DE102008011394A1

DE102008011394A1 - Montageverfahren für elektronische Bauelemente und Montagebaugruppe

Info

Publication number: DE102008011394A1
Application number: DE102008011394A
Authority: DE
Inventors: Anthony Dr. John Peters
Original assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Montage von elektronischen Bauelementen, wie Flip-Chips (2) oder gekapselten integrierten Schaltkreisen, auf einem Kunststoff-Trägersubstrat (1) beschrieben, weiter wird eine Montagebaugruppe beschrieben. Die Anschlüsse (4) des elektronischen Bauelements (2) werden mit auf dem Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitenden Bond-Pads (5) verbunden, wobei die Bond-Pads (5) Kontaktbereiche für die Anschlüsse (4) des elektronischen Bauelements (2) bereitstellen und wobei das elektronische Bauelement (2) auf dem Trägersubstrat (1) durch ein Verbindungsmittel (3) gesichert wird. Das Bond-Pad (5) wird in einem dem Kontaktbereich benachbarten Bereich und/oder im Kontaktbereich mit mindestens einer Befestigungsausnehmung (6) versehen, wobei zugleich das Trägersubstrat (1) freigelegt wird. Das Verbindungsmittel (3) wird in einem Bereich aufgetragen, der die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) einschließt. Die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) wird mit dem Verbindungsmittel (3) gefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von elektronischen Bauelementen sowie eine Montagebaugruppe mit einem auf ein Trägersubstrat montierten elektronischen Bauelement.
Bei der direkten Montage von Halbleiter-Chips, der sog. Flip-Chip-Montage, wird der Chip ohne weitere Anschlussdrähte direkt mit der aktiven Kontaktierungsseite nach unten zum Substrat bzw. zum Schaltungsträger hin montiert. Dazu wird der Chip beispielsweise mit Kontaktierungshügeln, sog. Bumps, versehen und unter Zwischenschaltung eines Klebers und/oder Lots unter Temperatur- und Druckeinwirkung mit dem Substrat verbunden. Dabei kann es zu Problemen mit Kleberschichten des Substrats kommen, die beim Bonden erweichen und beispielsweise die Haftung zwischen einer aufgalvanisierten Kontaktschicht und dem übrigen Substrataufbau verschlechtern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Montageverfahren für elektronische Bauelemente sowie eine verbesserte Montagebaugruppe anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zur Montage von elektronischen Bauelementen, wie Flip-Chips oder gekapselten integrierten Schaltkreisen, auf einem Kunststoff-Trägersubstrat, wobei die Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit auf dem Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitenden Bond-Pads verbunden werden, wobei die Bond-Pads Kontaktbereiche für die Anschlüsse des elektronischen Bauelements bereitstellen und wobei das elektronische Bauelement auf dem Trägersubstrat durch ein Verbindungsmittel gesichert wird, wobei vorgeschlagen wird, dass das Bond-Pad in einem dem Kontaktbereich benachbarten Bereich und/oder im Kontaktbereich mit mindestens einer Befestigungsausnehmung versehen wird, wobei zugleich das Trägersubstrat freigelegt wird, dass das Verbindungsmittel in einem Bereich aufgetragen wird, der die mindestens eine Befestigungsausnehmung einschließt, und dass die mindestens eine Befestigungsausnehmung mit dem Verbindungsmittel gefüllt wird. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einer Montagegruppe mit einem auf ein Trägersubstrat montierten elektronischen Bauelement, wie einen Flip-Chip oder einen gekapselten integrierten Schaltkreis, wobei die Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit auf dem Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitenden Bond-Pads elektrisch verbunden sind, wobei die Bond-Pads Kontaktbereiche für die Anschlüsse des elektronischen Bauelements aufweisen und wobei das elektronische Bauelement auf dem Trägersubstrat durch ein Verbindungsmittel gesichert ist, wobei vorgeschlagen wird, dass das Bond-Pad in einem dem Kontaktbereich benachbarten Bereich und/oder im Kontaktbereich mindestens eine Befestigungsausnehmung aufweist, die mindestens das Trägersubstrat freilegt, dass das Verbindungsmittel in einem Bereich aufgetragen ist, der die mindestens eine Befestigungsausnehmung einschließt, und dass die mindestens eine Befestigungsausnehmung von dem Verbindungsmittel ausgefüllt ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Bond-Pads mit Befestigungsausnehmungen wird erreicht, dass das Bond-Pad mindestens eine zusätzliche Verbindungsstelle zum Trägersubstrat aufweist und somit besser gegen thermische und/oder mechanische Beanspruchungen geschützt ist, insbesondere gegen thermische Beanspruchungen beim Bonden des elektronischen Bauelements.
Am Bond-Pad angreifende Kräfte werden durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Montagegruppe nun auch direkt auf das Trägersubstrat geleitet, so dass die Gefahr des Ablösens des Bond-Pads von dem Trägersubstrat wesentlich verringert ist. Bei dem Trägersubstrat kann es sich um eine Kunststofffolie aus PVC, PETF, PETG, PC, ABS usw. handeln. Die Stärke der Folie kann im Bereich von 20 bis 100 μm liegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet, um integrierte Schaltkreise, die eine RFID-Schaltung (RFID = Radio Frequency Identification) aufweisen, mit einer auf dem Trägersubstrat ausgebildeten Antennenstruktur zu verbinden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsausnehmung auch in das Trägersubstrat eingebracht wird. Damit gelangt das Verbindungsmittel auch in das Trägersubstrat oder durchdringt es, so dass es eine noch bessere Haftung aufweist. Es können sich weiter technologische Vorteile ergeben, wenn sich die Befestigungsausnehmung auch auf das Trägersubstrat erstreckt. Die Befestigungsausnehmungen können beispielsweise als durchgehende Perforierungen ausgebildet werden, wobei als Werkzeug zum Beispiel Nadeln einsetzbar sind. Eine unregelmäßige, mit einem Grat ausgebildete Querschnittsform kann die Haftung zwischen dem Verbindungsmittel und dem Trägersubstrat verbessern. Es sind auch andere Querschnittsformen möglich, zum Beispiel eine quadratische Querschnittsform. Als Verfahren zum Einbringen der Befestigungsausnehmungen kommen beispielsweise Abtragen mittels Laserstrahl oder Elektronenstrahl, Stanzen und Bohren in Frage. Durch geeignete Wahl der Wellenlänge kann der Laserstrahl beispielsweise eingestellt werden, um eine metallische Schicht, jedoch keine Kunststoffschicht zu perforieren. In metallische Schichten können die Befestigungsausnehmungen auch durch die Verfahren, die zum Strukturieren von metallischen Schichten geeignet sind, wie beispielsweise Ätzen oder Drucken, ausgebildet werden.
Es kann auch weiter vorgesehen sein, dass die Befestigungsausnehmung als Durchkontaktierung zwischen dem Bond-Pad und einer auf der Unterseite des Trägersubstrats im Bereich des Bond-Pads aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht ausgebildet wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass die Befestigungsausnehmung im Querschnitt eine Hinterschneidung aufweist, so dass das Verbindungsmittel in der Befestigungsausnehmung einen Anker ausbildet.
Es kann vorgesehen sein, dass als Verbindungsmittel ein elektrisch nicht leitfähiger Kleber verwendet wird. Der elektrisch nicht leitfähige Kleber kann insbesondere vorgesehen sein, um Kurzschlüsse beim Bonden mit Sicherheit zu vermeiden.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass als Verbindungsmittel ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet wird, der aus einem elektrisch nicht leitenden Polymer-Harz besteht, dessen Matrix elektrisch leitfähige Partikel aufweist.
Bei den elektrisch leitenden Partikeln kann es sich beispielsweise um Silberflocken oder um metallbeschichtete Polymerkugeln handeln.
Weiter kann vorgesehen sein, dass als Verbindungsmittel eine Lötpaste verwendet wird. Die Lötpaste kann beispielsweise mittels Siebdruck aufgebracht werden, wobei darauf zu achten ist, dass der Pastenauftrag im Register mit den Bond-Pads ist. Bei der Lötpaste kann es sich beispielsweise um eine Zinn-Silber-Legierung handeln, wie etwa Sn-3,5Ag. Dieses Material weist einen Schmelzpunkt von 221°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 23,5 × 10^–6/°C auf. Das Trägersubstrat kann beispielsweise aus Polycarbonat bestehen, das einen Erweichungsbereich von 204 bis 221°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 66 bis 70 × 10^–6/°C aufweist. Weil der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägersubstrats in diesem Beispiel ungefähr dreimal größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Lötpaste, dehnen sich beim Erhitzen die Befestigungsausnehmungen mehr als die Lötpaste aus und begünstigen das Eindringen des geschmolzenen Lotes. Beim Abkühlen schrumpfen die Befestigungsausnehmungen stärker als das Lot und bilden dadurch einen guten Schutz gegen das Lockern der Verbindung.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bauelement ein Flip-Chip ist, dessen Anschlüsse als Bumps ausgebildet sind. Die Bumps oder auch Kontaktierhügel sind im Allgemeinen halbkugelförmig ausgebildet, weil sie durch Aufschmelzen von auf die Kontaktflächen der Chips aufgebrachtes Material erzeugt werden und dabei infolge der wirkenden Oberflächenspannung eine Kugelfläche ausgebildet wird. Unter dem Begriff „Bumps” sollen aber auch drahtförmige Fortsätze verstanden werden, die im Allgemeinen eine Länge von 10 bis 20 μm haben können.
Die Bumps können vorteilhafterweise aus einer Gold- oder Nickel-Gold-Legierung ausgebildet sein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der unterhalb des elektronischen Bauelements verlaufenden Außenkante des Bond-Pads und der dem elektronischen Bauelement zugewandeten Außenkante der Befestigungsausnehmung größer ist als die Differenz zwischen dem Mittenabstand der Bumps und dem Abstand der unterhalb des elektronischen Bauelements verlaufenden Außenkanten benachbarter Bond-Pads.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 einen nach dem Stand der Technik auf einem Trägersubstrat montierten Flip-Chip in schematischer Schnittdarstellung;
2 den nach dem Stand der Technik montierten Flip-Chip in 1 in schematischer Draufsicht;
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Trägersubstrat montierten Flip-Chips in schematischer Schnittdarstellung;
4 den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren montierten Flip-Chip in 3 in schematischer Draufsicht längs der Schnittlinie IV-IV in 3;
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Trägersubstrat montierten Flip-Chips in schematischer Schnittdarstellung;
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines auf einem Trägersubstrat montierten Flip-Chips nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in schematischer Schnittdarstellung;
7a eine photographische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Befestigungsausnehmung in einem Trägersubstrat, von der Rückseite her gesehen;
7b die Befestigungsausnehmung in 7a, mit Lot gefüllt;
8a eine photographische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels von drei Befestigungsausnehmungen in einem Trägersubstrat, von der Rückseite her gesehen;
8b die Befestigungsausnehmungen in 8a, mit Lot gefüllt;
9a bis 9e unterschiedliche Ausbildungen von Bond-Pads mit erfindungsgemäßen Befestigungsausnehmungen;
10 ein viertes Ausführungsbeispiel eines auf einem Trägersubstrat montierten gekapselten integrierten Schaltkreises nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in schematischer Schnittdarstellung.
Die 1 und 2 zeigen einen nach dem Stand der Technik auf einem Trägersubstrat 1 montierten Flip-Chip 2, der mit einer Kleberschicht 3 auf dem Trägersubstrat 1 fixiert ist. Bei der Kleberschicht 3 handelt es sich um einen elektrisch nicht leitenden Kleber, der mit elektrisch leitfähigen Partikeln 3p vermischt ist.
Als Flip-Chip wird ein im Allgemeinen gehäuseloser elektronischer Schaltkreis bezeichnet, der mit der Kontaktseite nach unten auf dem Trägersubstrat montierbar ist. Die Kontakte des Flip-Chips 2 können, wie in 1 und 2 dargestellt, als Kontaktierhügel 4 – in der Fachliteratur auch als Bumps bezeichnet – ausgebildet sein. Die Bumps 4 stehen über die elektrisch leitfähigen Partikel 3p mit elektrisch leitenden Bond-Pads 5 in Kontakt. Die Kleberschicht 3 fixiert die besagte elektrische Kontaktierung, indem sie nach dem Aushärten den Flip-Chip 2 unlösbar mit dem Trägersubstrat 1 verbindet. Die Bond-Pads 5 sind vor dem Bonden auf das Trägersubstrat 1 aufgebracht, wobei vorgesehen sein kann, dass zunächst eine Keimschicht – auch als Seed-Layer bezeichnet – aufgebracht wird und sodann die Keimschicht, deren Dicke typischerweise im Nanometerbereich liegt, galvanisch verstärkt wird. Der Seed-Layer kann beispielsweise aus Kupfer bestehen, das auf das Trägersubstrat aufgesputtert wird. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Standes der Technik handelt es sich um zwei T-förmige Bond-Pads 5, deren Ableitungen beispielsweise mit einer aus Flachwindungen gebildeten Antennenstruktur verbunden sein können.
Die Bumps können auch durch Löten unter Druck- und Temperatureinwirkung mit den Bond-Pads verbunden werden. Dabei kann es jedoch zu Ablösungen des Seed-Layers und damit des Bond-Pads im Bereich der Flip-Chips kommen, zumindest zu einem im Langzeitbetrieb unsicheren Verbindungsaufbau.
Die 3 und 4 zeigen nun ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbindungsverfahrens. Bei dem Trägersubstrat kann es sich um eine Kunststofffolie aus PVC, PETF, PETG, PC, ABS usw. handeln. Die 3 und 4 zeigen grundsätzlich einen Aufbau, wie in 1 und 2 dargestellt, mit dem Unterschied, dass nun die Bond-Pads 5 mit Befestigungsausnehmungen 6 ausgebildet sind. Die Befestigungsausnehmungen 6 sind schlitzförmig ausgebildet und durchgreifen jeweils das Bond-Pad 5. Die beiden Bond-Pads weisen einen Abstand g auf (siehe 3), der typischerweise etwa 200 μm beträgt.
Die Befestigungsausnehmungen 6 verlaufen außerhalb der Kontaktierungsbereiche der Bumps 4 in paralleler Erstreckung zur jeweiligen Außenkante des Flip-Chip 2, wobei die Kontaktierung wie in 1 dargestellt, ausgebildet ist.
Der Abstand Pd zwischen der unterhalb des Flip-Chip 2 angeordneten Außenkante des Bond-Pads 5 und der dem Flip-Chip 2 zugewandeten Außenkante der Befestigungsausnehmung 6 ist typischerweise größer als die Differenz zwischen dem Mittenabstand Sb der Bumps 4 und dem Abstand g der Bond-Pads 5: Pd > Sb – g
Die Befestigungsausnehmungen 6 sind von der Kleberschicht 3 durchdrungen, es ist also in dem besagten Bereich ein zusätzliches chemisches Bonden vorgesehen, wobei der Kleber 3 im Bereich der Befestigungsausnehmungen 6 direkt auf der dem Flip-Chip 2 zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats 1 haftet. Durch diese Maßnahme wird die Haftung der Bond-Pads 5 insbesondere in der Nähe der Bondkontakte verbessert, so dass ein Ablösen des Bond-Pads von dem Trägersubstrat 1 infolge von äußeren Kräften, die an dem Flip-Chip 2 angreifen, nicht zu befürchten ist.
Die typischen Fertigungsschritte zur Herstellung der besagten Verbindung in 3 und 4 können wie folgt beschrieben werden:

– Ausbildung der Bond-Pads 5, die beispielsweise Antennenanschlüsse bilden können, durch Aufbringen einer dünnen elektrisch leitfähigen Schicht auf das Trägersubstrat 1, wie weiter oben beschrieben. Die Dicke der Schicht, die aus dem Seed-Layer und einer galvanisch aufgebrachten metallischen Schicht besteht, beträgt etwa 20 μm oder weniger.
– Ausbildung mindestens einer Befestigungsausnehmung 6 von beliebiger Form und Größe in dem Bond-Pad 5 sowie Freilegen des Trägersubstrats 1 in einer Region, die nicht in Kontakt ist mit den Anschlüssen des Flip-Chips 2, aber in einer Region, die durch den Kleber 3 überdeckt wird.
– Auftragen des Klebers 3 zur Überdeckung der mindestens einen Befestigungsausnehmung 6.
– Verbinden der Bumps 4 des Flip-Chips 2 mit den Bond-Pads 5 durch Anwenden von Hitze und Druck.
– Die Zeit zur Ausführung des beschriebenen Prozessschritts, muss so bemessen werden, dass der Kleber 3 aushärtet und gleichzeitig das Bonden der Bond-Pads 5 und des Trägersubstrats 1 erfolgt.

5 zeigt nun einen montierten Flip-Chip 2, wie vorstehend in 3 und 4 beschrieben, mit dem Unterschied, dass Befestigungsausnehmungen 6 sowohl die Bond-Pads 5 als auch das Trägersubstrat 1 durchgreifen. Bei dieser Ausführung ist die Verankerung des Bond-Pads 5 auf dem Trägersubstrat 1 weiter verbessert.
6 zeigt eine weitere Ausführung, bei der Befestigungsausnehmungen 6 so im Querschnitt ausgebildet sind, dass der in der Befestigungsausnehmung 6 ausgehärtete Kleber 3 einen Anker bildet. Das Bond-Pad 5 ist auch auf der Unterseite des Trägersubstrats 1 ausgebildet. Die Befestigungsausnehmungen 6 sind in dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weiter als Durchkontaktierungen ausgebildet. Der Querschnitt der Befestigungsausnehmungen 6 ist im oberen Abschnitt kegelförmig ausgebildet und verengt sich mit zunehmender Tiefe. Im unteren Abschnitt erweitert sich der Querschnitt der Befestigungsausnehmung 6 wieder, so dass der ausgehärtete Kleber 3, wie weiter oben beschrieben, einen mechanischen Anker bildet.
Die 7a bis 8b zeigen nun photographische Aufnahmen von der Unterseite eines aufgelöteten gekapselten integrierten Schaltkreises, wie er weiter unten in 10 beschrieben ist. Das Lot 3 verbindet den Leadframe des gekapselten integrierten Schaltkreises mit dem Bondpad.
Die 7a und 8a zeigen jeweils die Befestigungsausnehmungen 6 vor der Montage des gekapselten integrierten Schaltkreises, die 7b und 8b vom Lot 3 nach Montage des integrierten Schaltkreises gebildete Anker 3a, die die Befestigungsausnehmungen 6 überdecken. Während in dem in 7a und 7b dargestellten Ausführungsbeispiel eine Befestigungsausnehmung 6 vorgesehen ist, sind in dem in 8a und 8b dargestellten Ausführungsbeispiel drei Befestigungsausnehmungen 6 vorgesehen, die jedoch kleinere Abmessungen aufweisen als die eine Befestigungsausnehmung in 7a und 7b.
Die 9a bis 9e zeigen nun unterschiedliche Ausbildungen der Bond-Pads 5 und der Befestigungsausnehmungen 6, wobei die Bond-Pads 5 der deutlichen Darstellung wegen mit einer Schraffur versehen sind. Die Befestigungsausnehmungen 6 können sich, wie weiter oben beschrieben, die Trägerfolie 1 freilegen, die Trägerfolie 1 zusätzlich durchgreifen oder die Trägerfolie 1 sowie eine auf der Unterseite der Trägerfolie aufgebrachte elektrisch leitende Schicht zusätzlich durchgreifen.
9a zeigt ein T-förmiges Bond-Pad 5 mit einer ebenfalls T-förmigen Befestigungsausnehmung 6.
9b und 9c zeigen ein T-förmiges Bond-Pad 5 mit einer Vielzahl von Befestigungsausnehmungen 6, die voneinander beabstandet T-förmig angeordnet sind. Die Befestigungsausnehmungen 6 in 9b sind mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Die Befestigungsausnehmungen 6 in 9c sind mit quadratischem Querschnitt ausgebildet. Der mögliche Querschnitt der Befestigungsausnehmungen 6 in 9b und 9c ist jedoch nicht auf die beiden genannten geometrischen Formen beschränkt, wobei die reale Querschnittsform (siehe 7a und 8a) ohne Qualitätseinbußen deutlich von der idealen Querschnittsform abweichen kann.
Die 9d und 9e zeigen Bond-Pads 5 mit einem annähernd trapezförmigen Querschnitt.
In dem in 9d dargestellten Ausführungsbeispiel sind in das Bond-Pad 5 mehrere Befestigungsausnehmungen 6 mit unterschiedlichem Querschnitt eingebracht, während in dem in 9e dargestellten Ausführungsbeispiel nur eine Befestigungsausnehmung 6 vorgesehen ist, die etwa wie das Bond-Pad 5 im Querschnitt ausgebildet ist, so dass der die Befestigungsausnehmung 6 umgebende Randbereich des Bond-Pads 5 eine annähernd konstante Breite aufweist.
10 zeigt nun ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem ein auf einem Zwischenträger 7a, dem sogenannten Leadframe, montierter gekapselter integrierter Schaltkreis 7 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Trägersubstrat 1 montiert ist und mit einer Lötpaste 31 gesichert ist. Das Trägersubstrat 1 besteht, wie weiter oben beschrieben, aus einem thermoplastischen Polymer.
Die typischen Fertigungsschritte zur Herstellung der besagten Verbindung in 10 können wie folgt beschrieben werden:

– Ausbildung der Bond-Pads 5, die beispielsweise Antennenanschlüsse bilden können, durch Aufbringen einer dünnen elektrisch leitfähigen Schicht auf das Trägersubstrat 1, wie weiter oben beschrieben. Die Dicke der Schicht, die aus dem Seed-Layer und einer galvanisch aufgebrachten metallischen Schicht besteht, beträgt etwa 20 μm oder weniger.
– Ausbildung mindestens einer Befestigungsausnehmung 6 von beliebiger Form und Größe in dem Bond-Pad 5 sowie mindestens partiell in dem Trägersubstrat 1 sowie Ausbildung der Befestigungsausnehmung in einer Region, die durch die Lötpaste 31 überdeckt wird.
– Auftragen der Lötpaste 31 zur Überdeckung der mindestens einen Befestigungsausnehmung 6.
– Verbinden des Leadframes 7a des integrierten Schaltkreises 7 mit den Bond-Pads 5 durch Anwenden von Hitze und Druck.
– Die Zeit zur Ausführung des beschriebenen Prozessschritts muss so bemessen werden, dass die Lötpaste 31 schmilzt und dabei den Zwischenraum zwischen dem Leadframe 7a und dem Bond-Pad 5 füllt und gleichzeitig das Trägersubstrat 1 im Bereich der Befestigungsausnehmungen 6 durchdringt. In 10 sind beispielhaft Befestigungsausnehmungen mit unterschiedlicher Ausbildung dargestellt.
– Kühlung der Lötpaste 31 zur Aushärtung und Schrumpfung des Bond-Pads 5 und des Trägersubstrats 1.

Bei der vorstehend genannten Lötpaste 31 kann es sich beispielsweise um eine Zinn-Silber-Legierung handeln, wie etwa Sn-3,5Ag. Dieses Material weist einen Schmelzpunkt von 221°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 23,5 × 10^–6/°C auf.
Das Trägersubstrat 1 kann aus Polycarbonat bestehen, das einen Erweichungsbereich von 204 bis 221°C und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 66 bis 70 × 10^–6/°C aufweist.
Weil der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägersubstrats 1 ungefähr dreimal größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Lötpaste 31, dehnen sich beim Erhitzen die Befestigungsausnehmungen 6 mehr aus als das Lot und ermöglichen besonders gut das Eindringen des geschmolzenen Lotes. Beim Abkühlen schrumpfen die Befestigungsausnehmungen stärker als das Lot und bilden dadurch einen guten Schutz gegen das Lockern der Verbindung.

Claims

Verfahren zur Montage von elektronischen Bauelementen, wie Flip-Chips oder gekapselten integrierten Schaltkreisen, auf einem Kunststoff-Trägersubstrat, wobei die Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit auf dem Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitenden Bond-Pads verbunden werden, wobei die Bond-Pads Kontaktbereiche für die Anschlüsse des elektronischen Bauelements bereitstellen und wobei das elektronische Bauelement auf dem Trägersubstrat durch ein Verbindungsmittel gesichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bond-Pad (5) in einem dem Kontaktbereich benachbarten Bereich und/oder im Kontaktbereich mit mindestens einer Befestigungsausnehmung (6) versehen wird, wobei zugleich das Trägersubstrat (1) freigelegt wird, dass das Verbindungsmittel (3) in einem Bereich aufgetragen wird, der die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) einschließt, und dass die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) mit dem Verbindungsmittel (3) gefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsausnehmung (6) auch in das Trägersubstrat (1) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsausnehmung (6) als Durchkontaktierung zwischen dem Bond-Pad (5) und einer auf der Unterseite des Trägersubstrats (1) im Bereich des Bond-Pads (5) aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel (3) ein elektrisch nicht leitfähiger Kleber verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel (3) ein elektrisch leitfähiger Kleber verwendet wird, der aus einem elektrisch nicht leitenden Polymer-Harz besteht, dessen Matrix elektrisch leitfähige Partikel (3p) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Partikel (3p) aus Silberflocken oder aus metallbeschichteten Polymerkugeln gebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel (3) eine Lötpaste verwendet wird.
Montagebaugruppe mit einem auf ein Trägersubstrat montierten elektronischen Bauelement, wie einen Flip-Chip oder einen gekapselten integrierten Schaltkreis, wobei die Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit auf dem Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitenden Bond-Pads elektrisch verbunden sind, wobei die Bond-Pads Kontaktbereiche für die Anschlüsse des elektronischen Bauelements aufweisen und wobei das elektronische Bauelement auf dem Trägersubstrat durch ein Verbindungsmittel gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bond-Pad (5) in einem dem Kontaktbereich benachbarten Bereich und/oder im Kontaktbereich mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) aufweist, die mindestens das Trägersubstrat (1) freilegt, dass das Verbindungsmittel (3) in einem Bereich aufgetragen ist, der die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) einschließt, und dass die mindestens eine Befestigungsausnehmung (6) von dem Verbindungsmittel (3) ausgefüllt ist.
Montagebaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsausnehmung (6) weiter das Trägersubstrat (1) mindestens teilweise durchgreift.
Montagebaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsausnehmung (6) weiter eine auf der Unterseite des Trägersubstrats (1) im Bereich des Bond-Pads (5) aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht durchgreift.
Montagebaugruppe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsausnehmung (6) im Querschnitt eine Hinterschneidung aufweist, so dass das Verbindungsmittel (3) in der Befestigungsausnehmung (6) einen Anker ausbildet.
Montagebaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein Flip-Chip (2) ist, dessen Anschlüsse als Bumps (4) ausgebildet sind.
Montagebaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bumps (4) aus einer Gold- oder Nickel-Gold-Legierung ausgebildet sind.
Montagebaugruppe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (Pd) zwischen der unterhalb des elektronischen Bauelements (2) verlaufenden Außenkante des Bond-Pads (5) und der dem elektronischen Bauelement zugewandeten Außenkante der Befestigungsausnehmung (6) größer ist als die Differenz zwischen dem Mittenabstand (Sb) der Bumps (5) und dem Abstand (g) der unterhalb des elektronischen Bauelements (2) verlaufenden Außenkanten benachbarter Bond-Pads (5).
Montagebaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein Flip-Chip ist, dessen Anschlüsse als Anschlussdraht ausgebildet sind.
Montagebaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussdraht die Befestigungsausnehmung (6) durchgreift.