AT412536B

AT412536B - Verfahren und einrichtung zum auftragen einer flüssigen substanz

Info

Publication number: AT412536B
Application number: AT0052600A
Authority: AT
Original assignee: Esec Trading Ag
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2005-04-25
Also published as: AT6396U1; US6293317B1; ATA5262000A

Description

AT 412 536 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Benetzen der Bumps eines Halbleiterchips mit einer flüssigen Substanz. Die flüssige Substanz kann dabei ein Flussmittel sein.

Es ist bekannt, eine ebene Grundplatte mit einer Flussmittelschicht zu versehen, wobei die Schicht mittels Rakeln aufgetragen wird. Bei diesem Verfahren geht ein relativ großer Anteil des 5 Flussmittels verloren.

Aus der US 5 565 033 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Flussmittel, wie beispielsweise Lötpaste oder ein elektrisch leitender Klebestoff, mittels eines Einspritzkopfes auf sog. Pads eines elektronischen Trägers aufgebracht wird. Dieses Verfahren dient allerdings nicht dazu, bereits vorhandene Bumps eines Halbleiterchips mit Flussmittel zu benetzen, sondern es dient zur Her-10 Stellung von Bumps auf einem Träger, wie beispielsweise einer Leiterplatte. Der Träger wird hierbei mit einer Maske abgedeckt und die Paste unter Druck durch eine Düse auf die über den Pads gebildeten Hohlräume aufgetragen. Die Verteilung des Flussmittels in den Hohlräumen ist nicht kritisch, da das in den einzelnen Hohlräumen vorhandene Flussmittel anschließend zu einem Bump geformt wird. Die Abmessungen der Hohlräume entsprechen den üblichen Abmessungen 15 eines Pads und sind sehr gering.

Aus der US 4 139 613 A ist andererseits ein Verfahren bekannt, bei dem in einem Arbeitsgang zwei verschiedene pulverförmige, thermoplastische Klebstoffe auf eine textile oder eine andere poröse-flexible Oberfläche aufgetragen werden. Hierbei handelt es sich somit um das Bedrucken textiler Stoffe, nicht aber um die Benetzung von Bumps eines Halbleiterchips mit einer flüssigen 20 Substanz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Aufträgen einer flüssigen Substanz auf die Bumps von Halbleiterchips zu verbessern, wobei eine gleichmäßige Benetzung der Bumps auch bei in einem weiten Bereich variierenden Viskositäten der flüssigen Substanz ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Benetzen der Bumps eines 25 Halbleiterchips mit einer flüssigen Substanz vor, bei dem ein die flüssige Substanz aufnehmender, nach unten offener Behälter und eine Grundplatte, in die wenigstens eine Kavität eingearbeitet ist, relativ zueinander bewegt werden, wobei der Behälter auf der Grundplatte gleitet und der Behälter während der Relativbewegung von der einen Seite der Kavität auf die andere Seite der Kavität bewegt wird, und wobei die Bumps des Halbleiterchips in die Kavität eingetaucht werden. 30 In entsprechender Weise sieht die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Benetzen der Bumps eines Halbleiterchips mit einer flüssigen Substanz vor, mit einer Grundplatte, in die wenigstens eine Kavität eingearbeitet ist, und mit einem nach unten offenen, auf der Grundplatte aufliegenden Behälter zur Aufnahme der flüssigen Substanz wobei der Behälter und die Grundplatte im Betrieb relativ zueinander bewegbar sind, und der Behälter während der 35 Relativ- bewegung von der einen Seite der Kavität auf die andere Seite der Kavität bewegbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Technik wird in zuverlässiger Weise ein homogenes Füllen der Kavität mit der flüssigen Substanz sichergestellt, und beim Eintauchen der Bumps des Halbleiterchips in die Kavität werden diese Bumps gleichermaßen mit der flüssigen Substanz benetzt. Dabei ist es von Bedeutung, dass eine Relativbewegung zwischen der Grundplatte und dem Behälter 40 erfolgt, um die Kavität zu füllen, es wird jedoch aus Gründen von Platzersparnis bevorzugt, dass die Grundplatte ortsfest angeordnet ist und dass der Behälter auf der Grundplatte hin und her gleitet. Der Behälter gleitet dabei insbesondere zwischen zwei Positionen, die sich beiderseits der wenigstens einen Kavität befinden, auf der Grundplatte hin und her. Für die homogene Füllung der Kavität ist auch ein möglichst störungsfreies Antreiben des Be-45 hälters relativ zur Grundplatte anzustreben, wofür es besonders vorteilhaft ist, wenn auf den Behälter eine Antriebskraft ausgeübt wird, die in der Gleitebene der Grundplatte angreift.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, die sich hinsichtlich einer einfachen Behälteranordnung und einfacher Antriebsmittel für die Relativbewegung auszeichnet, ist der Behälter ortsfest angeordnet und die Grundplatte beweglich. so Für das störungsfreie Füllen der Kavität ist es weiters von Vorteil, wenn die vordere und die hintere Wand des Behälters auf der Außenseite mit einer schräg verlaufenden Kante ausgebildet sind.

Eine vorteilhafte, einfache Antriebskonstruktion wird erzielt, wenn sie einen aus einem unteren und einem oberen Teil bestehenden Schlitten umfasst, wobei der obere Teil den Behälter aufnimmt 55 und wobei der obere Teil mittels einer Feder gegen den unteren Teil gezogen wird, um den Behäl- 2

AT 412 536 B ter gegen die Grundplatte zu drücken. Dabei ist es für die Kupplung des Behälters mit dem Schlitten besonders vorteilhaft, wenn der obere Teil des Schlittens eine Ausnehmung umfasst, in der ein am Behälter angebrachter Bolzen gelagert ist, wobei sich der Bolzen annähernd in der Gleitebene der Grundplatte befindet. 5 Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu tert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zum Aufträgen einer flüssigen Substanz, Fig. 2 diese Einrichtung in Seitenansicht; und Fig. 3 eine mit Flussmittel gefüllte Kavität in einer Grundplatte einer solchen Einrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in der Draufsicht und in der Seitenansicht eine Einrichtung 1 zum Auf-10 tragen einer flüssigen Substanz wie beispielsweise Flussmittel, elektrisch leitendem Epoxy oder Lötpaste. Die Einrichtung 1 besteht aus einer länglichen Grundplatte 2, in die wenigstens eine Kavität, beispielsweise zwei Kavitäten 3, eingearbeitet ist, und einem nach unten offenen Behälter 4 zur Aufnahme der flüssigen Substanz. Im Betrieb gleitet der Behälter 4 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf der Grundplatte 2 zwischen zwei Positionen P^ und P2, die sich links und 15 rechts der Kavitäten 3 befinden, hin und her. Die in Bewegungsrichtung gesehen vordere und hintere Wand 5 bzw. 6 des Behälters 4 sind rund ausgebildet, während die Kavitäten 3 quadratisch oder rechteckförmig sind. Damit wird erreicht, dass das Füllen mit der flüssigen Substanz auf der Mittelachse 7 der Kavität 3 beginnt und endet.

Als Antrieb 8' für den Behälter 4 ist z.B. ein Schlitten 8 vorgesehen, an dem der Behälter 4 lös-20 bar befestigt ist. Der Schlitten 8 besteht aus einem unteren und einem oberen Schlittenteil 8a bzw. 8b. Der Behälter 4 weist zwei Bolzen 10 auf, die in einer kreisförmigen Ausnehmung im oberen Schlittenteil 8b gelagert sind. Der obere Schlittenteil 8b wird mittels einer Feder gegen den unteren Schlittenteil 8a in Richtung gegen die Grundplatte 2 gezogen, so dass der Behälter 4 mit einer vorbestimmten Kraft auf der Grundplatte 2 aufliegt. Der Schlitten 8 selbst wird mittels eines nicht 25 dargestellten, beispielsweise pneumatischen, Antriebs entlang einer parallel zur Grundplatte verlaufenden Führungsschiene P hin und her bewegt, wobei sich der auf der Grundplatte 2 gleitende Behälter 4 mitbewegt. Um eine hohe Abriebsfestigkeit zu erreichen, sind die Grundplatte 2 und der Behälter 4 bevorzugt aus gehärtetem Chromstahl gefertigt.

Die am Behälter 4 angebrachten Bolzen 10 befinden sich annähernd in der Gleitebene der 30 Grundplatte 2, so dass die vom Schlitten 8 bei der Hin- und Her-Bewegung auf den Behälter 4 ausgeübte Antriebskraft in dieser Gleitebene angreift. Damit wird erreicht, dass die Antriebskraft in der gleichen Ebene angreift wie die zwischen dem Behälter 4 und der Grundplatte 2 wirkenden Reibungskräfte. Die Antriebskraft übt somit kein Drehmoment auf den Behälter 4 aus, so dass der Behälter 4 bei der Hin- und Her-Bewegung nicht schaukelt, d.h. nicht von der einen Seite auf die 35 andere Seite kippt.

Die Wand des Behälters 4 ist an ihrer Außenseite mit einer schräg verlaufenden Kante 11 ausgebildet. Bei der Bewegung des Behälters 4 staut sich die flüssige Substanz an der in Bewegungsrichtung gesehen vorderen Kante 11. Die vom Behälter 4 auf die gestaute flüssige Substanz ausgeübte Kraft steht senkrecht zur Kante 11 und drückt daher die flüssige Substanz beim Überfahren 40 der Kavität 3 nach unten ins Innere der Kavität 3. Die Wand des Behälters 4 weist auch an ihrer Innenseite eine schräg verlaufende Kante auf, so dass die flüssige Substanz beim Überfahren der Kavität 3 auch hier nach unten ins Innere der Kavität 3 gedrückt wird.

Die Fig. 3 zeigt die mit Flussmittel 12 als flüssiger Substanz gefüllte Kavität 3. Die Dicke d der Flussmittelschicht ist um etwa 20 bis 30 pm geringer als die Tiefe t der Kavität 3, wobei aber Fluss-45 mittel 12 entlang des Umfangs der Kavität 3 bis zum oberen Rand 13 der Kavität 3 reicht. Dank der Erfindung ist die Kavität 3 homogen mit Flussmittel 12 gefüllt, wobei die Viskosität des Flussmittels 12 in einem weiten Bereich von mindestens 8000 bis 45000 cP keine Rolle spielt. Beim Eintauchen eines mit Bumps versehenen Halbleiterchips in die Kavität 3 werden daher alle Bumps gleichermaßen mit Flussmittel benetzt. so Da es nur auf die Relativbewegung zwischen dem Behälter 4 (Fig. 1) und der Grundplatte 2 ankommt, ist es bei der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung zum Aufträgen einer flüssigen Substanz auch möglich, den Behälter 4 ortsfest anzuordnen und die Grundplatte 2 hin und her zu bewegen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte dann die Hin- und Her-Bewegung der Grundplatte 2 durch eine rotative Bewegung ersetzt werden, wobei dann die Grundplatte 2 eine 55 kreisförmige Scheibe mit den eingearbeiteten Kavitäten 3 wäre, die um ihren Mittelpunkt gedreht 3

Claims

5 10 15 20 25 30 35 40 45 wird. AT 412 536 B PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Benetzen der Bumps eines Halbleiterchips mit einer flüssigen Substanz (12), bei dem ein die flüssige Substanz (12) aufnehmender, nach unten offener Behälter (4) und eine Grundplatte (2), in die wenigstens eine Kavität (3) eingearbeitet ist, relativ zueinander bewegt werden, wobei der Behälter (4) auf der Grundplatte (2) gleitet und der Behälter (4) während der Relativbewegung von der einen Seite der Kavität (3) auf die andere Seite der Kavität (3) bewegt wird, und wobei die Bumps des Halbleiterchips in die Kavität (3) eingetaucht werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) ortsfest angeordnet ist und dass der Behälter (4) auf der Grundplatte (2) hin und her gleitet. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Behälter (4) eine Antriebskraft ausgeübt wird, die in der Gleitebene der Grundplatte (2) angreift. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) ortsfest angeordnet ist und dass die Grundplatte (2) bewegt wird. 5. Einrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Benetzen der Bumps eines Halbleiterchips mit einer flüssigen Substanz (12), mit einer Grundplatte (2), in die wenigstens eine Kavität (3) eingearbeitet ist, und mit einem nach unten offenen, auf der Grundplatte (2) aufliegenden Behälter (4) zur Aufnahme der flüssigen Substanz (12), wobei der Behälter (4) und die Grundplatte (2) im Betrieb relativ zueinander bewegbar sind, und der Behälter (4) während der Relativbewegung von der einen Seite der Kavität (3) auf die andere Seite der Kavität (3) bewegbar ist. 6. Einrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) ortsfest angeordnet ist und dass der Behälter (4) zwischen zwei Positionen (Pi; P2), die sich beidseits der wenigstens einen Kavität (3) befinden, auf der Grundplatte (2) hin und her gleitbar ist. 7. Einrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) von einem Antrieb (8') angetrieben wird, wobei die vom Antrieb (8') auf den Behälter (4) ausgeübte Antriebskraft in der Gleitebene der Grundplatte (2) angreift. 8. Einrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) ortsfest angeordnet ist und dass die Grundplatte (2) beweglich ist. 9. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere und die hintere Wand (5, 6) des Behälters (4) auf der Außenseite mit einer schräg verlaufenden Kante (11) ausgebildet sind. 10. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen aus einem unteren und einem oberen Teil (8a; 8b) bestehenden Schlitten umfasst, wobei der obere Teil (8b) den Behälter (4) aufnimmt und wobei der obere Teil (8b) mittels einer Feder gegen den unteren Teil (8a) gezogen wird, um den Behälter (4) gegen die Grundplatte (2) zu drücken. 11. Einrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (8b) des Schlittens eine Ausnehmung umfasst, in der ein am Behälter (4) angebrachter Bolzen (10) gelagert ist, wobei sich der Bolzen (10) annähernd in der Gleitebene der Grundplatte (2) befindet. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 50 4 55