ansetts att användningen av hartsbindemedlet orsakar problem beträffande fuktighetsbeständighet hos förbindel- ser som etablerats med ett ledande lim, och beträffande tillförlitlighet.
Det fastställdes med föreliggande uppfinning att även om ett hartsbindemedel som använder en syraanhydrid (speciellt en trialkyltetrahydroftalsyraanhydrid) som ett härdningsmedel, används som ett inkapslande medel i ett "flip-chip"-bindningssteg har det erhållna inkapslande skiktet tillräcklig beständighet mot fukt för att uppfyl- la kraven i praktiska tillämpningar. Ett sådant inkaps- lande medel har dessutom låg viskositet och även lågt tixotropiindex, så att även om det inkapslande medlet insprutas vid rumstemperatur (låg temperatur) penetrerar det väl in i trånga gap. Sådana egenskaper hos förelig- gande inkapslande medel åstadkommer olika fördelaktiga egenskaper, såsom hög beständighet mot termisk chock.
I fallet med konventionella halvledarkapslar, vari kompositionen F i tabell 1 används som ett hartsbindeme- del i ett "flip-chip"-bindningssteg, är tixotropiindexet hos det inkapslande medlet sä högt att luftbubblor hàlls kvar i det inkapslande skiktet. Ledande förbindelser skadas i testerna 3 och 5. Å andra sidan när det gäller konventionella halvledarkapslar vari komposition g enligt tabell 1 används som ett hartsbindemedel i ett "flip- chip“-bindningssteg mäste hartsbindemedlet upphettas för insprutning. Som ett resultat skadas de ledande förbin- delserna och beständigheten mot termisk chock blir làg.
Industriell tillämpbarhet 2303--05-.13 10:34 g:ïpat“=ïkp\ansë1,>2972_136.cïoc 522 255 35 Föreliggande uppfinning är allmänt tillämpbar pà en halvledarkapsel i vilken ett halvledarchips monteras pà ett substrat genom ett ledande lim med hjälp av "flip- chip"-bindning. Föreliggande uppfinning är exempelvis tillämpbar pà en flerchipsmodul (MCM) i vilken en anord- ning, sàsom ett LSI-chips, chipskondensor är monterad pà ett kretskort, och pà ett förfarande för tillverkning därav.

Claims (21)

10 15 20 25 30 35 u I I o . ø u n v | n. o a c »nu 1 - p n n u. n o n - n n. PATENTKRAV
1. Förfarande för kapsling av en halvledare, varvid en halvledaranordning (1) med en elektrodplatta (2) mon- teras på ett substrat (6) med en terminalelektrod (5), varvid förfarandet omfattar: (a) ett första steg att bilda en vulstelektrod (3) pà elektrodplattan (2) i halvledaranordningen (1); (b) ett andra steg att applicera ett ledande lim runt spetsen hos vulstelektroden (3); (c) ett tredje steg som omfattar: att genomföra inriktning av vulstelektroden (3) och (5); att placera halvledaranordningen (1) pà substratet terminalelektroden (6); Och att genom det ledande limmet upprätta en elektrisk förbindelse mellan vulstelektroden (3) och terminalelek- troden (5); (d) ett fjärde steg att framställa ett inkapslande medel bildat av en komposition vars viskositet och tixotropiin- dex är under 100 Pa.s respektive under 1,1; (e) ett femte steg att fylla ett gap som definieras mel- lan halvledaranordningen (1) och substratet (6) med det inkapslande medlet; och (f) ett sjätte steg att hårda det inkapslande medlet för att mekaniskt förena halvledaranordningen (1) och sub- stratet (6).
2. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid kompositionen i det fjärde steget väsent- ligen består av (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, ett reologimodifieringsmedel, och en latent härdningsac- celerator, och (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt material; och varvid reologimodifieringsmed- let fungerar så att det hindrar interaktion mellan en fri syra i karboxylsyraanhydriden och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet. 19:42 q;;“'-__p;st*-.É-:p“«_zs. “=\1>ï2:»':?2.136.c 10 15 20 25 30 35 522 255 :rm 5- 37
3. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid reologimodifieringsmedlet innehåller ett ämne som också agerar som en härdningsaccelerator för ett inkapslande medel av dubbelvätsketypen, i en sådan spår- mängd att substansen förhindras att uppvisa sin härd- ningsaccelererande funktion.
4. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 2, varvid anhydriden av karboxylsyran i hartsbinde- medlet i det fjärde steget innehåller åtminstone en an- hydrid av en alicyklisk syra.
5. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 4, varvid den alicykliska syraanhydriden i det fjär- de steget innehåller åtminstone en anhydrid av en trialkyltetrahydroftalsyra.
6. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid vulstelektroden (3) i första steget är en klackvulstelektrod med en tvàstegad framskjutande del.
7. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid det inkapslande medlet i det femte steget insprutas mellan halvledaranordningen (1) och substratet (6) vid rumstemperatur.
8. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid det inkapslande medlet i det femte steget insprutas mellan halvledaranordningen och substratet under ett förhållande med minskat tryck.
9. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 1, varvid kompositionen av det inkapslande medlet i det fjärde steget framställes genom: att åstadkomma en blandning av en anhydrid av en karboxylsyra och en del av ett fyllmedel; att utsätta blandningen för ett åldringsförfarande; och tillsätta en polyepoxid och resten av fyllmedlet till blandningen.
10. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 2, varvid reologimodifieringsmedlet innehåller ett G5 1,13 :42 g: 10 15 20 25 30 35 u a o | u o ~ n v n nu 1 v ~» 522 253 n n . n - u u u n n . o. nu. 38 ämne med förmåga till selektiv adsorption av den fria syran i anhydriden av karboxylsyran.
11. ll. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 2, varvid reologimodifieringsmedlet är en Lewisbas- förening.
12. Förfarande för kapsling av en halvledare enligt krav 2, varvid reologimodifieringsmedlet antingen är en ett tertiär aminförening, en tertiär fosfinförening, kvartär ammoniumsalt, ett kvartärt fosfoniumsalt, eller en heterocyklisk förening som i en cyklisk kedja därav innehåller en kväveatom.
13. Inkapslande medel för att fylla ett gap mellan (1) och ett substrat (6) vändning av kapsling av en halvledare, varvid det inkaps- en halvledaranordning för an- lande medlet väsentligen består av: (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, ett reologi- modifieringsmedel, och en latent härdningsaccelerator, varvid vikt%-halten av hartsbindemedlet ligger inom in- tervallet från 80 till 25%; (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt och material, varvid vikt%-halten av fyllmedlet ligger inom intervallet från 20-75%; varvid reologimodifieringsmedlet fungerar så att det hindrar interaktion mellan en fri syra i anhydriden av karboxylsyran och en polär grupp vid ytan av fyllmedlet, och varvid det inkapslande medlet är bildat av en kompo- sition som i ett ohärdat tillstånd har en viskositet och ett tixotropiindex som är mindre än 100 Pa.s respektive mindre än 1,1.
14. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid reolo- gimodifieringsmedlet innehåller ett ämne med förmåga till selektiv adsorption av den fria syran i anhydriden av karboxylsyran.
15. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid reolo- gimodifieringsmedlet är en Lewisbasförening. 1.3 19:42 lO 15 20 25 30 35 o o c u en 522 253 39 o u v : ao o. v..
16. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid reolo- gimodifieringsmedlet antingen är en tertiär aminförening, en tertiär fosfinförening, ett kvartärt ammoniumsalt, ett kvartàrt fosfoniumsalt, eller en heterocyklisk förening som i en cyklisk kedja därav innehåller en kväveatom.
17. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid anhyd- riden av karboxylsyran i hartsbindemedlet innehåller åtminstone en anhydrid av en alicyklisk syra.
18. Inkapslande medel enligt krav 17, varvid den alicykliska syraanhydriden innehåller åtminstone en an- hydrid av en trialkyltetrahydroftalsyra.
19. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid harts- bindemedlet och fyllmedlet arrangeras för att lagras som en enda vätska.
20. Inkapslande medel enligt krav 13, varvid harts- bindemedlet har en komposition, vari: (a) det kemiska ekvivalentförhållandet mellan anhyd- riden av karboxylsyran och polyepoxiden ligger inom in- tervallet från 0,8 till 1,1; (b) vikt%-halten av härdningsacceleratorn i förhål- lande till hela hartsbindemedlet ligger inom intervallet från 0,3 till 3%; och (c) vikt%-halten av reologimodifieringsmedlet i förhållande till hela hartsbindemedlet ligger inom inter- vallet från 0,02 till 0,3%.
21. Inkapslande medel för att fylla ett gap mellan en halvledaranordning (1) och ett substrat (6) för an- vändning vid kapsling av en halvledare, varvid det in- kapslande medlet väsentligen består av: (A) ett hartsbindemedel som innehåller åtminstone en polyepoxid, en anhydrid av en karboxylsyra, ett reologi- modifieringsmedel, och en latent härdningsaccelerator, varvid vikt%-halten av hartsbindemedlet ligger inom in- tervallet från 80% till 25%; och (B) ett fyllmedel som är bildat av ett dielektriskt material, varvid vikt%-halten av fyllmedlet ligger inom intervallet från 20% till 75%; 2003-055113 10:42 g:ägnatïkp¥ansëp2972.13e3.doc n n u o o n o; o.. 522 255 ;':°°=f_::=::. 40 varvid det inkapslande medlet framställes genom: att àstadkomma en blandning av en anhydrid av en karboxylsyra och en del av ett fyllmedel; att utsätta blandningen för ett àldringsförfarande; 5 och tillsätta en polyepoxid och resten av fyllmedlet till blandningen, och varvid det inkapslande medlet är bildat av en komposition som i ett ohärdat tillstànd har en viskositet och ett tixotropiindex som är mindre än 100 10 Pa.s respektive mindre än 1,1. A ^ « « f \- .mJva--flv-n 13, 1G :42 g: ïpat“akpaazasäpšíflzlšieš
SE9704602A 1995-06-12 1997-12-10 Halvledarkapsel, förfarande för kapsling av halvledare samt inneslutning för användning vid kapsling av halvledare SE522253C2 (sv)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14437395 1995-06-12
JP07308798A JP3093621B2 (ja) 1995-01-30 1995-11-28 半導体装置の実装方法
US08/593,675 US5641996A (en) 1995-01-30 1996-01-29 Semiconductor unit package, semiconductor unit packaging method, and encapsulant for use in semiconductor unit packaging
PCT/JP1996/001600 WO1996042106A1 (en) 1995-06-12 1996-06-12 Semiconductor unit package, semiconductor unit packaging method, and encapsulant for use in semiconductor unit packaging

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9704602D0 SE9704602D0 (sv) 1997-12-10
SE9704602L SE9704602L (sv) 1998-02-05
SE522253C2 true SE522253C2 (sv) 2004-01-27

Family

ID=27318812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9704602A SE522253C2 (sv) 1995-06-12 1997-12-10 Halvledarkapsel, förfarande för kapsling av halvledare samt inneslutning för användning vid kapsling av halvledare

Country Status (9)

Country Link
CN (1) CN1101594C (sv)
AU (1) AU695142B2 (sv)
CA (1) CA2221286A1 (sv)
FI (1) FI974488A (sv)
ID (2) ID19376A (sv)
IN (1) IN192021B (sv)
NO (1) NO321429B1 (sv)
SE (1) SE522253C2 (sv)
WO (1) WO1996042106A1 (sv)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100467946B1 (ko) * 1997-01-24 2005-01-24 로무 가부시키가이샤 반도체 칩의 제조방법
JPH10270496A (ja) 1997-03-27 1998-10-09 Hitachi Ltd 電子装置、情報処理装置、半導体装置並びに半導体チップの実装方法
US6407461B1 (en) 1997-06-27 2002-06-18 International Business Machines Corporation Injection molded integrated circuit chip assembly
DE69934153T2 (de) * 1998-02-02 2007-09-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Verfahren zur Montage von Flip-Chip-Halbleiterbauelementen
JP3702788B2 (ja) 1998-07-01 2005-10-05 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法
US7834464B2 (en) * 2007-10-09 2010-11-16 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package, semiconductor chip assembly, and method for fabricating a device
US8957508B2 (en) * 2011-05-13 2015-02-17 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5658088B2 (ja) * 2011-05-23 2015-01-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体パッケージ部品の実装構造体および製造方法
CN107034028B (zh) * 2015-12-04 2021-05-25 三星电子株式会社 用于除去有机硅树脂的组合物、使用其薄化基材和制造半导体封装体的方法及使用其的系统
US10894935B2 (en) 2015-12-04 2021-01-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Composition for removing silicone resins and method of thinning substrate by using the same
US10157887B2 (en) * 2017-03-09 2018-12-18 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device package and method of manufacturing the same
US10297564B2 (en) * 2017-10-05 2019-05-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor die attach system and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63268724A (ja) * 1987-04-24 1988-11-07 Matsushita Electric Works Ltd 液状エポキシ樹脂組成物
JP2515344B2 (ja) * 1987-07-24 1996-07-10 松下電工株式会社 封止用一液性の液状エポキシ樹脂組成物
JPH04130633A (ja) * 1990-09-20 1992-05-01 Matsushita Electron Corp 半導体装置とその製造方法およびそれに用いるキャピラリ
US5194930A (en) * 1991-09-16 1993-03-16 International Business Machines Dielectric composition and solder interconnection structure for its use
US5436503A (en) * 1992-11-18 1995-07-25 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2826049B2 (ja) * 1992-11-18 1998-11-18 松下電子工業株式会社 半導体装置およびその製造方法
JPH06279654A (ja) * 1993-02-26 1994-10-04 Matsushita Electric Works Ltd 液状エポキシ樹脂組成物
JPH06313027A (ja) * 1993-05-06 1994-11-08 Matsushita Electric Works Ltd 封止用エポキシ樹脂成形材料

Also Published As

Publication number Publication date
AU6015496A (en) 1997-01-09
ID19376A (id) 1998-07-09
IN192021B (sv) 2004-02-07
AU695142B2 (en) 1998-08-06
SE9704602L (sv) 1998-02-05
ID19377A (id) 1998-07-09
NO975833L (no) 1998-02-03
NO321429B1 (no) 2006-05-08
FI974488A (sv) 1998-02-09
WO1996042106A1 (en) 1996-12-27
FI974488A0 (sv) 1997-12-11
CA2221286A1 (en) 1996-12-27
NO975833D0 (no) 1997-12-11
CN1101594C (zh) 2003-02-12
SE9704602D0 (sv) 1997-12-10
CN1185231A (zh) 1998-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5641996A (en) Semiconductor unit package, semiconductor unit packaging method, and encapsulant for use in semiconductor unit packaging
EP2899245B1 (en) Anisotropic conductive adhesive
KR101273863B1 (ko) 이방성 도전 접착제
CN101255321B (zh) 晶片涂布用高传导性组合物
JP6066643B2 (ja) 異方性導電接着剤
WO1998028788A1 (en) Manufacture of semiconductor device
KR20070116661A (ko) 이방 도전성 구조체
SE522253C2 (sv) Halvledarkapsel, förfarande för kapsling av halvledare samt inneslutning för användning vid kapsling av halvledare
JPH10335389A (ja) 半導体装置およびそれに用いるシート状封止材料
JP4053744B2 (ja) 半導体装置用接着剤組成物およびそれを用いた半導体装置用接着シート
JPH10289969A (ja) 半導体装置およびそれに用いる封止用樹脂シート
KR20110019358A (ko) 접착 필름
KR102368748B1 (ko) 접착제 및 접속 구조체
JP3446730B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2002540235A (ja) 再処理可能な熱硬化性樹脂組成物
JPH11297904A (ja) 半導体装置
TW201545173A (zh) 異向性導電接著劑
JP4722286B2 (ja) 液状エポキシ樹脂組成物
JP2005206664A (ja) 半導体封止用樹脂組成物
JP2019197840A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1030082A (ja) 接着剤
CN117304855B (zh) 一种bga焊柱加固用环氧胶及其制备方法
JP2009203478A (ja) 回路部材接続用接着剤
JP2004067930A (ja) 液状封止樹脂組成物及びこれを用いた半導体装置並びに半導体装置の製造方法
JP5958799B2 (ja) 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物とそれを用いた半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed