WO1998009321A1

WO1998009321A1 - Verfahren zur selektiven belotung

Info

Publication number: WO1998009321A1
Application number: PCT/DE1997/001686
Authority: WO
Inventors: Jürgen SCHREDL; Paul Kasulke
Original assignee: Pac Tech - Packaging Technologies Gmbh
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1998-03-05
Also published as: JP4338056B2; JP2000517104A; DE19634646A1; US6328200B1; EP0951734A1

Abstract

Verfahren zur selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen ((10) auf Anschlußflächen (11) eines Substrats (12), bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Schablone (14) belegt wird, derart, daß Depoträume (15) Schablonenöffnungen (13) uber den Anschlußflächen angeordnet sind, und bei dem die Depoträume mit einem Lotmaterial (17) befüllt werden, und ein Aufschmelzen des Lotmaterials zur Ausbildung der Kontaktmetallisierungen in den zumindest in Kontaktbereichen mit dem Lotmaterial nicht benetzungsfähigen Depoträumen erfolgt.

Description

Verfahren zur selektiven Belotung

Die vorliegende Erfindung betrifft die selektive Ausbildung von Lotmate- rialformstucken auf einem Substrat, bei dem die Oberflache des Substrats mit einer Schablone belegt wird

Schablonenbelotungsverfahren sind grundsatzlich im Zusammenhang mit der Herstellung von in der SMD-(Surface-Mounted Devιces-)Technik verwendeten Platinen bekannt Dabei dienen die verwendeten Schablonen zum einen zur Positionierung von Lotdepots an den gewünschten Oberflachenstellen der Platine und zum anderen zur Definition der Form der Lotdepots über die korrespondierend zur Form der Lotdepots gestalteten Schablonenoffnungen Zur Befullung der durch die Schablonenoffnungen gebildeten Depotraume der Schablone wird das Lotmaterial häufig pastos auf die Schablonenoberflache aufgebracht und mittels einer geeigneten Verdrangungseinrichtung in die Depotraume gefüllt Nach dem Befullen der Depotraume mit Lotmaterial wird die Schablone entfernt Ein Um- schmelzen der Lotdepots zur Herstellung einer elektrisch leitfahigen und mechanisch sicheren Verbindung von Bauelementen auf der Platine erfolgt erst, nachdem die entsprechenden Bauelemente mit ihren Anschlußleitern in die noch pastosen Lotdepots eingesetzt worden sind Dabei ist die Form der umgeschmolzenen Lotdepots unwesentlich, solange die vorstehend erwähnte elektrisch leitfahige und mechanisch sichere Verbindung gesichert ist

Im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten, im wesentlichen im Bereich der SMD-Technik verwendeten Lotdepots kommt erhöhten Kontaktmetallisierungen, die fachsprachlich auch unter dem Begriff „Bump" bekannt sind und aus Lotmaterialformstucken gebildet sind, die mit Anschlußflachen eines Substrats verbunden sind, noch eine Abstandsfunktion zu

Bumps, die in der Regel zur unmittelbaren Verbindung von Bauelementen über deren Anschlußflachen dienen, weisen hierzu eine erhöhte, die

Oberflache der Bauelemente überragende Ausbildung aus Die Erfüllung der Abstandsfunktion setzt weiterhin eine im wesentlichen unnachgiebige Ausbildung der Bumps voraus Daher sind Bumps im Unterschied zu Lotdepots zum Zeitpunkt ihrer Kontaktierung bereits umgeschmolzen und erstarrt, wohingegen, wie vorstehend bereits ausgeführt, die Lotdepots erst nach der Kontaktierung umgeschmolzen werden

Aufgrund der vorstehend ausgeführten Abstandsfunktion kommt der Formgebung bei der Ausbildung von Bumps eine besondere Bedeutung zu Zur Formgebung von Bumps ist es bekannt, den sich im wesentlichen unabhängig vom Lotmaterial im erschmolzenen Zustand ausbildenden Flussigkeitsmeniskus zu nutzen, der durch die Oberflachenspannung des geschmolzenen Lotmaterials die Form definiert, in der das Lotmaterial nach dem Abkühlen erstarrt Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Bumps, die eine Meniskus-Form aufweisen, wird das Lotmaterial bereits im schmelzflussigen Zustand auf die zu benetzenden Anschlußflachen aufgebracht Dies erweist sich insbesondere bei einer Vielzahl von flachig verteilten Anschlußflachen als sehr aufwendig

Bei anderen bekannten Verfahren zur Ausbildung von Bumps auf Substratanschlußflachen bedient man sich galvanischer oder chemischer Abscheidungsverfahren, die die Ausbildung einer verlorenen Maske mit Maskenoffnungen über den Anschlußflachen auf der Substratoberflache voraussetzt So ist es beispielsweise beim galvanischen Abscheidungsverfahren üblich, eine aus einem Fotoresist gebildete Maske auf der Substratoberflache anzuordnen, wobei die Fotoresist-Maske nach Ausbildung bzw Ablagerung der Bumps auf den Anschlußflachen abgezogen und damit unbrauchbar wird Damit ist es bei den bekannten Masken oder Schablonen verwendeten Verfahren erforderlich, für jedes mit Kontaktmetallisierungen zu versehene Substrat eine neue Schablone oder Maske auszubilden

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur selektiven Ausbildung von Lotmaterialformstucken auf einem Substrat vorzuschlagen, das eine selektive Ausbildung der Lotmaterialformstucke- mit vergleichsweise geringem Aufwand ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelost

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Anspruch 1 zur selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf Anschlußflachen eines Substrats wird die Oberflache des Substrats derart mit einer Schablone belegt, daß Depotraume bildende Schablonenoffnungen über den Anschlußflachen angeordnet sind und nachfolgend werden die Depotraume mit einem Lotmaterial befullt Die Ausbildung der Kontaktmetallisierungen aus dem aufgeschmolzenen Lotmaterial erfolgt anschließend, in den zumindest in Kontaktbereichen mit dem Lotmaterial benetzungshemmen- den oder nicht benetzungsfähigen Depotraumen

Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren ermöglicht die Verwendung einer Schablone bei der Applikation des Lotmaterials auf den Anschlußflachen und das Aufschmelzen des in die Depotraume eingefüllten Lotmaterials noch wahrend der Anordnung der Schablone auf der Substratoberflache die Verwendung von Lotmaterial mit einer weitestgehend beliebigen Konsistenz, da die Positionierung des Lotmaterials gegenüber den einzel- nen Anschlußflachen durch die Schablone zumindest solange definiert ist, bis durch die Ausbildung eines Flussigkeitsmeniskus durch das schmelz- flussige Lotmaterial auf den benetzungsfähigen Anschlußflachen zum einen eine Haftung des Lotmaterials auf den Anschlußflachen und zum anderen eine Formbeständigkeit der Kontaktmetallisierungen erreicht ist Die nicht benetzungsfahige Ausbildung der Kontaktbereiche der De- potraume sorgt dafür, daß schon im aufgeschmolzenen Zustand der

Kontaktmetallisierungen oder auch erst nach deren Erstarrung ein Abnehmen der Schablone von der Substratoberflache ermöglicht wird, ohne daß dies durch ein Haften der Kontaktmetallisierungen an der Schablone behindert werden konnte

Im Gegensatz zu den bei den vorbeschriebenen Abscheidungsverfahren verwendeten „verlorenen" Schablonen kann die bei dem erfindungsgema- ßen Verfahren verwendete Schablone nach Abnahme von der Substratoberflache bei der selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf einem nachfolgenden Substrat wieder verwendet werden Darüber hinaus ermöglicht die Abnahme der Schablone nach dem Aufschmelzen der Kontaktmetallisierungen eine umgehende Kontaktierung des derart mit Kontaktmetallisierungen versehenen Substrats, beispielsweise im Flip- Chip-Verfahren, ohne daß zuvor eine beispielsweise aus einem Fotoresist- Lack bestehende Schablone mittels eines Atzverfahrens oder dergleichen aufwendig beseitigt werden mußte Hinsichtlich des Schablonenmaterials gibt es keine besonderen Einschränkungen, solange die Kontaktbereiche mit dem Lotmaterial eine benetzungshemmende oder nicht benetzungsfahige Oberflache aufweisen. Dies kann auch mittels entsprechender Beschichtungen in den Kontaktbereichen erfolgen Als Schablonenmaterial eignen sich starre Kunststoffe grundsatzlich ebenso wie flexible Folien Weiterhin ist beispielsweise auch die Verwendung von Halbleiter- Materialien, insbesondere die Verwendung anisotrop geatzter Halbleiter möglich

Neben dem vorstehend ausgeführten Verfahren zur selektiven Ausbildung von mit Anschlußflachen verbundenen, hier als Kontaktmetallisierungen bezeichneten Lotmaterialformstucke laßt sich der Gedanke, eine Schablone zum Auftrag von Lotmaterial auf eine Substratoberflache als Positio- nierungshilfe wahrend des Aufschmelzen .des Lotmaterials zu verwenden, auch anwenden zur Ausbildung von frei handhabbaren, nicht mit Anschlußflachen verbundenen Lotmaterialformstucken Bei dem weiteren erfindungsgemaßen Verfahren gemäß dem Anspruch 2 wird die Oberflache eines Substrats mit einer Schablone belegt, derart, daß Depotraume bildende Schablonenoffnungen über nicht benetzungsfähigen Depotflachen angeordnet sind, und die Depotraume werden mit einem Lotmaterial befullt Anschließend erfolgt ein Aufschmelzen des Lotmaterials zur Ausbildung der Lotmaterialformstucke in den zumindest in Kontaktberei- chen mit dem Lotmaterial benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Depotraumen

Das zum Gegenstand des Anspruchs 1 alternative Verfahren unterscheidet sich von der ersten Verfahrensalternative lediglich darin, daß statt der benetzungsfähigen Substratflache, die bei der ersten Verfahrensvariante durch Anschlußflachen gebildet werden, nicht benetzungsfahige Substratflachen vorgesehen werden Übereinstimmend machen beide Verfahrensvarianten von der Verwendung einer Schablone als Positionierungshilfe bei der Ausbildung von Lotmaterialformstucken unter Ausnutzung der im Schmelzzustand des Lotmaterials gegebenen Oberflachenspannung (Meniskus-Effekt) Gebrauch Im Fall der ersten Verfahrensvariante wird im Unterschied zur zweiten Verfahrensvariante durch die benetzungsfahige Ausbildung der als Anschlußflachen gestalteten Substratflachen eine Verbindung zwischen den Lotmaterialformstucken und den Anschlußflachen zur Ausbildung sogenannter Bumps geschaffen

Unabhängig von der Wahl der beiden vorstehend geschilderten alternativen Verfahrensvarianten kann das Lotmaterial als pastoses oder partikel- formiges Material in die Depotraume eingefüllt werden

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Lotmaterial als ein Gemenge aus einem flussigen, organischen Medium und darin angeordneter Lotpar- tikel ausgebildet ist Diese Art der Zusammensetzung des Lotmaterials bildet den besonderen Vorteil, daß zum einen ein Erschmelzen der Lotpartikel in einer durch das flussige, organische Medium gebildeten redu- zierenden oder gar inerten Atmosphäre möglich ist, zum anderen wird durch die besondere Benetzungsfahigkeit eines flussigen, organischen Mediums, insbesondere wenn es sich um ein Medium mit langkettiger Molekulstruktur, wie beispielsweise ein Polyalkohol und hier insbesondere Glyzerin, handelt, die Haftung auf einer benetzungsfähigen Substratoberfläche verbessert

Eine andere Möglichkeit mit einem minimalen Aufwand eine reduzierende oder gar inerte Atmosphäre bei Ausbildung der Lotmaterialformstucke durch Aufschmelzen zu erzeugen, besteht darin, das Lotmaterial als schmelzflussige Masse unter einem Flussigkeitsspiegel eines organischen Mediums auf die Schablonenoberflache aufzubringen und in die Depotraume zu füllen Für eine Befullung der Depotraume mit schmelzflussigem Lotmaterial erweist es sich grundsatzlich als vorteilhaft, wenn das Substrat zur Befullung der Depotraume gekühlt wird Unabhängig von der Beschaffenheit des Lotmaterials erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Lotmaterial zur Befullung der Depotraume auf der Oberflache der Schablone angeordnet wird und mit einer Verdrangungseinrichtung in die Depotraume eingefüllt wird Die Verdrangungseinrichtung ermöglicht eine gleichmaßige Befullung der Depotraume

Als Verdrangungseinrichtung können Rakel oder Rollen eingesetzt werden, wobei sich insbesondere bei der Verwendung von Rollen eine besonders gute und gleichmaßige Befullung der Depotraume gezeigt hat, was im wesentlichen auf die Abrollbewegung, die sich aus einer Überlagerung einer Langsbewegung der Rollenachse auf der Oberflache der Schablone mit der im Bereich der Schablonenoberflache der Langsbewegung entgegengerichteten Umfangsbewegungskomponente infolge der Rotation der Rolle zusammensetzt Hierdurch wird ein Mitnahmeeffekt des zumindest teilweise an der Rolle haftenden Lotmaterials entgegen der Langsbewegung der Rolle erreicht

Zur Beeinflussung der Form der in den Depotraumen der Schablone erschmolzenen Lotmaterialformstucke ist es möglich, entweder vor dem Aufschmelzen der Lotmaterialformstucke oder nach der Überführung des Lotmaterials in den Schmelzzustand eine. Formplatte auf der dem Substrat gegenüberliegenden Oberflache der Schablone anzuordnen Hierdurch können beispielsweise sowohl einfache Abflachungen auf den Lotmaterialformstucken als auch Profilierungen in die Oberseite der Lotmaterial- formstucke eingebracht werden Derartige Profilierungen, die z B v- formig ausgebildet sein können, können dann beispielsweise zur vereinfachten Relativpositionierung von Drahtleitern gegenüber den Lotmaterialformstucken verwendet werden Dies ist insbesondere bei der Positionierung von Drahtleitern auf Bumps vor deren Kontaktierung vorteilhaft

Nachfolgend werden Beispiele für die erfindungsgemaßen Verfahrensvarianten anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigen

Fig. 1 ein mit Anschlußflachen versehenes Substrat, das mit einer Schablone belegt wird,

Fig. 2 das Befüllen von Depotraumen der Schablone mit Lotmaterial mittels einer Verdrangungseinrichtung,

Fig. 3 das Abheben der Schablone nach dem Aufschmelzen des Lotmaterials,

Fig. 4 ein Aufschmelzen des Lotmaterials in durch eine Stempelplatte verschlossenen Depotraume der Schablone,

Fig. 5 eine Möglichkeit zur Formbeeinflussung des Lotmaterials,

Fig. 6 ein mit einer nicht benetzungsfähigen oder benetzungshemmenden Oberflache versehenes Substrat, das mit einer Schablone belegt wird,

Fig. 7 das Befüllen der durch Schablonenoffnungen gebildeten Depotraume,

Fig. 8 das Aufschmelzen des in den Depotraumen angeordneten Lotmaterials,

Fig. 9 das Befüllen von Depotraumen einer Schablone mit flussigem Lotmaterial unter Glyzerin, Fig. 10 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung mit einer abweichenden

Ausführungsform der Verdrangungseinrichtung;

Fig. 1 1 eine Fig. 8 entsprechende Darstellung mit einer abweichenden Ausführungsform der Verdrängungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Anfangsphase bei der Durchführung einer Verfahrensvariante zur Ausbildung von erhöhten Kontaktmetallisierungen 10 (Fig. 3), die nachfolgend fachsprachlich als Bumps bezeichnet werden, auf Anschlußflächen 1 1 eines Substrats 12 Bei dem Substrat 12 kann es sich beispielsweise um einen Chip oder auch um einen Wafer handeln Grund- sätzlich gilt, daß das nachfolgend anhand unterschiedlicher Verfahrensvarianten erläuterte Verfahren immer dann angewendet werden kann, wenn es um die selektive Belotung von beliebig verteilten Anschlußflächen auf einem beliebig ausgebildeten Substrat geht

In der in Fig. 1 dargestellten Anfangsphase wird eine mit Schablonenöff- nungen 13 versehene Schablone 14 derart auf der Oberfläche des Substrats

12 angeordnet, daß die Anschlußflächen 1 1 und die Schablonenöffnungen

13 in Überdeckungslagen einander zugeordnet sind Dabei bilden die Schablonenoffnungen 13 nach unten durch die Anschlußflächen 1 1 abgeschlossene Depotraume 15 (s. auch Fig. 2). Im Gegensatz zu den An- schlußflächen 1 1 , die eine benetzungsfahige Oberflache aufweisen, sind die Schablonenoffnungen 13 mit Wandungen 16 versehen, die benetzungs- unfähig oder zumindest benetzungshemmend ausgebildet sind. Hierzu können die Wandungen 16 beispielsweise als benetzungsunfähige Beschichtungen ausgebildet sein

Fig. 2 zeigt, wie nach Anordnung der Schablone 14 auf der Oberfläche des Substrats 12 und anschließender flächiger Anordnung von Lotmaterial 1 7 auf der Oberfläche der Schablone 14 mittels einer hier als Rakel 18 ausgebildeten Verdrangungseinrichtung eine dosierte Befullung der Depotraume 15 erfolgt. In der in Fig. 2 mit durchgezogenem Linienverlauf dargestellten Konfiguration dient die Rakel 18 in erster Linie dazu, das in den Depotraumen 1 5 angeordnete Lotmaterial 17 mit der Oberfläche der Schablone 14 zu nivellieren Somit kann .die zur Erzeugung eines Bumps 10 (Fig. 3) vorgesehene Lotmaterialmenge durch entsprechende Bemessung der Schablonenoffnungen 13 bzw der Depotraume 1 5 exakt definiert werden Mit der mit gestricheltem Linienverlauf dargestellten, variierten Konfiguration der Rakel 1 8, die eine zur Oberflache der Schablone 14 hin geneigte Kompressionsflache 19 anstatt einer im wesentlichen senkrecht zur Oberflache der Schablone 14 angeordneten Stirnflache 20 aufweist, kann gleichzeitig mit der vorstehend erläuterten Nivellierung eine Verdichtung einer in den Depotraumen 1 5 aufgenommenen Lotmaterialmenge 23 erfolgen Das Ausmaß der Verdichtung ist dabei im wesentlichen abhangig von der Konsistenz des Lotmaterials 17

Bei dem in Fig. 2 beispielhaft dargestellten Lotmaterial 1 7 handelt es sich um ein partikelformiges Lotmaterial, das neben metallenen Legierungspartikel 21 Flußmitteipartikel 22 aufweist Ebenso ist es jedoch auch möglich, ein Lotmaterial zu verwenden, das Legierungspartikel 21 aufweist, die in einem flussigen, organischen Medium, vorzugsweise einem Polyalkohol, wie beispielsweise Glyzerin, angeordnet sind Dabei übernimmt dann das flussige Medium die Funktion des Flußmittels, ohne daß jedoch, wie es bei Verwendung eines Flußmittels der Fall ist, nach dem Auf- bzw Umschmelzen störende Flußmittelruckstande zurückbleiben, da das flussige Medium und die Legierungspartikel hinsichtlich ihres Schmelzverhaltens so aufeinander abgestimmt werden können, daß sich das flussige Medium beim Aufschmelzen im wesentlichen vollständig verfluchtigt

Fig. 3 zeigt eine Verfahrensphase nach dem Aufschmelzen der in den

Depotraumen 1 5 angeordneten Lotmaterialmengen 23 zur Erzeugung der Bumps 10 Um die Lotmaterialmengen 23 wahrend des Aufschmelzens im Übergang von der festen in die flussige Phase exakt hinsichtlich der Anschlußflachen 1 1 zu positionieren, verbleibt die Schablone 14 wahrend des Aufschmelzens auf der Oberflache des Substrats 12 und wird erst dann, wenn die Bumps 10 ihre stabile, meniskusformige Gestalt angenommen haben, von der Oberflache des Substrats 12 entfernt Dabei können sich die Bumps 10 noch im flussigen oder, nach entsprechender Abkühlung auch bereits im festen Zustand befinden Wenn die mit den benetzungsun- fahigen oder den benetzungshemmenden Wandungen 16 versehene Schablone 14 schon wahrend des aufgeschmolzenen , noch schmelzflussigen Zustand der Bumps 10 vom Substrat abgenommen werden, kann eine ungehinderte Erstarrung der Bumps in ihrer typischen Meniskusform erfolgen Verbleibt die Schablone 14 bis zur Erstarrung der Bumps 10 auf der Oberflache des Substrats 12 und wird erst anschließend vom Substrat 12 abgenommen, kann die Schablone 14 über ihre Wandungen 16 auch als Formwerkzeug auf die äußere Gestalt der Bumps 10 einwirken

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für das Verbleiben der Schablone 14 auf dem Substrat 12 wahrend der Erstarrung der Bumps 10, wobei zusatzlich zur weiteren Formbeeinflussung der Bumps 1 0 die Schablone 14 mit einer Formplatte 24 bedeckt ist Die Formplatte 24 weist im Gegensatz zur Schablone 14 keine durchgehenden Offnungen, sondern Formvertiefungen 25 auf, die wie die Schablonenoffnungen 13 der Schablone 14 mit einer benetzungshemmenden oder benetzungsunfahigen Wandung 26 versehen sind Wie Fig. 4 weiter zeigt, sind die Formvertiefungen 25 der Formplatte 24 deckungsgleich mit den Schablonenoffnungen 13 der Schablone 14 angeordnet Hierdurch laßt sich im schmelzflussigen Zustand der Bumps 10 deren Form so beeinflussen, daß die Bumps 10 schließlich in einer abgeflachten, mit einer im wesentlichen ebenen Oberflache versehenen Form erstarren

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Formbeeinflussung von durch die Erstarrung des Lotmaterials 17 in den Depotraumen 1 5 erzeugten

Bumps 10 Hierzu wird, ausgehend von der in Fig. 3 dargestellten Konfiguration mit der in den Depotraumen 1 5 angeordneten, aufgeschmolzenen und die Anschlußflachen 1 5 benetzenden Lotmaterialmenge das Substrat zusammen mit der darauf angeordneten Schablone 14 gewendet und mit den befullten Depotraumen 1 5 nach unten weisend auf eine mit einer benetzungshemmenden oder benetzungsunfahigen Oberflache versehene Gegenplatte 40 in sogenannter „Face-down"-Technιk aufgesetzt Dabei stellen sich die in Fig. 5 dargestellten Abflachungen bei den noch schmelzflussigen Bumps 10 ein, so daß, die Bumps 10 schließlich in einer abgeflachten, mit einer im wesentlichen ebenen Oberflache versehenen Form erstarren Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 5 kann die Schablone 14 auch vor dem Aufsetzen der noch schmelzflussigen Lotmaterialmengen 23 auf die Gegenplatte 40 entfernt werden In dem in Fig. 5 dargestellten Fall können die Wandungen 16 der in der Schablone ausgebildeten Depotraume 1 5 noch zur Formgebung der Bumps 10 beitragen

Wie aus den hier beispielhaft unterschiedlich groß bemessenen Anschluß- flachen 1 1 des Substrats 12 deutlich wird, laßt sich das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 geschilderte Verfahren besonders dann vorteilhaft einsetzen, wenn es darum geht, unterschiedlich große Anschlußflachen 1 1 mit entsprechend unterschiedlich groß bemessenen Bumps 10 zu versehen Bei den hinsichtlich des Verfahrensablaufs in den Fig. 1 bis 5 beispielhaft dargestellten Verfahren ist es lediglich notwendig, die - wie aus den

Figuren deutlich hervorgeht - Schablonenöffnungen 13 der Schablone 14 bzw die Formvertiefungen 25 der Formplatte 24 entsprechend zu bemessen Weiterhin wird auch insbesondere aus Fig. 4 deutlich, daß beliebige Profilierungen der Bumps 1 0 durch Verwendung einer entsprechende Formvertiefungen aufweisende Formplatte 24 und der Schablone 14 möglich sind

In den Fig. 6 bis 8 ist eine Alternative zu dem anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Verfahren dargestellt, die jedoch abweichend von den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahren nicht die Ausbildung von mit An- schlußflächen verbundenen Lotmaterialformstucken, also Bumps 10, betrifft, sondern vielmehr die Ausbildung von beliebig handhabbaren Lotmaterialformstucken 27 (Fig. 8) Wie aus einem Vergleich der Fig. 1 bis 3 mit den Fig. 6 bis 8 deutlich wird, unterscheidet sich das in den Fig. 6 bis 8 dargestellte alternative Verfahren von dem vorhergehend erlauter- ten Verfahren im wesentlichen darin, daß anstatt eines Substrats 12 mit benetzungsfähigen Anschlußflachen 1 1 ein Substrat 28 mit einer entweder insgesamt benetzungsunfahig oder benetzungshemmend ausgebildeten Oberflache 29 oder einer zumindest in den Schablonenoffnungen 13 der

Schablone 14 zugeordneten Oberflachenbereichen benetzungshemmend oder benetzungsunfahig ausgebildeten Oberflache 29

Der Verfahrensablauf beginnend mit der Anordnung der Schablone 14, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel identisch mit der unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten Schablone 14 ist und ebenfalls mit benetzungshemmenden oder benetzungsunfahigen Wandungen 16 der Schablonenoffnungen 13 versehen ist, ist identisch mit dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Verfahrensablauf Um, wie in Fig. 8 dargestellt, die Ausbil- düng der Lotmaterialformstucke 27 aus den in den Depoträumen 15 angeordneten Lotmaterialmengen 23 durch Aufschmelzen zu einer zumindest kugelahnlichen Gestalt zu unterstutzen, kann die Schablone 14, wie durch den Pfeil 30 angedeutet, in beliebiger Richtung parallel zur Oberflache 29 bewegt werden Hierdurch wird ausgehend von dem durch die Oberflächenspannung der aufgeschmolzenen, schmelzflussigen Lotmaterialformstücke 27, erzeugten Flussigkeitsmeniskus im Übergang zum Erstarrungszustand der Lotmaterialformstucke 27 zusammen mit einem Abrollen der Lotmaterialformstucke 27 auf der Oberflache 29 des Substrats 28 die Ausbildung einer Kugelform unterstützt

Besonders für die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Verfahrensvariante, die zur Ausbildung von frei handhabbaren Lotmaterialformstucken 27 dient, ist es vorteilhaft, anstatt eines konventionellen Flußmittels ein Lotmaterial 1 7 mit einem Polyalkoholanteil, z. B . einem Glyzerin-Anteil, zu verwenden, um eine die Ausbildung der Kugelform unterstutzende möglichst hohe Oberflachenspannung am noch schmelzflussigen Lotmaterialformstuck 27 zu erzeugen

Wie weiter aus Fig. 8 deutlich wird, sind durch die positionierende Wirkung der Schablone 14 die erstarrten Lotmaterialformstücke 27 vereinzelt und hinsichtlich ihrer Position definiert angeordnet, so daß beispielsweise eine selektive Entnahme der Lotmaterialformstucke 27 aus den Schablonenoffnungen 1 3 möglich ist, oder auch ein mit Anschlußflachen versehenes Substrat, beispielsweise ein Chip, im Flip-Chip-Verfahren mit den Anschlußflachen von oben auf die Lotmaterialformstücke 27 abgesenkt werden kann, um durch einen weiteren Umschmelzvorgang Bumps auf den Anschlußflächen des Chips zu erzeugen.

Fig. 9 zeigt eine Variante hinsichtlich der Befullung der Depotraume 1 5 in der Schablone 14 Zur Befullung wird hier ein bereits schmelzflüssiges Lotmaterial 3 1 verwendet, das während der Befullung durch ein flüssiges, organisches Medium 32, beispielsweise Glyzerin, von der Umgebung abgeschirmt ist Übereinstimmend zu den in den Fig. 2 und 7 dargestellten Varianten, wird hier eine als Rakel 33 ausgebildete Verdrängungseinrich- tung zur Definition von in den Depoträumen 15 aufgenommenen Lotmaterialmengen 34 verwendet Wenn beispielsweise über die Verdrangungseinrichtung 33 und/oder das Substrat 12 eine Kühlung der in den Depotraumen 1 5 aufgenommenen Lotmaterialmengen 34 erfolgt, kann ohne weitere Formwerkzeuge eine Erstarrung der Lotmaterialmengen 34 zu scheiben- formigen Lotmaterialformstucken oder, wie es in Fig. 9 wegen der Verwendung eines Substrats 12 mit benetzungsfähigen Anschlußflächen 1 1 der Fall ist, zu scheibenförmig ausgebildeten Bumps 35 erfolgen Unabhängig davon, ob die in Fig. 9 dargestellte Variante zur Herstellung von frei handhabbaren Lotmaterialformstucken oder von Bumps 35 dient, kann auf ein der Befullung der Depotraume 1 5 folgendes Aufschmelzen der Lotmaterialmengen 34 verzichtet werden

Um die Befullung der Depotraume 1 5 mit dem zunächst schmelzflüssigen Lotmaterial zu vereinfachen und eine Entnetzung des Lotmaterials von den Anschlußflächen 1 1 zu verhindern, wird das Substrat 12 während der Befullung der Depotraume 15 , wie durch die Pfeile 39 in Fig. 8 angedeutet, von der den Anschlußflächen 1 1 gegenüberliegenden Seite her gekühlt.

Die Fig. 10 und 11 zeigen beipielhaft die Verwendung einer abweichend von den Darstellungen gemäß Fig. 2, 7 und 9 als Rolle 36 ausgebildeten Verdrangungseinrichtung Die Rolle 36 kann, wie in Fig. 10 dargestellt, sowohl zur Befullung der Depotraume 1 5 mit zunächst partikelformig oder pastos ausgebildetem Lotmaterial 1 7, als auch, wie in Fig. 1 1 dargestellt, zur Befullung der Depotraume 15 mit bereits geschmolzenem Lotmaterial 3 1 verwendet werden In beiden Fallen bietet die Rollbewegung den Vorteil, daß durch die Überlagerung der Rollenlangsbewegung 37 mit der Rotation 38 ein in seiner Wirkungsrichtung durch den Pfeil 39 angedeuteter Kompressionseffekt zur besseren Befullung der Depotraume 15 erzielt wird Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 9 ausgeführt, kann auch bei der in Fig. 1 1 dargestellten Befullung der Depotraume 15 eine Kühlung des Substrats 12 (Pfeile 39) erfolgen

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur selektiven Ausbildung von Kontaktmetallisierungen auf Anschlußflächen eines Substrats, bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Schablone belegt wird, derart, daß Depotraume bildende Schablonenöffnungen über den Anschlußflächen angeordnet sind, nachfolgend die Depoträume mit einem Lotmaterial befüllt werden, und ein Aufschmelzen des Lotmaterials ( 1 7) zur Ausbildung der Kontaktmetallisierungen ( 10) in den zumindest in Kon- taktbereichen mit dem Lotmaterial ( 1 7) benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Depotraumen ( 1 5) erfolgt

Verfahren zur Ausbildung von Lotmaterialformstucken, insbesondere Lotkugeln, bei dem eine zumindest in Teilbereichen benetzungs- hemmende oder nicht benetzungsfahige Oberfläche eines Substrats mit einer Schablone belegt wird, derart, daß Depoträume ( 15) bildende Schablonenoffnungen ( 13) über benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Flächen angeordnet sind, und bei dem die Depotraume ( 1 5) mit einem Lotmaterial (17) befüllt werden, und ein Aufschmelzen des Lotmaterials ( 1 7) zur Ausbildung der Lotma- terialformstucke (27) in den zumindest in Kontaktbereichen mit dem

Lotmaterial benetzungshemmenden oder nicht benetzungsfähigen Depotraumen (15) erfolgt

Verfahren nach Anspruch 1 oder zwei, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß das Lotmaterial (17) als pastoses oder partikelformiges Materi- al in die Depotraume (15) eingefüllt wird

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke n n z e i c h n e t , daß das Lotmaterial (17) als ein Gemenge aus einem flussigen, organischen Medium (32) und darin angeordneten Lotpartikeln (21) ausgebildet ist

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke n n z e i c h n e t , daß das Lotmaterial (31) als schmelzflussige Masse unter einem Flussigkeitsspiegel eines organischen Mediums (32) auf die Scha- blone aufgebracht und in die auf dem Substrat angeordneten Depotraume (15) gefüllt wird

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch geke n n z e i c h n e t , daß das Substrat (12) zur Befullung der Depotraume (15) mit dem Lotmaterial (31) gekühlt wird

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e ke n n z e i c h n e t , daß das Lotmaterial (17, 31) zur Befullung der Depotraume (15) auf der Oberflache der Schablone (14) angeordnet wird mit einer Verdrangungseinrichtung (18, 33, 36) in die Depotraume (15) ver- fullt wird

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e ke n n z e i c h n et , daß als Verdrangungseinrichtung ein Rakel (18, 33) verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge ke n nz e i c h n e t , daß als Verdrängungseinrichtung eine auf der Oberfläche der Schablone (14) abrollende Rolle (36) verwendet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e ke n n z e i c h n e t , daß das Aufschmelzen des Lotmaterials (17) in den Depotraumen (15) nach Abdeckung der Depotraume (15) mit einer Formplatte (24) erfolgt.