CH669477A5

CH669477A5 -

Info

Publication number: CH669477A5
Application number: CH4004/85A
Authority: CH
Inventors: Seppo Pienimaa
Original assignee: Lohja Ab Oy
Priority date: 1984-09-17
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1989-03-15
Also published as: SE8504295D0; CA1232372A; SE8504295L; GB2164794A; FI76220B; FI843631A0; FR2570544B1; GB8522166D0; FR2570544A1; FI76220C; BE903242A; DE3533159A1; GB2164794B; FI843631L

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln von Bauteilen, insbesondere Halbleiterbauteilen, das im Patentanspruch 1 definiert ist.

Ungeschützte Bauteile sind Umwelteinflüssen oder mechanischen Beschädigungen während der Bearbeitungsphasen der Bauteile oder der Produkte, welche diese Bauteile enthalten, ausgesetzt. Deshalb müssen die Bauteile auf dem Trägerband in der Weise eingekapselt werden, dass das Band und die Bauteile darauf sich auf den automatischen Fertigungseinrichtungen gleich verhalten wie uneingekapselte Bauteile.

Gemäss bekannten Verfahren für den Schutz von Trägerbandbauteilen ist nur die Oberfläche des Halbleiterbauteils (vgl. veröffentlichte Patentanmeldung GB-A 2 009 504) oder es sind das Bauteil und die daraus herausragenden Anschlüsse geschützt. Deshalb ist es schwierig, die Bauteile in automatischen Einkapselungsmaschinen zu bearbeiten. In der finnischen veröffentlichten Patentanmeldung 840981 ist ein Verfahren offenbart, gemäss welchem das Einkapselungspolymer auf eine gewünschte Zone auf dem Trägerband beschränkt ist. In der anlässlich der IMC-Konferenz 1984 getätigten Veröffentlichung «Chip-size Plastic Encapsulation on Tape Carrier Package»

sind verschiedene Einkapselungsverfahren dargestellt, gemäss welchen das Einkapselungspolymer für Halbleiterbauteile oder Halbleiterbauteile und deren Anschlüsse verwendet wird. Des weiteren ist in der englischen Auslegeschrift GB-A 2 072 424 ein Verfahren dargestellt, bei welchem ein geformtes Metallgehäuse für die Einkapselung von Halbleiterbauteilen verwendet wird. Das Metallgehäuse wird von seinen Rändern her unter den Anschlüssen befestigt mittels eines Polyimidfilms, der mit Epoxy-harz im ILB-Zustand oder mit einem anderen geeigneten Klebemittel beschichtet ist. Anschliessend wird das Bauteil mit einem Metallfilm bedeckt, der ein Loch aufweist, durch welches der Raum um das Bauteil mit Einkapselungsmaterial gefüllt wird. Das Füllen eines unter dem Halbleiter angeordneten Metallgehäuses mit einem Einkapselungspolymer ist als eine alternative Methode dargestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gleichzeitig den Schutz der eingekapselten Bauteile zu verbessern und eine effektivere Automatisierung des Fertigprozesses gegenüber dem Stand der Technik zu ermöglichen.

Z.B. wird ein Gehäuse, das aus einem mit einer Klebemittelschicht beschichteten Filmmaterial, beispielsweise Polyimid, geformt ist, unter einer ringförmigen Halterung für die Anschlüsse angeordnet, welche das Loch aus dem Trägerband begrenzt, wo das Bauteil angeordnet werden soll. Dieses Verfahren verleiht dem eingekapselten Bauteil eine genau definierte Form. Der Polyimidfilm, der als Gehäusematerial verwendet wird, und ebenso die darauf geschichtete Klebemittelschicht schützen die Anschlüsse und das Bauteil wirksam. Das Bauteil ist mit automatischen Einrichtungen leicht zu handhaben, da es in der Ebene der ringförmigen Halterung liegt.

Auf diese Weise wird das Bauteil von allen Seiten geschützt durch eine dünne Schicht aus Einkapselungsmaterial. Es treten keine Spannungen auf, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Bauteile und des Einkapselungsmate-rials entstehen und die typisch sind, falls nur eine Seite eines Bauteils geschützt ist, und die dazu neigen, das Bauteil zu beschädigen.

Die Trägerbandbauteile, die gemäss dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung von allen Seiten eingekapselt sind, eignen sich für den Gebrauch als diskrete Bauteile. Im Unterschied zu den bekannten Methoden wird einerseits ein Filmmaterial, vorzugsweise Polyimid, das mit einer durch Erhitzung aktivierbaren Klebemittelschicht beschichtet ist, und andererseits ein Trägerband, das mit ringförmigen Anschlusshalterungen versehen ist, verwendet. Das Gehäuse, geformt aus dem formbaren Filmmaterial, wird auf die Anschlüsse geklebt und unter der ringförmigen Anschlusshalterung angeordnet. Das Einkapselungsmaterial wird beschränkt auf die Zone, welche durch die inneren Ränder der ringförmigen Halterung begrenzt ist, wobei das Gehäuse, die ringförmige Halterung und das Einkapselungspolymer zusammen eine Mikrokapsel um das Halbleiterbauteil formen.

Bauteile, die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens geschützt sind, können in vorteilhafter Weise in Maschinen zum Bonden und Bestücken von Bauteilen verwendet werden. In der Bestückungsphase werden die Bauteile mit gebogenen Anschlüssen auf ein Substrat gebondet, und die Anschlüsse werden auf die «bonding pads» auf dem Substrat gelötet.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen gemäss den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schnittbild und

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein TAB (Tape Automatic Bonding) Bauteil auf dem Trägerband.

Fig. 3 zeigt in schematischer Weise die Produktion des Metallgehäuses entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren.

Fig. 4 zeigt ein Schnittbild und

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Schutzgehäuse.

Fig. 6 zeigt in schematischer Weise die Verteilung des Polymers auf dem Boden des Gehäuses.

Fig. 7 zeigt in einem Schnittbild das Bonden eines Gehäuses auf das Trägerband.

Fig. 8 zeigt im Schnittbild und

Fig. 9 in einer Draufsicht die Verteilung und Aufbringung des Polymers auf das Bauteil.

Fig. 10 zeigt in schematischer Weise die gleichzeitig durchgeführten Phasen des Bondens, des Schutzes und der Vorhärtung.

Fig. 11 zeigt in einem Schnittbild und

Fig. 12 in einer Ansicht von oben ein Bauteil mit vollständigem Schutz.

Fig. 13 zeigt ein Schnittbild eines Bauteils mit vollständigem Schutz, das vom Trägerband losgelöst ist.

Ein Chip TAB Bauteil 1, wie in Fig. 1 gezeigt, wird unter einem viereckigen Loch im Polyimidband 2 an seinen Anschlusselektroden 7 gehalten, so dass eine ringförmige Zone 4 zwischen dem Loch und der Komponente 1 besteht. Diese Zone 4 ist von einem Teil des Bandes 2 in Form einer ringförmigen Halterung 5 umgeben, welche ihrerseits umgeben ist von vier länglichen Spalten 3. Die Anschlüsse 7 verbinden das Bauteil 1 (indem sie die Zone 4 und die Spalten 3 überbrücken) mit den Testpadzonen 6 ausserhalb der Spalten. Die oben beschriebene Konstruktion bildet den Ausgangspunkt für das nachstehend beschriebene Fünfphasenschutzverfahren.

Phase 1

Ein Polyimidfilm 8 (dessen Dicke ungefähr 50 um beträgt), bedeckt mit einer vorgehärteten Klebemittelschicht, wird mit Prägewerkzeugen 12, 13 mit Halteeinrichtungen 22 und Schneideeinrichtungen 23 geprägt, um eine Gehäuseform 9, 10, 11 mit leicht abgeschrägten Seiten 10 zu bilden. Das Gehäuse 9, 10, 11 ist derart aus einem Film 8 herausgeschnitten, dass es mit einem Rand 9 von der gewünschten Breite versehen ist (Fig. 4). Die Gehäusetiefe ist so gewählt, dass ein Spalt von 100 ... 200 um zwischen dem unteren Teil des Halbleiterbauteils Chip 1 und dem Boden der Schale 10 (Fig. 7) verbleibt. Der Rand 9 des Gehäuses 9, 10, 11 ist entsprechend den Massen der ringförmigen Halterung 5 gewählt. Die äusseren Abmessungen des Randes in dem Gehäuse 9, 10, 11 sind 100 ... 200 um kleiner als die äusseren Abmessungen der ringförmigen Halterung 5. Dies, und die exakte Ausrichtung des Gehäuses 9, 10, 11 während der Klebephase sorgen dafür, dass die Anschlüsse 7 auf der ILB-Klebezo-ne nicht während der Biegephase gegen den Rand des Gehäuses 9,10, 11 zerschnitten werden.

Phase 2

Das geformte Gehäuse 9, 10, 11 wird an seinem Boden 10 (Fig. 6) mit einem Polymer 15 gefüllt. Dadurch ist gewährleistet, dass unter dem Bauteil 1 eine blasenfreie Schutzschicht aus Polymer gebildet werden kann. Es wird nur eine solche Menge des Polymers 15 verteilt, dass zwar der Zwischenraum zwischen dem Bauteil 1 und dem Gehäuse 9, 10, 11 ausgefüllt ist, dass jedoch für das Bauteil 1 nicht nach oben gehoben wird.

Phase 3

Das Gehäuse 9, 10, 11 wird mittels einer vorgehärteten Klebemittelschicht 21 auf dem Gehäusefilmmaterial 8 unter das Bauteil 1 geklebt (Fig. 7). Der vorgehärtete Kleber erfordert eine Wärmebehandlung (Temperatur 10 ... 200°C), um eine Verbindung zum Trägerfilm 2 herzustellen.

Das Gehäuse 9, 10, 11 wird in die Prägeform 17 eingelegt, welche so geformt ist, dass sie das Gehäuse 9, 10, 11 ausrichtet. Die Prägeform 17 wird erhitzt und presst das Gehäuse 9, 10, 11 auf das Trägerband. Die Verbindung 5 wird gekühlt, bevor der Druck beseitigt wird, damit eine dauerhafte Bindung des Gehäuses 9, 10, 11 gewährleistet ist. Während der Klebephase muss das Klebemittel den Raum zwischen den Anschlüssen 7 ausfüllen und eine isolierende polymere Schicht zwischen den Anschlüssen 7 bilden. Somit ist eine Dicke von 25 ... 35 |xm für die Klebemittelschicht erforderlich.

Phase 4

Das Bauteil 1 wird mit einem Schutzpolymer 15' bedeckt (Fig. 8). Der Applikator 14 wird über das Bauteil 1 spiralförmig geführt, so dass sein Weg die gesamte beschichtete Zone bedeckt (Fig. 9). Der Applikator 14 und die Bewegung seiner Düse sind so gestaltet, dass das Polymer 15' gleichmässig über den gesamten Düsenpfad verteilt wird. Die Menge des Polymers 15' wird so bemessen, dass der Zwischenraum 4 zwischen der Kante des Bauteils 1 und dem Rand 9 des Gehäuses 9, 10, 11 ausgefüllt wird und dass die Oberfläche des Bauteils 1 geringfügig über die Oberfläche des Trägerfilms 2 gehoben wird. Die Viskosität des applizierten Schutzpolymers liegt innerhalb von 5.000 ... 40.000 mPa x s. Die Wahl des Schutzpolymers ist bestimmt durch seine Schutzeigenschaften, die Aushärtungszeit und -temperatur und die Benetzungseigenschaften.

Die Benetzungseigenschaften des Schutzpolymers 15' können durch Erhitzung des Gehäuses 9, 10, 11 verbessert werden, weil die Viskosität des Schutzpolymers mit steigender Temperatur abnimmt. In diesem Fall werden Phasen 3 und 4 gleichzeitig durchgeführt (Fig. 10). Das Vorhärten des Schutzpolymers kann auch in dieser Phase erfolgen, wenn das geschützte Teil eingespannt wird und die Prägeformtemperatur und Ausführungszeit für das Polymer richtig eingestellt werden. Die Prägeform 17 ist mit Kühlkanälen 18 versehen, welche es erlauben, die Temperatur der Prägeform 17 zu senken, und mit einem Entlastungskanal 19, um das eingekapselte Bauteil 1 von der Prägeform 17 loszulösen. Wenn das Schutzpolymer 15' im Vakuum aufgebracht und zugleich erhitzt wird, beschleunigt dies die Entfernung von sich entwickelnden Gasen und Blasen in der Einkapselung.

Phase 5

Das Trägerband 2 wird zusammen mit den eingekapselten Bauteilen 1 durch einen Vorhärtungsofen geführt (nicht dargestellt). Das Schutzpolymer 15 wird vorgehärtet, und der Prägefilm 2 wird mit einem Distanzband auf eine Spule gebracht. Anschliessend wird die Spule zur endgültigen Aushärtung des Schutzpolymers gebracht.

Das eingekapselte Bauteil kann nun vom Trägerband 2 weggeschnitten werden, z.B. an den äusseren Rändern der Spalten 3, und die Anschlüsse, mittels welcher das Bauteil 1 auf eine gedruckte Leiterplatte gelötet wird, werden gebogen (Fig. 13). Die Bauteile können mit ihrem Unterteil auf die Leiterplatte gebracht und angeleimt werden, und alle Bauteile können dann, sei es gleichzeitig oder einzeln, gelötet werden.

Die verwendeten Einkapselungspolymere 15 und 15' können aus einem Epoxy-, Silikon- oder Phenolharz bestehen (z.B. CASTAL 341 FR oder Sumitomo CR 2000). Ein grundsätzli5

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ches Erfordernis besteht darin, dass die Harzform keine Blasen zwischen dem Bauteil 1 und dem Gehäuse 9, 10, 11 lässt.

Das Filmmaterial für das Gehäuse 9, 10, 11 kann auch anstelle eines Polyimidfilms ein Polyesterfilm sein (z.B. NITRO JR 2250). Auch andere formbare Filme sind anwendbar.

Die Klebemittelschicht, welche die Oberfläche des Gehäusefilmmaterials 8 bedeckt, kann auch aus einem üblichen Klebemittel auf Silikon-, Acryl- oder Epoxybasis bestehen. Die Klebemittelschicht wird in abgekühltem Zustand nicht kleben und kann leicht geformt werden.

Das Trägerband 2 kann z.B. anstelle eines Polyimidfilms 5 auch ein Polyesterfilm sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, wenn das Gehäusefilmmaterial 8 auch aus einem Polyesterfilm besteht.

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6 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Einkapselung von Bauteilen (1), insbesondere Halbleiterbauteilen, welche auf ein Trägerband (2) montiert sind und durch ihre Anschlüsse (7) unter einem Loch (20) gehalten werden, welches durch eine ringförmige Anschlusshal-terung (5) auf dem Trägerband (2) begrenzt wird, mit einem Polymer (15, 15'), dadurch gekennzeichnet, dass

— eine gehäuseförmige Struktur (9, 10, 11) mit Rändern (9) und einem Boden (10) aus einem mit einer Klebemittelschicht (21) beschichteten Filmmaterial (8) derart geformt wird, dass die Klebemittelschicht (21) sich auf der inneren Seite der Struktur (9, 10, 11) befindet,

— der Boden (10) der gehäuseförmigen Struktur (9, 10, 11) mit einer Formschicht (15) gefüllt wird,

— die gehäuseförmige Struktur (9,10, 11) derart unter das Loch (20) gebracht wird, dass die Ränder (9) der Struktur sich unterhalb der ringförmigen Anschlusshalterung (5) ausdehnen, und das Bauteil (1) mit der Formschicht (15) in Kontakt gebracht wird,

— die gehäuseförmige Struktur (9,10, 11) durch Pressen und Erhitzen an ihren Rändern (9) gegen die ringförmige Anschlusshalterung (5) geklebt wird,

— eine Seite des Bauteils (1) mit einer Schutzschicht (15') bedeckt wird, die sich über die Ränder des Bauteils (1) bis zum inneren Rand der ringförmigen Anschlusshalterung (5) ausdehnen und Kontakt mit der Formschicht (15) schaffen, und

— die Formschicht (15) und die Schutzschicht (15' ) einer Wärmebehandlung unterworfen werden, so dass sie das Bauteil (1) einschliessen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formschicht (15) und die Schutzschicht (15') ein und dasselbe Material, z.B. ein Polymer, verwendet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formschicht (15) und die Schutzschicht (15') unterschiedliche Polymere verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Formschicht (15), das Kleben der gehäuseförmigen Struktur (9, 10, 11) und das Aufbringen der Schutzschicht (15') in separaten Phasen vorgenommen werden (Fig. 7, 8, 9).

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Formschicht (15), das Kleben der gehäuseförmigen Struktur (9,10, 11) und das Aufbringen der Schutzschicht (15') in einer einzigen Phase durchgeführt werden (Fig. 10).

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Press- und Erhitzungsphase ein und dasselbe erhitzte Pressinstrument verwendet wird (16 bis 19).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschicht (15) eine Polymerschicht ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (15') eine Polymerschicht ist.