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    • 专利摘要:
    Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, welches, umfassend in einem Verfahren, die folgenden Schritte aufweist: Befestigung eines Halbleiterelements gemäß einem Flip-Chip-Bondingverfahren, das Aufkleben des Halbleiterelements auf eine Platine mit einem wärmehärtbaren Harz, Beschichtung der peripheren Abschnitte des verklebten Halbleiterelements mit einem photochemisch aushärtbaren Harz und Ausbildung einer Kehlnaht durch photochemisches Aushärten des photochemisch aushärtbaren Harzes; und ein Halbleiterbauelement, welches ein auf einer Platine gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahren befestigtes Halbleiterelement aufweist, wobei das Halbleiterelement in Abschnitten unmittelbar unter dem Halbleiterelement auf die Platine mit einem wärmehärtbaren Harz aufgeklebt ist und eine Kehlnaht mit einem photochemisch aushärtbaren Harz an den peripheren Abschnitten des Halbleiterelements ausgebildet ist. Das Halbleiterbauelement kann effizient gemäß dem der Flip-Chip-Bondingverfahren hergestellt werden und zeigt exzellente Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Feuchtigkeit und Zuverlässigkeit.
    公开号:DE102004029232A1
    申请号:DE102004029232
    申请日:2004-06-17
    公开日:2005-05-25
    发明作者:Naoki Kamihukuoka Hasegawa；Yasukazu Matsudo Nakata；Masateru Matsudo Yamakage
    申请人:Lintec Corp；
    IPC主号:G02B27-18
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterbauelementsund ein Halbleiterbauelement. Die vorliegende Erfindung betrifftinsbesondere ein Verfahren zur effizienten Herstellung eines Halbleiterbauelements,das exzellente Widerstandsfähigkeitgegen Hitze und Feuchtigkeit und Zuverlässigkeit gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenentfaltet sowie ein Halbleiterbauelement, welches verfahrensgemäß hergestelltwird.
    [0002] Esist immer erforderlich, dass elektronische Produkte, die Halbleiterbauelementeverwenden, wie IC (integrierter Chip) und LSI (Chip mit hoher Integrationsdichte)kleiner und leichter werden, um verbessertes Betriebsverhalten inallen Bereichen, einschließlichKonsumgeräteund industrielle Werkzeuge, zu entfalten. Daher werden Halbleitergeräte, diegemäß des Flip-Chip-Bondingverfahrenshergestellt werden, bei dem die blanken Chips direkt aufgebrachtwerden, die führendenGeräte,um Halbleiterbauelemente zu ersetzen, die durch Kontaktierung derHalbleiterelemente mit Leitungen durch Bondingdrähte hergestellt werden, wasvon einem Formgießendes erhalten Produkts mit Epoxydharzen oder Keramiken gefolgt wird.
    [0003] 1 zeigt eine Schnittansichteines Beispiels eines Halbleiterbauelements, das ein gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenmontiertes Halbleiterelement aufweist. Eine Elektrode 2 aufeiner Platine 1 steht einer Elektrode 4 einesHalbleiterelements 3 mittels eines Kontakthöckers 5 aufdem Halbleiterbauelement 3 gegenüber. Das Halbleiterelement 3 wirdmit einem anisotrop leitfähigen,wärmehärtbarenKlebstoff 6 mit der Platine 1 verklebt, so dassder Kontakthöcker 5 unddie Elektrode 2, die sich gegenüber liegen, elektrisch verbundensind und die elektrische Isolation zwischen unbenötigten Elektrodenerreicht wird. Der anisotrop leitfähige, wärmehärtbare Klebstoff 6 erstrecktsich in die peripheren Abschnitte des Halbleiterelements und bildet eineKehlnaht 7. Aufgrund der Kehlnaht 7, die im peripherenAbschnitt des Halbleiterelements 3 ausgebildet ist, wirddie Infiltration von Sauerstoff und Wasser in den inneren Abschnittdes wärmegehärteten,anisotrop leitfähigen Klebstoffsverhindert. Folglich wird das Halbleiterelement geschützt, unddie Festigkeit, wie die Schlagfestigkeit, des Halbleiterbauelementswird aufgrund des Zuwachses der Klebefläche zwischen dem Halbleiterelementund der Platine verbessert.
    [0004] Umdas Halbleiterelement und die Platine miteinander zu verkleben undum die Kehlnaht im peripheren Abschnitt des Halbleiterelements auszubilden,wird ein flüssiger,wärmehärtbarerKlebstoff in Tropfenform in einer Menge auf der Platine platziert,die den kombinierten Mengen der Unterfüllung unmittelbar unter dem Halbleiterelementund der im peripheren Abschnitt des Halbleiterelements ausgebildetenKehlnaht entspricht, das Halbleiterelement wird an der vorgeschriebenenStelle auf der Platine platziert, ein Druck wird an das Halbleiterbauelementangelegt, so dass der wärmehärtbare Klebstoffin einer zur Ausbildung der Kehlnaht ausreichenden Menge herausgepresstwird, der wärmehärtbare Klebstoffwird durch Erwärmendes Halbleiterelement ausgehärtet.Der wärmehärtbare Klebstoffim Unterfüllungsbereichkann innerhalb 10 Sekunden ausgehärtet werden, da Wärme durchdas Halbleiterelement übertragenwird. Es dauert jedoch, bis der wärmehärtbare Klebstoff im Kehlnahtabschnittaushärtet,da Wärmenicht unmittelbar zu diesem Abschnitt übertragen wird. Dies verursachtein Problem darin, dass die Produktivität der Herstellung des Halbleiterbauelementsnicht verbessert wird.
    [0005] Photochemisch-und wärmehärtbare Harze,die sowohl durch Wärmeund Licht ausgehärtetwerden können,sind als Harz fürdie Herstellung von Halbleiterbauelementen entwickelt worden. Werdensolche Harze verwendet, kann das Harz im Abschnitt unmittelbar unterder Halbleiterelement durch Erwärmenausgehärtet werdenund das nicht gehärteteHarz im Kehlnahtabschnitt kann danach durch Lichteinstrahlung gehärtet werden.Die dafürentwickelten Harze haben dahingehend Probleme, dass die Reaktionstemperaturauf 300°Cerhöhtwird, dass die Möglichkeitbesteht, dass die Reaktion in der Injektionsspritze aufgrund derhohen Reaktivitätbeginnt und dass die Möglichkeitbesteht, dass Korrosion auf der Platine auftritt, da der Katalysatorstark sauer ist.
    [0006] Dievorliegende Erfindung hat die Aufgabe ein Verfahren zur effizientenHerstellung eines Halbleiterbauelements, das exzellente Widerstandsfähigkeitgegen Hitze und Feuchtigkeit und Zuverlässigkeit gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenentfaltet sowie ein Halbleiterbauelement zu schaffen, welches verfahrensgemäß hergestelltwird.
    [0007] Aufgrundvon intensiven Studien der vorliegenden Erfinder zur Überwindungder obigen Problemen wurde herausgefunden, dass ein Halbleiterbauelement,das exzellente Widerstandsfähigkeitgegen Hitze und Feuchtigkeit und Zuverlässigkeit entfaltet, effizientgemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenin kurzer Zeit hergestellt werden kann, wenn ein Halbleiterelementauf eine Platine mit einem wärmehärtbarenHarz geklebt wird, und eine Kehlnaht danach durch Aufbringen einesphotochemisch aushärtbarenHarzes auf die peripheren Abschnitte des verklebten Halbleiterelementsausgebildet wird. Die vorliegende Erfindung wurde basierend aufdiesem Wissen fertig gestellt.
    [0008] Dievorliegende Erfindung schafft: (1) Ein Verfahren zur Herstellungeines Halbleiterbauelements, welches, umfassend in einem Verfahren,die folgenden Schritte aufweist: Befestigung eines Halbleiterelementsgemäß einemFlip-Chip-Bondingverfahren, das Aufkleben des Halbleiterelementsauf eine Platine mit einem wärmehärtbarenHarz, Beschichtung der peripheren Abschnitte des verklebten Halbleiterelementsmit einem photochemisch aushärtbarenHarz und Ausbildung einer Kehlnaht durch photochemisches Aushärten desphotochemisch aushärtbarenHarzes. (2) Ein Halbleiterbauelement, welches ein auf einer Platinegemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenbefestigtes Halbleiterelement aufweist, wobei das Halbleiterelementin Abschnitten unmittelbar unter dem Halbleiterelement auf die Platinemit einem wärmehärtbarenHarz aufgeklebt ist und eine Kehlnaht mit einem photochemisch aushärtbarenHarz an den peripheren Abschnitten des Halbleiterelements ausgebildetist.
    [0009] 1 zeigteine Schnittansicht eines Beispiels des Halbleiterbauelements.
    [0010] 2 zeigtein Diagramm, welches eine Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellungeines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementsbeschreibt.
    [0011] 3 zeigtein Diagramm, welches eine Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellungeines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementsbeschreibt.
    [0012] DieBezugszeichen in den Figuren haben die folgende, aufgelistete Bedeutung:
    [0013] DasVerfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements weist,in einem Verfahren umfassend die Anbringung eines Halbleiterelementsgemäß einemFlip-Chip-Bondingverfahren,die Aufklebung des Halbleiterelements auf eine Platine mit einemwärmehärtbarenHarz, Beschichtung der peripheren Abschnitte des verklebten Halbleiterelementsmit einem photochemisch aushärtbarenHarz und Ausbildung einer Kehlnaht durch photochemisches Aushärten desphotochemisch aushärtbarenHarzes auf.
    [0014] Beider Anbringung eines Halbleiterelemente gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenwird ein blankes, nicht verpacktes Halbleiterelement, d.h. ein blankerChip, zur Anbringung verwendet, und Elektroden auf der Funktionsaußenseitedes Halbleiterelements werden mit Elektroden auf der Platine verbunden.Gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenkann die Fläche,die durch die Anbringung bedeckt wird und die Höhe der Anbringung verkleinertwerden, und das erhaltene Gerätkann kleiner und dünnergemacht werden. Mehr noch: die Längeder Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Elektroden kann gegenüber denengemäß dem Drahtbondingverfahrenverkürztwerden und Verluste im Hochfrequenzsignal können reduziert werden.
    [0015] ImVerfahren der vorliegenden Erfindung ist das Klebeverfahren desHalbleiterelements auf die Platine mit dem wärmehärtbaren Harz nicht besondersbeschränkt.
    [0016] Beispieledes Verfahrens umfassen ein Verfahren, bei dem eine anisotrop leitfähige Klebepaste(ACP) verwendet wird, ein Verfahren, bei dem ein anisotrop leitfähiger Klebefilm(ACF), ein Verfahren, bei dem eine nicht leitfähige Klebepaste (NCP), einVerfahren, bei dem ein nicht leitfähige Klebefilm (NCF), das epoxygekapselteLötverbindungsverfahren(ESC), das geregelte Chipzusammenbruch-Verbindungsverfahren (C4)und das Ultraschall-Flip-Chip-Bondingverfahren.
    [0017] Dieanisotrop leitfähigeKlebepaste ist ein Klebstoff der flüssigen Art oder Pastenform,welche leitfähige,in einem wärmehärtbarenHarz verteilte Partikel aufweist. Die anisotrop leitfähige Pastewird in Tropfenform auf der Platine platziert oder so aufgebracht,dass sie die Platine beschichtet, und das wärmehärtbare Harz wird ausgehärtet, wenndas Halbleiterelement durch den Kopf einer Flip-Chip-Bestückungsmaschineaufgepresst und erwärmtwird. Dadurch werden simultan das Verkleben zwischen der Platineund dem Halbleiterelement, die elektrische Verbindung zwischen densich gegenüberliegenden Elektrodenund die elektrische Isolierung zwischen benachbarten Elektrodenerreicht. Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung ist die Menge deranisotrop leitfähigenPaste, die in Tropfenform auf der Platine platziert oder so aufgebrachtwird, dass sie die Platine beschichtet, bevorzugt so angepasst,so dass der Bereich unmittelbar unter dem Halbleiterelement komplettmit dem wärmehärtbarenHarz ausgefülltist und dass das wärmehärtbare Harzsich nicht in die äußeren Bereichedes Halbleiterelements ausbreitet.
    [0018] Deranisotrop leitfähigeKlebstofffilm ist ein Film der aus einem wärmehärtbaren Harz, welches leitfähige Partikelaufweist, ausgebildet wird, und im Allgemeinen sind beide Seitenlaminiert mit einem Abdeckfilm und einem Trennfilm. Der anisotropleitfähigeKlebstofffilm wird in vorgegebener Größe ausgeschnitten und auf derPlatine platziert, nachdem der Abdeckfilm entfernt wurde, und dasHalbleiterelement wird oben auf den Film platziert, nachdem derTrennfilm entfernt wird. Das wärmehärtbare Harzwird ausgehärtet,wenn das Halbleiterelement durch den Kopf einer Flip-Chip-Bestückungsmaschineaufgepresst und erwärmtwird, und das Verkleben zwischen der Platine und dem Halbleiterelement,die elektrische Verbindung zwischen den sich gegenüberliegendenElektroden und die elektrische Isolierung zwischen benachbartenElektroden werden simultan erreicht. Beim Verfahren der vorliegendenErfindung werden die Form und Größe des anisotropleitfähigen Klebstofffilmsbevorzugt an dieselben des Halbleiterelements angepasst, so dassder Abschnitt unmittelbar unter dem Halbleiterelement komplett mitdem wärmehärtbarenHarz ausgefülltist und das wärmehärtbare Harz sichnicht in die äußeren Bereichedes Halbleiterelements ausbreitet.
    [0019] Beispielefür dasleitfähigePartikel, das in der anisotrop leitfähigen Klebstoffpaste und imanisotrop leitfähigenKlebstofffilm vorgesehen ist, umfassen Partikel aus Metall, wieNickel, Silber oder Gold, Harzpartikel, die mit den Metallen galvanisiertsind, Glas- und Keramikpartikel. Beispiele für das wärmehärtbare Harz, welches die anisotropleitfähigeKlebstoffpaste oder den anisotrop leitfähigen Klebstofffilm ausbildet,umfassen Epoxidharze, Polyimidharze und Urethanacrylatharze.
    [0020] BeimVerfahren, welches die nichtleitfähigen Klebstoffpaste oder dennichtleitfähigenKlebstofffilm verwendet, werden das Halbleiterelement und die Platinemittels der nichtleitfähigeKlebstoffpaste oder des nichtleitfähigen Klebstofffilms untereinanderverklebt. Die Paste oder der Film wird zwischen dem Halbleiterelement undder Platine gepresst und es wird ein Zustand erreicht, bei dem elektrischerStrom zwischen den korrespondierenden Elektroden (Kontakthöckern) fließen kann,aber nicht zwischen unbenötigtenElektroden fließen kann.Dann wird das wärmehärtbare Harzin der nichtleitfähigenKlebstoffpaste oder im nichtleitfähigen Klebstofffilm ausgehärtet. BeimVerfahren, bei dem die nichtleitfähige Klebstoffpaste oder dernichtleitfähigeKlebstofffilm verwendet werden, ist bevorzugt der Bereich unmittelbarunter dem Halbleiterelement komplett mit dem wärmehärtbaren Harz ausgefüllt unddas wärmehärtbare Harznicht in die äußeren Bereichedes Halbleiterelements ausgebreitet.
    [0021] ImESC-Verfahren wird die Platine mit dem wärmehärtbaren Harz beschichtet. DasMetallbonding wird zwischen Kontakthöckern aus Golddraht, die entsprechendder Form der Elektrode auf der Funktionsseite des Halbleiterelementsausgebildet sind und auf der Elektrode der Platine ausgebildetenLötgrundierungendurchgeführt,und das wärmehärtbare Harzwird ausgehärtet.
    [0022] BeimC4-Verfahren werden Kontakthöckeraus schwerschmelzendem Lot, welche auf der Elektrode auf der Funktionsseitedes Halbleiterelements ausgebildet sind und Kontakthöckern auseinem cokristallinen Lot, welche auf der Elektrode der Platine ausgebildetsind, durch Verschmelzen untereinander kontaktiert. Dann wird derBereich unmittelbar unter dem Halbleiterelement mit einem wärmehärtbarenUnterfüllungsharz ausgefüllt unddas Harz wird ausgehärtet.
    [0023] BeimUltraschall-Flip-Chip-Bondingverfahren werden Kontakthöcker auseinem Golddraht, welche auf der Elektrode auf der Funktionsseitedes Halbleiterelements ausgebildet sind, in Kontakt mit der Goldelektrode aufder Platine gebracht und die Metalle werden unter Anlegung von Ultraschallvibrationin der Richtung parallel zur Flächeder Platine und unter Druck miteinander kontaktiert. Dann wird derBereich unmittelbar unter dem Halbleiterelement mit einem wärmehärtbarenUnterfüllungsharzausgefülltund das Harz wird ausgehärtet.
    [0024] BeimESC-Verfahren, beim C4-Verfahren und beim Ultraschall-Flip-Chip-Bondingverfahrenkann, obwohl die Metallkontaktierung zwischen den Elektroden ausgebildetist, das Halbleiterelement in diesen Verfahren, als mit dem wärmehärtbarenHarz auf die Platine aufgeklebt, angesehen werden, da der Bereichunmittelbar unter dem Halbleiterelement mit einem wärmehärtbarenUnterfillungsharz ausgefülltwird. Bei diesen Verfahren ist bevorzugt der Bereich unmittelbarunter dem Halbleiterelement komplett mit dem wärmehärtbaren Harz ausgefüllt unddas wärmehärtbare Harznicht in die äußeren Bereichedes Halbleiterelements ausgebreitet.
    [0025] BeimVerfahren gemäß der vorliegendenErfindung, nachdem das Halbleiterelement mit dem wärmehärtbarenHarz auf der Platine aufgeklebt wird, wird ein photochemisch aushärtbaresHarz auf die peripheren Abschnitte des Halbleiterelements aufgebrachtund durch Lichtbestrahlung ausgehärtet und eine Kehlnaht wirdausgebildet. Das photochemisch aushärtbare Harz weist ein polymerisierbaresVorpolymer und ein Photopolymerisationsinitiator als wesentlicheKomponenten und, wo notwendig, reaktive Verdünner, vernetzende Monomere,vernetzende Vorpolymere und andere Harze auf. Beim Verfahren dervorliegenden Erfindung kann jede Art von photochemisch aushärtbarenHarzen des Radikalpolymerisationstyps und jede Art von photochemischaushärtbarenHarzen des kationischen Polymerisationstyps verwendet werden.
    [0026] Beispieledes Photopolymerisationsinitiators zur Radikalpolymerisation umfassenBenzoin, Benzoinethylether, Acetophenon, Dimethylaminoacetophenon,1-Hydroxycyclohexylketon,Benzophenon, p-Phenylbenzophenon, Dichlorobenzophenon, 2-Methylanthrachinon,2-Aminoanthrachinon, 2-Ethylthioxanthon and Benzyldimethylketal.Beispiele des polymerisierbaren Vorpolymers zur Radikalpolymerisationumfassen Urethan(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate,Epoxy(meth)acrylate und Poly(meth)acrylsäureester, welche die Kohlenstoff-KohlenstoffDoppelbindung an den Seitenketten haben.
    [0027] Beispieledes Photopolymerisationsinitiators zur kationischen Polymerisationumfassen Verbindungen, welche Kombinationen aus Oniumionen, wiearomatische Sulfoniumionen, aromatische Oxosulfoniumionen, aromatischeDiazoniumionen and aromatische Iodoniumionen and Anionen, wie einTetrafluoroboratanion, Hexafluorophosphatanion, Hexafluoroantimonatanionund Hexafluoroarsenatanion aufweisen. Spezifische Beispiele derobigen Verbindungen umfassen p-Methoxybenzendiazoniumhexafluorophosphat,Diphenyliodoniumhexafluorophosphat und Triphenylsulfoniumhexafluoroantimonat.Beispiele des polymerisierbaren Vorpolymers zur kationischen Polymerisationumfassen Polyetherglycidyle, Polyesterglycidyle, zyklische aliphatischeEpoxyharze, heterozyklische Epoxyharze, Epoxyharze des Novolaktyps,Epoxyharze des Bisphenol-A-Typs, Epoxyharze des Bisphenol-AD-Typs,Poly(meth)acrylsäureester,welche eine Glycidylgruppe an den Seitenketten haben.
    [0028] Beispielefür denreaktiven Verdünnerumfassen Cyclohexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat,Stearyl(meth)acrylat, N-Hydroxyethyl (meth)acrylamid, N-Vinylacetamidund Verbindungen, welche durch Hydrierung des Kerns von BisphenolA Diglycidylether erhalten wird. Beispiele des vernetzenden Monomersumfassen 1,4-Butandioldi(methyl)acrylat, Neopentylglycoldi(methyl)acrylat,und Prntaerythritoltri(methyl)acrylat. Beispiele des vernetzendenVorpolymers umfassen Polyethylenglycoldi(methyl)acrylat, Polypropylenglycoldi(methyl)acrylatund Novolakpolyglycidylether. Beispiele für die anderen Harze umfassenPolyurethane, Polyester, Polyamide, Polyimide, Polycarbonate, Phenolharze,Harnstoffharze und Melaminharze.
    [0029] BeimVerfahren der vorliegenden Erfindung ist das Beschichtungsverfahrender peripheren Abschnitte des Halbleiterelements mit dem photochemischaushärtbarenHarz nicht besonders beschränkt.Hat beispielsweise das Halbleiterelement eine kleine Größe, kanndas photochemisch aushärtbareHarz gleichmäßig auf dievier Seiten des Halbleiterelements aufgebracht werden, indem einemPunkt auf einer Seite des Halbleiterelements das photochemisch aushärtbare Harzdurch ein Dispenser oder Ähnlicheszugeführtwird. Hat das Halbleiterelement große Ausmaße, kann das flüssige, photochemischaushärtbareHarz jeder der vier Seiten des Halbleiterelements zugeführt werden,indem der Dispenser oder Ähnlichesbewegt wird. Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung kann dieKehlnaht, welche allein aus dem photochemisch aushärtbarenHarz zusammengesetzt ist, in den peripheren Abschnitten des Halbleiterelementsausgebildet sein, das der Abschnitt unmittelbar unter dem Halbleiterelementkomplett mit dem gehärteten,wärmehärtbarenHarz ausgefülltist und das wärmehärtbare Harzsich nicht in die Außenbereichedes Halbleiterelements ausbreitet.
    [0030] BeimVerfahren der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren des Aushärtens desphotochemisch aushärtbarenHarzes, welches auf die peripheren Abschnitte des Halbleiterelementsaufgebracht wird, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann dasphotochemisch aushärtbareHarz ausgehärtetwerden, indem das photochemisch aushärtbare Harz mit Licht unterVerwendung einer Punktlichtquelle bestrahlt wird. Die Wellenlänge desfür dieBestrahlung verwendeten Lichtes kann abgestimmt auf den Typ desim photochemisch aushärtbarenHarz vorgesehenen Photopolymerisationinitiatars ausgewählt werden.Beispiele des Lichts umfassen sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich240 bis 400 nm, welches eine 250 nm Bandbreite aufweist. Die Intensität der Lichtbestrahlungliegt bevorzugt im Bereich 1.000 bis 6.000 mW/cm2 undnoch bevorzugter im Bereich 3.000 bis 4.000 mW/cm2.Bei einer weniger als 1.000 mW/cm2 betragendenIntensitätder Lichtbestrahlung kann sich das kurzzeitige Aushärten desphotochemisch aushärtbarenHarzes schwierig gestalten. Das photochemisch aushärtbare Harzhärtetschnell bei einer Lichtintensitätfür dieBestrahlung von 6.000 mW/cm2 oder wenigeraus, und im Allgemeinen ist eine Lichtintensität von mehr als 6.000 mW/cm2 nicht notwendig.
    [0031] Gemäß der vorliegendenErfindung ist die Zeit, die zum Aushärten des wärmehärtbaren Harzes zum Aufklebendes Halbleiterelements mit Hilfe von Wärme auf die Platine benötigt wird,in etwa genau so lang wie die Zeit, die zum photochemischen Aushärten desphotochemisch aushärtbarenHarzes benötigtwird, das auf den peripheren Abschnitten des Halbleiterelementsaufgebracht wird. Daher sind der Montageabschnitt des Aufbringensdes wärmehärtbarenHarzes, der Montageabschnitt des Aushärtens des wärmehärtbaren Harzes unter Wärme, derMontageabschnitt des Aufbringens des photochemisch aushärtbarenHarzes und der Montageabschnitt des photochemisch Aushärtens desphotochemisch aushärtbarenHarzes in eben dieser Reihenfolge in der Fabrikationslinie des Halbleiterbauelementsangeordnet, und das Halbleiterbauelement kann dadurch hergestelltwerden, dass Zwischenprodukte entlang der Fabrikationslinie befördert werden,wobei die Montageabschnitte des Wärmeaushärtens und beim Montageabschnittdes photochemischen Aushärtens synchronisiertwerden. Da die Gerätschaftenfür denMontageabschnitt des Aufbringens des photochemisch aushärtbarenHarzes und den Montageabschnitt des photochemischen Aushärtens desphotochemisch aushärtbarenHarzes klein sind und herkömmlicheFabrikationslinien damit leicht ergänzt werden können, kann dasHalbleiterbauelement gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrenohne größere Veränderungender bereits verwendeten Fabrikationslinien hergestellt werden.
    [0032] Die 2 und 3 zeigenDiagramme, die eine Ausführungsformdes Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementsbeschreiben. Wie in 2 dargestellt, wird eine Platine 1 mit einemwärmehärtbarenHarz 8 beschichtet. Ein Halbleiterelement 3 wirdin einer Position so auf dem wärmehärtbarenHarz 8 plaziert, dass elektrischer Strom zwischen einerElektrode 2 auf der Platine 1 und einer Elektrode 4 aufdem Halbleiterelement 3 mittels eines Kontakthöckers 5 fließen kann.In diesem Zustand wird das Halbleiterelement bei Erwärmung durchden Kopf einer Flip-Chip-Bestückungsmaschineaufgepresst. Das wärmehärtbare Harzwird ausgehärtetund das Halbleiterelement wird mit der Platine verklebt. Die Mengedes wärmehärtbarenHarzes ist so ausgewählt,dass der Abschnitt unmittelbar unter dem Halbleiterelement exakt mitdem wärmehärtbarenHarz ausgefülltist und das wärmehärtbare Harzsich nicht in die Außenabschnitte desHalbleiterelements ausbreitet. Dann, wie in 3 gezeigtist, wird ein photochemisch aushärtbaresHarz 9 auf die peripheren Abschnitte des Halbleiterelements 3 aufgebrachtund durch Lichtbestrahlung ausgehärtet, und eine Kehlnaht wirdausgebildet. Dadurch, dass eine Kehlnaht in den peripheren Abschnittendes Halbleiterelements ausgebildet wird, wird ein Eindringen vonSauerstoff und Wasser in das wärmehärtbare Harzverhindert und das Halbleiterbauelement wird geschützt. DieKlebeflächezwischen dem Halbleiterelement und der Platine wird vergrößert unddie Festigkeit, wie die Schlagfestigkeit, des Halbleiterbauelementswird verbessert.
    [0033] DasHalbleiterbauelement der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement,welches ein auf einer Platine gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenbefestigtes Halbleiterelement aufweist, wobei das Halbleiterelementmit einem wärmehärtbarenHarz in Abschnitten unmittelbar unter dem Halbleiterelement aufdie Platine aufgeklebt ist und eine Kehlnaht mit einem photochemischaushärtbarenHarz in peripheren Abschnitten des Halbleiterelements ausgebildetwird. Bei herkömmlichenHalbleiterbauelementen, die gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenhergestellt werden, wird ein wärmehärtbaresHarz in großerMenge zur Verklebung eines Halbleiterelements mit einer Platineverwendet und eine Kehlnaht wird dadurch ausgebildet, dass das wärmehärtbare Harzaus dem Abschnitt unmittelbar unter dem Halbleiterelement herausgepresstwird. Bei einem Halbleiterbauelement, welches gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenhergestellt wird, wird hauptsächlicheine anisotrop leitfähigeKlebstoffpaste oder ein anisotrop leitfähiger Klebstofffilm als wärmehärtbares Harzverwendet. Durch Verwendung eines anisotrop leitfähigen Materialsals wärmehärtbaresHarz zur Verklebung zwischen Halbleiterelement und Platine kanngleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen sich gegenüberstehendenElektroden und die elektrische Isolierung zwischen benachbartenElektroden erreicht werden. Aber für das Material, welches zurAusbildung der Kehlnaht verwendet wird, ist die Verwendung von anisotropleitfähigemMaterial nicht notwendig, aber es ist wichtig, dass die Klebefestigkeitzwischen dem Halbleiterelement und der Platineerhöht wirdund Infiltration von Sauerstoff und Wasser in die inneren Abschnitte desHalbleiterbauelements verhindert wird, so dass die WiderstandsfähigkeitgegenüberHitze und Feuchtigkeit des Halbleiterbauelements erhöht und dieZuverlässigkeitdes Halbleiterbauelements verbessert werden. Wenn das Harz, dasdie Kehlnaht ausbildet, mit dem wärmehärtbaren Harz identisch ist,das unmittelbar unter dem Halbleiterelement angeordnet ist, istes nicht immer einfach, das Harz auszuwählen, das für die Kehlnaht die am bestengeeigneten Eigenschaften aufweist. Bei dem Halbleiterbauelementder vorliegenden Erfindung könnendas wärmehärtbare Harz,welches zum Verkleben des Halbleiterelements mit der Platine verwendet wirdund das photochemisch aushärtbareHarz, welches die Kehlnaht ausbildet, unabhängig voneinander ausgewählt werden.Folglich kann das Harz zur Ausbildung der Kehlnaht gewählt werden,das die am besten geeigneten Eigenschaften zur ausreichend Erfüllung derAnforderungen an die Kehlnaht aufweist, und ein Halbleiterbauelement,welches exzellente Zuverlässigkeitentwickelt, kann erhalten werden.
    [0034] Umdie Vorteile der vorliegenden Erfindung, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,zusammenzufassen: das Halbleiterbauelement, welches exzellente WiderstandsfähigkeitgegenüberHitze und Feuchtigkeit und Zuverlässigkeit an den Tag legt, kanneffizient gemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenhergestellt werden. Das Halbleiterbauelement der vorliegenden Erfindungentwickelt exzellente Beständigkeitgegenüber Hitzeund Feuchtigkeit.
    [0035] Dievorliegende Erfindung wird im Folgenden detaillierter anhand vonBeispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nichtauf die Beispiele beschränkt.
    [0036] UnterVerwendung eines Substrats, welches durch Laminieren einer Kupferfoliemit einer Stärkevon 35 μmauf einen Polyethylenterephthalatfilm, mit einer Breite von 16 mm,einer Längevon 45 mm und einer Stärkevon 50 μmmittels eines Urethanklebstoffs mit einer Stärke von 10 μm erzeugt wurde, wurde ein Spulenkreismit einem Leitungsabstand von 200 μm und zehnfachen Windungen geschaffen.
    [0037] Aufden Schaltkreis wurde ein IC zur kontaktlosen, automatischen Identifizierung[hergestellt von PHILIPS SEMICONDUCTORS; I-code; mit den Maßen 1,5mm × 1,5mm] durch eine Flip-Chip-Bestückungsmaschine[hergestellt durch KYUSHU MATSUSHITA ELECTRIC Co., Ltd.; FB30T-M]unter Verwendung einer anisotrop leitfähigen Klebstoffpaste [hergestelltvon KYOCERA Chemical Corporation; TAP0402E] als Klebstoff bestückt. DieMenge der anisotrop leitfähigenKlebstoffpaste, welche auf den Schaltkreis aufgebracht wurde, wurdeim Hinblick auf die Fläche,welche 0,4 mm2 betrug, kontrolliert. DieTemperatur zur Erwärmungder anisotrop leitfähigenKlebstoffpaste wurde auf 220°Can einer Stelle unterhalb des Chips eingestellt. Der Druck, deran den IC-Chip angelegt wurde, betrug 2 N. Die Befestigung wurdedurch Erwärmungbei Druck für7 Sekunden durchgeführt.
    [0038] Aufdie Seitenflächendes montierten ICs wurden 0,1 g eines Acrylklebers des mit UV aushärtenden Typs[hergestellt von NORDLAND PRODUCTS, Inc.; NOA88] in Tropfenformzugegeben. Die Seitenflächen desICs wurden mit dem Acrylkleber des mit UV aushärtenden Typs beschichtet, undeine Kehlnaht wurde ausgebildet. Der Acrylkleber des mit UV aushärtendenTyps wurde durch Bestrahlung mit Licht aus einer UV-Punktlichtquelle[HAMAMATSU PHOTONICS K.K.; LC6] ausgehärtet, und ein Transponder wurdefertiggestellt.
    [0039] Nachdemin einem Auswertbausatz zu I-code [hergestellt von PHILIPS SEMICONDUCTOR; SLEV400]sichergestellt wurde, dass 20 Transponderschaltkreise in Folienform,welche, wie oben beschrieben, hergestellt wurden, normal funktionierten,wurden die Schaltkreise in einen kleinen Umgebungsfunktionstester[hergestellt von ESPEC CORP.; SH-241] eingebracht und einer heißen undfeuchten Umgebung bei 60°Cund 90% relativen Luftfeuchtigkeit für 1000 Stunden ausgesetzt.Nachdem die Schaltkreise, die der heißen und feuchten Umgebung ausgesetztwaren, bei Raumtemperatur für24 Stunden sich selbst überlassen waren,wurde untersucht, ob die Schaltkreise norma1 funktionierten, undes wurde herausgefunden, dass keiner der 20 Schaltkreise defekteFunktionen aufwies.
    [0040] Eswurden Transponderschaltkreise gemäß den in Beispiel 1 beschriebenenVerfahren mit der Ausnahme, dass die Kehlnaht unter Verwendung einesauf Epoxid basierenden Klebstoffs des mit UV aushärtendenTyps [hergestellt von NORDLAND PRODUCTS, Inc.; NEA123L] ausgeformtwurde, hergestellt.
    [0041] Nachdemmit den gleichen Verfahren, die in Beispiel 1 durchgeführt wurden,sichergestellt wurde, dass 20 Transponderschaltkreise in Folienform,die, wie oben beschrieben wurde, hergestellt wurden, normal funktionierten,wurden die Schaltkreise in einen kleinen Umgebungsfunktionstestereingebracht und einer heißenund feuchten Umgebung bei 60°Cund 90% relativen Luftfeuchtigkeit für 1000 Stunden ausgesetzt.Nachdem die Schaltkreise, die der heißen und feuchten Umgebung ausgesetztwaren, bei Raumtemperatur für24 Stunden sich selbst überlassenwaren, wurde untersucht, ob die Schaltkreise normal funktionierten,und es wurde herausgefunden, dass keiner der 20 Schaltkreise defekteFunktionen aufwies.
    [0042] Gemäß den selbenVerfahren, die in Beispiel 1 durchgeführt wurden, wurde ein Spulenkreisaus einer Kupferfolie auf einem Polyethylenterephthalatfilm ausgebildet,das IC zur kontaktlosen, automatischen Identifizierung wurde aufden hergestellten Schaltkreis durch eine Flip-Chip-Bestückungsmaschineunter Verwendung einer anisotrop leitfähigen Klebstoffpaste als Klebstoffaufgebracht, und ein Transponderschaltkreis wurde fertig gestellt.
    [0043] ZwanzigTransponder in Folienform, die wie oben beschrieben hergestelltwurden, wurden zur Beuteilung verwendet, ohne dass eine Kehlnahtmit dem Klebstoff des mit UV aushärtenden Typs ausgebildet wurde. Nachdemsichergestellt wurde, dass 20 Transponderschaltkreise normal funktionierten,wurden die Schaltkreise in einen kleinen Umgebungsfunktionstestereingebracht und einer heißenund feuchten Umgebung bei 60°C und90% relativen Luftfeuchtigkeit für1000 Stunden ausgesetzt. Nachdem die Schaltkreise, die der heißen und feuchtenUmgebung ausgesetzt waren, bei Raumtemperatur für 24 Stunden sich selbst überlassenwaren, wurde untersucht, ob die Schaltkreise normal funktionierten.Es wurde herausgefunden, dass 18 der 20 Schaltkreise defekte Funktionenaufwiesen.
    [0044] EinTransponderschaltkreis wurde gemäß den selben,in Beispiel 1 durchgeführtenVerfahren mit der Ausnahme hergestellt, dass die Kehlnaht unterVerwendung von 0,1 g eines auf Epoxid basierenden Klebstoffs [hergestelltvon Three Bond; 2217H] anstelle des mit UV aushärtenden Typs ausgeformt wurdeund wurde nachfolgend in einem Ofen bei 220°C für 25 Sekunden erwärmt. DerPolyethylenterephthalatfilm des Substrats war geschrumpft und dieEbenheit des Schaltkreises war erheblich gestört. Nachdem mit den selben,in Beispiel 1 durchgeführtenVerfahren sichergestellt wurde, dass 20 Transponderschaltkreisenormal funktionierten, wurden die Schaltkreise in einen kleinenUmgebungsfunktionstester eingebracht und einer heißen undfeuchten Umgebung bei 60°Cund 90% relativen Luftfeuchtigkeit für 1000 Stunden ausgesetzt.Nachdem die Schaltkreise, die der heißen und feuchten Umgebung ausgesetztwaren, bei Raumtemperatur für24 Stunden sich selbst überlassenwaren, wurde untersucht, ob die Schaltkreise normal funktionierten.Es wurde herausgefunden, dass keiner der 20 Schaltkreise defekteFunktionen aufwies.
    [0045] EinTransponderschaltkreis wurde gemäß den selben,in Beispiel 1 durchgeführtenVerfahren mit der Ausnahme hergestellt, dass die Kehlnaht unterVerwendung von 0,1 g eines auf Epoxid basierenden Klebstoffs [hergestelltvon Three Bond; 2223] anstelle des mit UV aushärtenden Typs ausgeformt wurdeund wurde nachfolgend in einem Ofen bei 150°C für 25 Sekunden erwärmt.
    [0046] Nachdemmit den selben, in Beispiel 1 durchgeführten Verfahren sichergestelltwurde, dass 20 Transponderschaltkreise normakl funktionierten, wurdendie Schaltkreise in einen kleinen Umgebungsfunktionstester eingebrachtund einer heißenund feuchten Umgebung bei 60°Cund 90% relativen Luftfeuchtigkeit für 1000 Stunden ausgesetzt.Nachdem die Schaltkreise, die der heißen und feuchten Umgebung ausgesetztwaren, bei Raumtemperatur für24 Stunden sich selbst überlassenwaren, wurde untersucht, ob die Schaltkreise normal funktionierten.Es wurde herausgefunden, dass 15 der 20 Schaltkreise defekte Funktionenaufwiesen.
    [0047] DasErgebnis der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 bis3 ist in Tabelle 1 dargestellt.
    [0048] Inden Beispielen 1 und 2, bei denen die Kehlnaht mit dem Acrylklebstoffdes mit UV aushärtenden Typsoder mit dem auf Epoxid basierenden Klebstoff des mit UV aushärtendenTyps ausgebildet wurde, wurde der Klebstoff durch Bestrahlung mitultraviolettem Licht für7 Sekunden ausgehärtet,und die Kehlnaht, welche exzellente Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Feuchtigkeitaufwies, wurde ausgebildet. Die Zeit, die zur Erwärmung unterDruck zum Aushärtender anisotrop leitfähigenKlebstoffpaste, welche zum Verkleben von Halbleiterelement und Platineverwendet wurde, aufgebracht wurde, betrug ebenfalls 7 Sekunden.Folglich, wenn der Montageabschnitt des Aufbringens des Klebstoffsdes mit UV härtendenTyps und der Montageabschnitt des Aushärtens des mit UV aushärtbarenKlebstoffs in der Fabrikationslinie des Halbleiterbauelements nachdem Montageabschnitt des Aufbringens der anisotrop leitfähigen Klebstoffpasteund dem Montageabschnitt des Aushärtens des Klebstoffpaste angeordnetsind, könnendie Aushärtzeitender anisotrop leitfähigen Klebstoffpasteund die Aushärtzeitdes Klebstoffs des mit UV aushärtbarenTyps synchronisiert werden, und das Verkleben des Halbleiterelementsmit der anisotrop leitfähigenKlebstoffpaste und die Ausbildung der Kehlnaht mittels des Klebstoffsdes mit UV aushärtendenTyps kann ohne Verlust an Produktivität des Halbleiterbauelementsgleichzeitig erreicht werden.
    [0049] Beidem Bauteil des Vergleichsbeispiels 1, bei dem keine Kehlnaht ausgebildetwurde, war die Widerstandsfähigkeitgegen Hitze und Nässegering. Wie in Vergleichsbeispiel 2 und 3 gezeigt, dauerte es 25Sekunden bis zum Aushärten,wenn der auf Epoxid basierende, wärmehärtbare Klebstoff verwendetwurde, und eine Abnahme der Produktivität war unausweichlich. Das Halbleiterbauelementdes Vergleichsbeispiels 2, welches durch Erwärmen bei 220°C hergestelltwurde, zeigte ein schlechtes Aussehen aufgrund der Schrumpfung desSubstrates, obwohl die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Feuchtigkeitexzellent war. Das Halbleiterbauelement des Vergleichsbeispiels3, welches durch Erwärmenbei 150°Chergestellt wurde, zeigte eine geringe Widerstandsfähigkeitgegen Hitze und Feuchtigkeit obwohl das Aussehen makellos war.
    权利要求:
    Claims (2)
    [1] Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements,welches, umfassend in einem Verfahren, die folgenden Schritte aufweist:Befestigung eines Halbleiterelements gemäß einem Flip-Chip-Bondingverfahren, dasAufkleben des Halbleiterelements auf eine Platine mit einem wärmehärtbarenHarz, Beschichtung der peripheren Abschnitte des verklebten Halbleiterelementsmit einem photochemisch aushärtbarenHarz und Ausbildung einer Kehlnaht durch photochemisches Aushärten desphotochemisch aushärtbarenHarzes.
    [2] Ein Halbleiterbauelement, welches ein auf einer Platinegemäß dem Flip-Chip-Bondingverfahrenbefestigtes Halbleiterelement aufweist, wobei das Halbleiterelementin Abschnitten unmittelbar unter dem Halbleiterelement auf die Platinemit einem wärmehärtbarenHarz aufgeklebt ist und wobei, eine Kehlnaht mit einem photochemischaushärtbarenHarz an den peripheren Abschnitten des Halbleiterelements ausgebildetist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-04-22| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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