Laminiertes Substrat für die Montage von elektronischen Bauteilen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung laminierter Substrate für die Halbleiter-Chip-Montage aus mindestens je einer strukturierten Metall- und Kunststofffolie sowie bandförmige Laminate als Vorstufe der Substrate.
Nach DE 195 21 022 werden eine Metallfolienbahn und eine Kunststofffolienbahn separat gestanzt und danach miteinander zu einem „Endlosband" verklebt, wobei vorzugsweise Füh- rungsdorne in übereinander liegende Positionsmarkierungen der miteinander zu verklebenden Folienbahnen eingreifen.
Für Reinstraum-Anwendungen ist der beim Vereinzeln der Substrate auftretende Abrieb des Laminats eine unerwünschte Kontamination.
Problematisch ist auch die Empfindlichkeit der immer kleiner werdenden elektronischen Bauteile gegen mechanische Belastungen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektronische Bauteile besser gegen mechanische Belastungen zu schützen, die Kontamination durch Laminatabrieb beim Vereinzeln zu lindern, Vereinfachungen für die Verarbeitung von derartigen Laminatsubstraten zu schaffen und flexiblere Anwendungsmöglichkeiten der Substrate zu ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe sind die folgenden Merkmale geeignet, insbesondere in Kombination mehrerer dieser Merkmale:
A) Die Folien werden so strukturiert, dass sich bei deren Anordnung übereinander solche Bereiche ergeben, über deren gesamte Breite keine Überlappung erfolgt.
B) Die Folien werden in wiederholenden Teilbereichen über die gesamte Breite des Laminats nicht laminiert.
C) Aus dem Laminat werden sich wiederholende Abschnitte der sich wiederholenden Konturen aus der Bandfläche des Laminats gebogen.
Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Bevorzugte Ausführungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Werden Folien gemäß Merkmal A) oder B) so strukturiert, dass sich bei deren Anordnung übereinander solche Bereiche ergeben, über deren gesamte Breite keine Überlappung oder Lami- nierung erfolgt, ermöglichen diese Bereiche eine vollständige Entfernung einer oder mehrerer Folien über die gesamte Breite des Laminatbandes, so dass das Laminatband in diesem Bereich ausschließlich aus der oder den verbleibenden Folien besteht und sämtliche Strukturie- rungsschritte an nicht laminiertem Material erfolgen.
Es wird somit ein bandförmiges Laminat aus mindestens je einer strukturierten Metall- und Kunststofffolie bereitgestellt, dessen Folien jeweils unterschiedliche sich wiederholende Konturen aufweisen, und das Bereiche aufweist, in denen die strukturierten Folien über die gesamte Breite des Bandes nicht überlappen oder eine Folie des Laminats in nicht zusammenhängende Konturen strukturiert ist.
Werden aus dem Laminat gemäß Merkmal C) sich wiederholende Abschnitte der sich wiederholenden Muster aus der Bandfläche des Laminats gebogen, werden dabei freie Bereiche in der Bandfläche des Laminats geschaffen mit denen einerseits wiederum die gleiche Wirkung wie mit Merkmalen A) und B) erzielbar ist, nämlich das Entfernen einer oder mehrer Folien über die gesamte Breite des Laminatbandes unter Aufrechterhaltung einer oder mehrerer Folien. Andererseits sind die gebogenen Abschnitte dazu geeignet, aufzunehmende Bauteile zu fixieren und vor mechanischer Belastung zu schützen.
Aus der Bandfläche herausragende Laschen sind anfällig für Beschädigungen beim Aufrollen des Bandes und neigen zum Verhaken beim Abrollen des Bandes. Diese Probleme können mit
Abstandshaltern ausgeräumt werden. Es wird somit ein bandförmiges Laminat aus mindestens je einer strukturierten Metall- und Kunststofffolie bereitgestellt, dessen Folien jeweils unterschiedliche sich wiederholende Konturen aufweisen, und das aus seiner Basisfläche gebogene Abschnitte aufweist, die insbesondere als Laschen oder Abstandshalter ausgebildet sind.
In einer bevorzugten Ausführung werden mehrere Laschen als Banden oder Seitenwände einer Halterung, insbesondere Fassung, angeordnet.
Die Laschen, insbesondere in Form einer Halterung angeordnet, ermöglichen eine besonders präzise Bestückung. Um die gebotene Präzision voll auszuschöpfen, werden Referenzlöcher in einen nicht laminierten Bereich einer Folie, insbesondere einer Metallfolie, gestanzt, deren Toleranz gegenüber den bekannten laminierten Führungslöchern kleiner gehalten werden kann. Löcher in einem nichtlaminierten Bereich sind als Referenzlöcher besonders geeignet, da ihre Toleranz von + 0,01 mm gegenüber den bekannten Positionsmarkierungen (Führungslöcher) (Toleranz: + 0,03 mm) nochmals deutlich verringert ist und eine genauere Einpassung der elektronischen Bauteile ermöglicht. Es hat sich bewährt, nach dem Laminieren Referenzlöcher zu stanzen.
Alle diese Laminate eignen sich zur Bereitstellung laminierter Substrate für die Halbleiterchip- Montage und sind Zwischenprodukte in Verfahren zur Herstellung von Substraten mit jeweils mindestens einer strukturierten Metall- und Kunststofffolie.
In einem Verfahren werden aus diesem Laminat sich wiederholende Abschnitte der sich wiederholenden Konturen aus der Bandfläche des Laminats gebogen, insbesondere werden wiederholende Abschnitte zu Laschen oder Abstandshaltern gebogen.
Idealerweise werden die Folien so strukturiert, dass sich bei deren Anordnung übereinander solche Bereiche ergeben, über deren gesamte Breite keine Überlappung erfolgt. Entsprechend werden die Folien in wiederholenden Teilbereichen über die gesamte Breite des Laminats nicht laminiert.
Ein maßgebliches Verfahren besteht darin, dass eine Folie des Laminatbandes in nicht zusammenhängende Konturen getrennt wird. Dies ermöglicht, dass bandförmige Laminate zur Vereinzelung zu Substraten in den Bereichen getrennt werden, in denen eine Folie unterbrochen wurde.
evorzugten Ausführungen
• sind die laminierten Substrate Träger für Halbleiterchips;
• ist die strukturierte Metallfolie gestanzt oder geätzt;
• ist die Kunststofffolie gestanzt;
• ist die Kunststofffolie faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt;
• werden die jeweils unterschiedlichen, sich wiederholenden Konturen in einer Stanzeinrichtung mit austauschbarem Stanzteil gestanzt;
• erfolgt in der Metallfolie ein Freischnitt, um die späteren Laschen freizulegen;
• erfolgt das Stanzen der Kontur für die späteren Abstandshalter in die Metallfolie ohne Freischnitt;
• werden Führungslöcher zum Ausrichten der Folien aufeinander mit dem gleichen Stanzwerkzeug sowohl in die Metallfolie als auch in die Kunststofffolie gestanzt;
• werden in die Kunststofffolie Freischnitte in Bereiche gestanzt, die um die späteren Laschen angeordnet werden;
• werden in die Kunststofffolie Freischnitte in Bereiche gestanzt, die um die späteren Abstandshalter angeordnet werden;
• werden in die Kunststofffolie Freischnitte in Bereiche gestanzt, die um die späteren Referenzlöcher angeordnet werden;
• werden am Rand der Kunststofffolie Ausnehmungen gestanzt;
• werden die jeweils unterschiedlichen, sich wiederholenden Konturen in einer Stanzeinrichtung mit austauschbaren Stanzmodulen gestanzt;
• werden die Folien mit einem Haftmittel zu einem Band laminiert;
• erzeugen die Schnitte Abschnitte, die gebogen werden;
• werden zwei oder drei Folien so strukturiert, dass sich bei deren Anordnung übereinander solche Bereiche ergeben, über deren gesamte Breite wenigstens hinsichtlich einer Folie keine Überlappung erfolgt oder dass wenigstens eine Folie in sich wiederholenden Teilbereichen über die gesamte Breite des Laminats nicht laminiert wird;
• sind zwei unterschiedlich strukturierte Metallfolien durch eine davon unterschiedlich strukturierte Kunststofffolie voneinander getrennt;
• besteht das bandförmige Laminat aus einer strukturierten Metallfolie zwischen zwei strukturierten Kunststofffolien, wobei die Folien unterschiedliche sich wiederholende Konturen aufweisen;
• wird eine strukturierte Metallfolie zwischen zwei identisch strukturierten Kunststofffolien angeordnet;
• werden aus dem Laminat sich wiederholende Abschnitte der sich wiederholenden Konturen aus der Bandfläche des Laminats zu bandenförmigen Laschen gebogen;
• werden die Laschen rechtwinklig oder fast rechtwinklig, insbesondere in einem Bereich zwischen 80° und 100° aus der Fläche des Bandes gebogen;
• werden metallische Laschen durch die Ebene eines Freischnitts der Kunststofffolie gebogen;
• werden die Konturen der metallischen Laschen sowie des Freischnitts in der Kunststofffolie vor der Laminierung der Kunststofffolie mit der Metallfolie erzeugt;
• werden aus diesem Laminat sich wiederholende Abschnitte der sich wiederholenden Konturen aus der Bandfläche des Laminats zu Z-förmigen Abstandshaltem gebogen;
• ragen die Abstandshalter höher aus der Bandfläche als die Laschen;
• umfasst ein Verfahren wenigstens zwei der Schritte A, B, und C;
• umfasst ein Verfahren die drei Schritte A, B und C;
• wird die Reihenfolge der Schritte A, B, und C eingehalten;
• wird eine Folie in solchen Bereichen, die über die gesamte Breite nicht mit der anderen Folie überlappen, in nicht zusammenhängende Konturen getrennt;
• werden im Laminat Module erzeugt, die einzig über metallische Anbindungen im Laminat gehalten sind;
• werden bandförmige Laminate zur Vereinzelung zu Substraten in den Bereichen getrennt, in denen eine Folie unterbrochen wurde;
• besteht das bandförmige Laminat aus zwei strukturierten Metall- und einer zwischen den Metallfolien angeordneten strukturierten Kunststofffolie, wobei die Folien jeweils unterschiedliche, sich wiederholende Muster aufweisen.
Erfindungsgemäß wird es ermöglicht, metallische Laschen durch die Ebene eines Freischnitts einer Kunststofffolie zu biegen, weil die Kontur für die Laschen und die Freischnitte in den jeweiligen Folien bereits vor dem Laminieren erstellt wurden. Die einzig verbleibenden metallischen Anbindungen der Module erlauben eine rückstandsfreie Trennung der Module beim Vereinzeln, wie dies für hochreine Anwendungen von Bedeutung ist. Damit wird vermieden, dass beim Vereinzeln Staub durch das Durchtrennen von kunststoffhaltigen Anbindungen entsteht.
Dies ermöglicht weiterhin, mehrere Laschen zueinander so anzuordnen, dass sie eine Halte- rung zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen ausbilden. Die Laschen sind dabei die Wände
der Halterung. Die Halterung kann durch die Laschen als Fassung ausgebildet sein, mit der elektronische Bauteile gefasst werden. Damit lassen sich Module mit Fassungen für elektrische Bauteile erzeugen. Die Module können noch auf dem Band mit besonders großer Präzision bestückt werden, bevor sie vereinzelt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht:
Fig. 1 zeigt eine gestanzte Metallfolie in Draufsicht,
Fig. 2 zeigt eine gestanzte Kunststofffolie in Draufsicht,
Fig. 3 zeigt ein Laminat aus der Metallfolie nach Fig. 1 und der Kunststofffolie nach
Fig. 2 in Draufsicht,
Fig. 4a zeigt in Draufsicht das Laminat aus Fig. 3 mit hochgebogenen Laschen und hochgebogenen Abstandshaltern,
Fig. 4b zeigt einen Ausschnitt eines noch angebundenen Moduls aus Fig. 4a,
Fig. 4c zeigt in Seitenansicht das Laminat aus Fig. 3 mit hochgebogenen Laschen und hochgebogenen Abstandshaltern in der die aus der Fläche des Laminats gebogenen Laschen und Abstandshalter verdeutlicht sind,
Fig. 4d zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Laminats aus Fig. 3 mit hochgebogenen Laschen und hochgebogenen Abstandshaltern und mit runden Führungslöchern,
Fig. 5 zeigt das Vereinzeln der laminierten Module aus dem laminierten Band.
Im Folgenden werden die Schritte des Herstellungsprozesses mit der Figurenfolge verdeutlicht.
Zur Herstellung einer Metallfolie 20 nach Fig. 1 wird in einer Stanzeinrichtung eine Stanzfolge durchgeführt, die wiederkehrende Konturen 21 , 22, 23, 24 in Form von Stanzbildern gemäß Fig. 1 aufweist. Entsprechend lassen sich Metallfolien nach Fig. 1 ohne die Abstandshalterum- risslinie auch durch Ätzen strukturieren. Analog werden nach Fig. 2 andere Konturen 25, 26, 27, 28 in Form von Stanzbildern mit einem anderen Stanzwerkzeug in eine Kunststofffolie 19 gestanzt. Die Folien gemäß Fig. 1 und Fig. 2 werden mittels ihrer Führungslöcher 22 zu einem Metall-Kunststoff-Folienverbund 6 gemäß Fig. 3 und 4c laminiert. Die Umrisslinien 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 der Metallfolie 20 und der Kunststofffolie 19 werden dabei passgenau zu Strukturen laminiert, die die Struktur der späteren Module 18 erzeugen. Aus dem Laminat 6 gemäß Fig. 3 werden im Bereich der Laschen 24 die Kunststoffanbindungen 10 herausgetrennt. Danach werden die Laschen 24 hochgebogen. Die hoch gebogenen Laschen 1 sind in Fig. 4a,
b, c und d ersichtlich. Das Laminat nach Fig. 4a, b, c, d ist geeignet zur Bestückung mit elektronischen Bauteilen und kann gem. Fig. 5 durch Abtrennen der metallischen Anbindungen 5 an den Trennstellen 15 und 16 zu einzelnen Modulen 18 vereinzelt werden.
Fig. 1 zeigt als Kontur 23 den Freischnitt 23 um die später gebogenen Laschen 1. Zwischen den Konturen 23, die die Freischnitte 23 erzeugen, befinden sich Anbindungen 5, die die Anbindung der durch die Freischnitte 23 erzeugten Inseln der späteren Module 18 mit dem äußeren Bereich der Metallfolie 20 aufrecht halten. Die Kontur 21 der Abstandshalter ist ein gestanzter Schnitt 21 für Abstandshalter 2. Die Konturen 22 sind ausgestanzte Führungslöcher 22. Die Metallfolie 20 ist im Bereich von Abstandshaltern 2 gemäß Fig. 1 nur eingeschnitten. Hierfür werden die Abstandshalter 2 nach dem passgenauen Schnitt 21 in die Fläche der Metallfolie zurückgedrückt. Die Kontur 24 definiert die später gebogenen Laschen 1.
Fig. 2 zeigt die Konturen 25, 26, 27, 28 in der Kunststofffolie 19 als die Freischnitte 25, 26, 27, 28 im Bereich der späteren Laschen 24, Abstandshalter 2, Referenzlöcher 4 und die ausgestanzten Führungslöcher 22. Die Freischnitte legen somit Laschen 24, die Abstandshalter 2 und die Referenzlöcher 4 frei. Weiterhin sind Ausnehmungen 28 am Rand ausgestanzt. Die Kontur 25 ist ein Freischnitt in der Kunststofffolie 19 zum späteren Stanzen der Referenzlöcher 4 in die Metallfolie 20. Die Kontur 26 ist ein Freischnitt in der Kunststofffolie 19, der das spätere Biegen der gestanzten Laschen 24 zu Laschen 1 ermöglicht. Zwischen den Konturen 26, die die Freischnitte 26 erzeugen, befinden sich Anbindungen 10 und 11 , die die Anbindung der durch die Freischnitte 26 erzeugten Inseln der späteren Module 18 mit dem äußeren Bereich der Kunststofffolie 19 aufrecht halten. Die Kontur 27 ist analog der Kontur 26 ein Freischnitt, der das spätere Biegen der Abstandshalter durch die Ebene des Freischnitts hindurch ermöglicht. Die Kontur 28 dient als Freischnitt mit den Freischnitten 26 gemäß Konturen 26 dem späteren Vereinzeln der Module durch nachfolgende Freischnitte 13 (Fig. 4b).
Fig. 3 zeigt metallische Anbindungen 5, die aufgrund der Freischnitte 26 von der Kunststofffolie 19 nicht abgedeckt sind. Die Führungslöcher 22 der Metall- und Kunststofffolie sind im Laminat 6 passgenau übereinander als Führungslöcher 9 laminiert. Die Kunststoffanbindungen 10 und 11 sind aufgrund der Freischnitte 23 nicht auf der Metallfolie laminiert.
Nach dem Laminieren der Folien 19 und 20 zu einem Laminat 6 gemäß Fig. 3 (und 4c) werden zuerst die Anbindungen 10 und 11 der Kunststofffolie 19 an den Trennstellen 14 ausgestanzt und danach die Laschen 24 und die Abstandshalter 21 aus der Fläche des Laminats gebogen.
Aus der Fläche gebogene Laschen 1 und Abstandshalter 2 sind in Fig. 4a, b, c, d ersichtlich. Der Freischnitt 3 ist ein Teil des Freischnitts 26, durch den ein Anliegen der Lasche 1 an der Schnittkante der Kunststofffolie 19 vermieden wird. Hierdurch wird erfindungsgemäß eine besonders bevorzugte Präzision bezüglich der Biegung der Lasche geschaffen. Nach den Biegevorgängen erfolgt ein Freischneiden der verbliebenen Laminatanbindungen 13. Damit ist das Modul 18 hinsichtlich seiner Kunststofflaminierung fertiggestellt und ist nur noch über die Metall- folie 20 in der Bandstruktur gehalten und zwar über seine metallischen Anbindungen 5 (gemäß Fig. 4a und 4d) an den Trennstellen 15, 16 und 17, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Die Module des Trägerbands nach Fig. 5 sind für eine automatische Bestückung geeignet. Für diesen Fall werden separate Referenzlöcher 4 mit einer Präzision im Bereich von + 0,01 mm erstellt, die nach dem Biegen der Laschen 24 zu 1 und Abstandshalter 21 zu 2 in die Metallfolie gestanzt werden. Die Referenzlöcher 4 erlauben eine präzise Bestückung der Module 18 mit Bauteilen. Die Position der gebogenen Laschen 1 ist durch die Referenzlöcher 4 besonders genau definiert. Eine derartige Anordnung eignet sich besonders für die Bestückung mit elektronischen Bauteilen. Zusätzlich zu den bekannten Kontaktierungen über die Basis der Metallfolie ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführung mit Laschen auch eine Kontaktierung über die Laschen 1.
Die erfindungsgemäße Möglichkeit, nicht nur über die Basisfläche der Metallfolie zu kontaktieren, sondern auch eine Kontaktierung über die Seiten zu gestatten, eröffnet neue Montage- und Bestückungsmöglichkeiten sowie den Einsatz von elektronischen Bauteilen neuen Designs. Weiterhin ermöglichen die Laschen 1 eine mechanische Fixierung sowie Schutz vor mechanischen Belastungen. Der Schutz ist dabei sowohl für weitere Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Umspritzen der montierten Bauteile, als auch in der Endanwendung gegeben. Die Haltefunktion der Laschen 1 ist dabei nicht auf elektronische Bauteile beschränkt.
Nach dem Bestücken mit den Bauteilen werden die in der Metallfolie 20 gehaltenen Module 18 vereinzelt. Die Vereinzelung erfolgt durch Freischneiden der verbliebenen metallischen Anbindungen an den Trennstellen 15, 16 und 17, so dass in diesem Schritt kein Laminat geschnitten wird und dieser Verfahrensschritt unter Reinstraum-Bedingungen durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste
1 ) gebogene Laschen
2) gebogene Abstandshalter
3) Freischnitt der Kunststofffolie im Biegebereich der Laschen
4) Nach dem Biegen gestanztes Referenzloch
5) Metallische Anbindung der Module
8) Laminiertes Substrat
9) Führungslöcher (passgenau laminiert)
10) Anbindung der Kunststofffolie
11 ) Anbindung der Kunststofffolie
13) Trennstelle der Laminatanbindung
14) Trennstelle der Kunststoffanbindung
15) Trennstelle
16) Trennstelle
17) Trennstelle
18) Modul
19) Kunststofffolie
20) Metallfolie
21 ) Kontur der Abstandshalter
22) Führungslöcher
23) Freischnitt in der Metallfolie um noch zu biegende Laschen
24) Laschen (gestanzt/flach)
25) Freischnitte in der Kunststofffolie zum späteren Stanzen der Referenzlöcher
26) Freischnitte in der Kunststofffolie zum späteren Biegen der Laschen
27) Freischnitte in der Kunststofffolie zum späteren Biegen der Abstandshalter
28) Freischnitt in der Kunststofffolie zum späteren Vereinzeln der Module