DE10137668A1 - Component used in production of integrated circuits comprises substrate, semiconductor components connected to substrate via contacts arranged between substrate and semiconductor components, and supporting bodies - Google Patents
Component used in production of integrated circuits comprises substrate, semiconductor components connected to substrate via contacts arranged between substrate and semiconductor components, and supporting bodiesInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Baugruppen von Halbleiter komponenten und Stützkörpern zur Unterstützung der Halblei terkomponenten.The present invention relates to semiconductor assemblies components and supporting bodies to support the half lead ter-components.
Bei der Verwendung von integrierten Halbleiterschaltkreisen, sogenannten Chips, das heißt Silizium- oder Galliumarsenit basierten, aus einem Wafer herausgeschnittenen Plättchen mit photolithographisch oder nach ähnlichen Verfahren hergestell ten elektrischen Bauelementen auf ihrer Oberfläche, stellt sich oft die Frage nach einem effektiven Schutz vor mechani schen und/oder chemischen Einflüssen. Häufig wird diese Frage durch Einbringen des Chips in ein, zumeist aus Kunststoff ge fertigtes, Gehäuse beantwortet. Ein Schwachpunkt der Chip- Montage liegt jedoch in der Reaktion der elektrischen Kontak te zwischen Chip und einem den Chip aufnehmendem Substrat wie einer Platine auf ein Einwirken von Kräften auf den Chip. Beim Verschieben des Bauelements oder auch beim direkten Ein wirken auf die Kontaktelemente können diese beschädigt wer den. Durch die Verwendung von Gehäusen wird hierbei das Pro blem lediglich von den eigentlichen Chip-Kontakten (bei spielsweise dünnen Drähten oder ballähnlichen Kontaktelemen ten, ball grid arrays) auf die, wenn auch meist mechanisch stärker belastbaren, Kontakte des Gehäuses verlagert. Grund sätzlich jedoch bleibt das Problem einer zu geringen Wider standskraft der Kontaktelemente gegenüber auf das Bauelement, beispielsweise den Chip, einwirkenden Kräften bestehen.When using integrated semiconductor circuits, so-called chips, that is silicon or gallium arsenite based wafer cut out of a wafer with produced photolithographically or by similar processes electrical components on their surface often the question of effective protection against mechani and / or chemical influences. This question is common by inserting the chip into a, mostly plastic finished, housing answered. A weak point of the chip However, assembly lies in the reaction of the electrical contact te between chip and a substrate receiving the chip such as a circuit board on the action of forces on the chip. When moving the component or when directly on act on the contact elements, they can be damaged the. By using housings, the Pro only from the actual chip contacts (at for example, thin wires or ball-like contact elements ball grid arrays) on the, albeit mostly mechanically more resilient, contacts of the housing shifted. reason in addition, however, the problem of an insufficient number remains stability of the contact elements in relation to the component, For example, the chip, acting forces exist.
In letzter Zeit sind aus fertigungstechnischen Gründen ebenso wie aus Platz-, Spar- und Rationalisierungsgründen zunehmend sogenannte Flip-Chips zum Einsatz gekommen. Dies sind inte grierte Halbleiter, welche ohne Gehäuse unmittelbar auf dem Substrat, also z. B. der Platine, befestigt und elektrisch kontaktiert werden. Zu diesem Zwecke werden die noch im Wa ferverbund befindlichen Einzelchips mit geeigneten flexiblen Kontakten versehen und nach dem Zerschneiden des Wafers mit der Kontaktseite nach unten auf das Substrat aufgesetzt. Um ein Testen der Flip-Chips vor deren Einsatz zu ermöglichen, werden übliche Testvorrichtungen verwendet. Um solche Test vorrichtungen am Wafer einsetzen zu können, müssen die Kon takte so nachgiebig ausgelegt sein, daß sie in der Lage sind, Verkippungen zwischen der Wafer-Oberfläche im Bereich des zu testenden Flip-Chip und der Testvorrichtung auszuglei chen. Diese notwendige Weichheit bedingt jedoch nach Montage des Flip-Chip auf dem Substrat eine entsprechende mechanische Empfindlichkeit und führt zu einem erhöhten Bedarf an Schutz maßnahmen.Lately, too, for manufacturing reasons as increasingly for reasons of space, savings and rationalization so-called flip chips were used. These are inte grated semiconductors, which without housing directly on the Substrate, e.g. B. the board, attached and electrical be contacted. For this purpose, the still in Wa single chips with suitable flexible Contacts and after cutting the wafer with placed the contact side down on the substrate. Around enable testing of the flip chips before they are used, usual test devices are used. To such test To be able to use devices on the wafer, the con clocks be designed so resiliently that they are able are tilting between the wafer surface in the area the flip chip to be tested and the test device chen. However, this necessary softness is necessary after assembly the flip chip on the substrate has a corresponding mechanical Sensitivity and leads to an increased need for protection activities.
Eine weitere Entwicklung der jüngeren Zeit sind sogenannte Mikroplatinen, bei denen mehrere Chips mit den Strukturseiten nach oben auf das Mikroplatinensubstrat aufgebracht werden und mittels Wirebonding mit den Leiterbahnstrukturen der Mi kroplatinen verbunden werden. Auch hier ist ein Schutz der Chips und insbesondere auch der Kontaktdrähte vor mechani schen Einwirkungen wünschenswert.Another recent development are so-called Micro-boards in which several chips with the structure sides be applied to the top of the microplate substrate and by means of wire bonding with the Mi Kroplatinen be connected. Protection is also here Chips and especially the contact wires before mechani influences are desirable.
Bei einer herkömmlichen Fixierung eines mechanischen Schutz körpers wie einer Abdeckung auf einem Substrat, wie es zum Beispiel durch Nieten erfolgt, ist auf Grund der Toleranzen des Substrats, der Aufnahmebohrungen für die Nieten und des Schutzkörpers eine Bewegung dieses Schutzkörpers auch nach Montage in X- und Y-Richtung, das heißt parallel zur Ebene des Substrats möglich. Es ist in der Mikroelektronik jedoch allgemein üblich und wünschenswert, die Dimensionierungen von Bauelementen stets zu verkleinern. Aus diesem Grund rückt die Unterseite der Abdeckungen immer näher an die eigentlichen Chips heran, was zu den oben beschriebenen mechanischen Pro blemen führen kann. Gerade bei empfindlichen Bauteilen mit flexiblen Interconnect-Elementen kann dies zu einer Beschädi gung des Bauteils führen. With a conventional fixation of mechanical protection body like a cover on a substrate as it is used for Example done by riveting is due to tolerances of the substrate, the mounting holes for the rivets and the Protective body after movement of this protective body Installation in the X and Y directions, i.e. parallel to the plane of the substrate possible. It is in microelectronics, however common and desirable, the dimensions of Always reduce components. For this reason, the Bottom of the covers getting closer to the real ones Chips approaching the mechanical pro described above blemen can lead. Especially with sensitive components flexible interconnect elements can damage this lead of the component.
Bei High-Density Komponenten ist es zudem häufig so, daß ein grosser Teil der gesamten Platine bereits mit Halbleiterkom ponenten bestückt ist, so daß für das sinnvolle Anbringen von Abdeckungen nicht genügend freie Fläche auf der Platine ver bleibt.With high-density components, it is often the case that a large part of the entire board already with semiconductor comm components, so that for the sensible attachment of Covers do not leave enough free space on the board remains.
Klassische Underfills sind nicht in der Lage, gezielt zu un terstützen. Diese zumeist aus Polymeren wie Epoxy-Polymeren oder Silikon bestehenden Schichten werden auf Platinen aufge tragen, wo sie eine diffundierte, mehr oder weniger weiche Schutzschicht bilden, auf die entweder die Halbleiterkompo nenten aufgesetzt wird oder die unter die Halbleiterkomponen ten verläuft, wenn die Komponenten vor dem Underfill montiert worden sind. Aufgrund der geringen Genauigkeit der Applikati on und der Nachgiebigkeit des verwendeten Materials sind sie nicht zum Verhindern einer Kompression der Halbleiterkompo nenten zum Substrat hin geeignet.Classic underfills are unable to target terstützen. These mostly consist of polymers such as epoxy polymers or existing silicone layers are placed on circuit boards wear where they are a diffused, more or less soft Form protective layer on which either the semiconductor compo Components is placed or under the semiconductor components ten runs when the components are installed before the underfill have been. Due to the low accuracy of the applications on and the resilience of the material used not to prevent compression of the semiconductor compo suitable towards the substrate.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Underfills ist die schlechte Reparaturmöglichkeit bzw. Änderung derart behandel ter Baugruppen (Reworkability). Ein Austauschen von Komponen ten ist aufgrund der formschlüssigen Verbindung mit dem Un derfill kaum möglich.Another disadvantage of the well-known underfills is that poor repairability or change treated in this way ter assemblies (reworkability). An exchange of components ten is due to the positive connection with the Un derfill hardly possible.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde Mittel bereit zustellen, mit denen eine Verschiebung von Halbleiterkompo nenten in Z-Richtung, also senkrecht zur Substratoberfläche, unterbunden oder zumindest soweit verringert wird, daß Be schädigung an den Kontakten oder den zu schützenden Halblei terkomponenten verhindert werden können.The invention is therefore based on the object means deliver with which a shift of semiconductor compo elements in the Z direction, i.e. perpendicular to the substrate surface, prevented or at least reduced to the extent that Be Damage to the contacts or the semi-conductor to be protected components can be prevented.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schutzvorrichtung für Baugruppen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, das Ver fahren zur Herstellung einer Baugruppe gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 15 und die Verwendung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 19. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details ergeben sich aus den abhängigen Patentan sprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.This object is achieved by the protective device for Assemblies according to independent claim 1, the Ver drive to manufacture an assembly according to the independent Claim 15 and the use according to the independent Claim 19. Further advantageous refinements, Aspects and details result from the dependent patent say, the description and the accompanying drawing.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, empfindliche Halblei terkomponenten durch Unterstützung von unten, d. h. vom Sub strat (Platine) her, zu stabilisieren und damit eine Zerstö rung von Kontakten zu verhindern.The invention is based on the idea of sensitive semi-lead components by support from below, d. H. from the sub strat (circuit board) forth to stabilize and thus a destruction to prevent contacts.
Demgemäß ist die Erfindung zunächst gerichtet auf eine Bau
gruppe, aufweisend:
ein Substrat,
eine oder mehrere auf dem Substrat angeordnete, mit dem Sub
strat über Kontakte verbundene Halbleiterkomponenten, wobei
die Kontakte zwischen Substrat und Halbleiterkomponenten an
geordnet sind; und
zumindest einen Stützkörper, der zwischen zumindest einem
vorgegebenen Bereich zumindest einer der Halbleiterkomponen
ten und dem Substrat zur Abstützung der Halbleiterkomponente
angeordnet ist.Accordingly, the invention is initially directed to a construction group, comprising:
a substrate,
one or more semiconductor components arranged on the substrate and connected to the substrate via contacts, the contacts between substrate and semiconductor components being arranged; and
at least one support body which is arranged between at least one predetermined area of at least one of the semiconductor components and the substrate for supporting the semiconductor component.
Unter einer Baugruppe ist hierbei ein Arrangement von einem Substrat und einem oder mehreren Komponenten zu verstehen. Ein Substrat kann eine Platine aus Polymeren im herkömmlichen Sinne sein, aber auch ein Keramik- oder Metallträger, auf den die Komponenten aufgesetzt werden, beispielsweise Halbleiter komponenten wie integrierte Schaltkreise oder passive Bauele mente wie Widerstände, Spulen, etc.Below an assembly is an arrangement of one Understand substrate and one or more components. A substrate can be a board made of polymers in the conventional Be senses, but also a ceramic or metal support on which the components are put on, for example semiconductors components such as integrated circuits or passive components elements such as resistors, coils, etc.
Unter einer Halbleiterkomponente ist dabei jeglicher inte grierter Schaltkreis mit Kontakten, sei es ein behäuster oder ein nicht behäuster Chip, zu verstehen. Auch passive Bauele mente können unter den Begriff der Halbleiterkomponente fal len, sofern sie des Schutzes bedürfen. Das Substrat kann zu dem über Leiterbahnen oder leiterbahnähnliche Strukturen zum Abführen von elektrischen Strömen von den Halbleiterkomponen ten verfügen.Under a semiconductor component is any inte Integrated circuit with contacts, be it a housing or a bare chip to understand. Also passive components elements can fall under the term semiconductor component len, if they need protection. The substrate can too which via conductor tracks or structures similar to conductor tracks Dissipation of electrical currents from the semiconductor components ten.
Für die Realisierung der Stützkörper, welche erfindungsgemäß die Halbleiterkomponenten einer Schaltung abstützen sollen, steht ein breites Spektrum an unterschiedlichen Lösungen und Ansätzen zu Verfügung.For the realization of the support body, which according to the invention to support the semiconductor components of a circuit, is a wide range of different solutions and Approaches available.
So können mehrere vorgegebene Bereiche an der Peripherie ei ner Halbleiterkomponente angeordnet sein und diese durch meh rere Stützkörper abgestützt sein. Gerade bei grösseren Halb leiterkomponenten lässt sich auf diese Weise eine noch besse re Stabilisierung erreichen. Es ist beispielsweise möglich, an gegenüberliegenden Kanten der Halbleiterkomponente zwei längliche Stützkörper anzuordnen und unter die Halbleiterkom ponente ragen zu lassen. Bei hinreichender Länge solcher bei spielsweise stegförmigen oder auch flächigen Stützkörper kann damit eine Abstützung auch in die Richtungen, in denen keine Stützkörper angeordnet sind, erreicht werden.So several predetermined areas on the periphery ner semiconductor component can be arranged and this by meh rere support body to be supported. Especially with larger half conductor components can be even better this way re stabilization. For example, it is possible on opposite edges of the semiconductor component two Arrange elongated support body and under the semiconductor comm component to protrude. With sufficient length such at for example, web-shaped or flat support body can thus also a support in the directions in which none Support body are arranged can be achieved.
Es ist ebenso möglich, nur die Eckbereich mehr oder minder punktuell zu unterstützen, indem entsprechende gestaltete Stützkörper unter den Ecken der Halbleiterkomponenten plat ziert werden.It is also possible to only the corner area more or less to support selectively by appropriate design Support body under the corners of the semiconductor components plat be decorated.
Auch ist es möglich, daß der vorgegebene Bereich mittig un terhalb einer Halbleiterkomponente angeordnet ist und der Stützkörper die Halbleiterkomponente in der Mitte abstützt. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist bei Halb leiterkomponenten möglich, die keine empfindlichen Bestand teile in der Mitte ihrer dem Substrat zugewandten Oberfläche aufweisen, beispielsweise durch entsprechende Kapselung ge schützte Komponenten.It is also possible that the predetermined area in the middle un is arranged below a semiconductor component and the Support body supports the semiconductor component in the middle. This preferred embodiment of the invention is at half Conductor components possible that have no sensitive inventory parts in the middle of their surface facing the substrate have, for example by appropriate encapsulation ge protected components.
Zur Optimierung der Herstellung und zur effizienten Material verwendung kann es weiterhin bevorzugt sein, daß der Stütz körper mehrere Halbleiterkomponenten abstützt. Hierzu kann er als flache Scheibe ausgeführt sein, welche den Abstand zwischen zwei (oder mehr) Komponenten überbrückt und unter diese hinunterreicht. Auf diese Weise muß nur jeweils ein Stützkörper montiert werden, um Abstützung für mehrere Kompo nenten zu erzielen.To optimize manufacturing and efficient material use it may also be preferred that the support supports several semiconductor components. This can it can be designed as a flat disc, which is the distance bridged between two (or more) components and under this reaches down. This way you only need one Support bodies can be mounted to support multiple compos to achieve.
Zur konkreten Ausgestaltung des unterstützten Bereichs und damit der Form des Stützkörpers bei Aufsicht auf das Sub strat, stehen ebenfalls eine Reihe von Möglichkeiten offen. So kann der Bereich einfach eine rechteckige Fläche an der Unterseite der Halbleiterkomponente sein, beispielsweise falls der Stützkörper bis zum Rand des Kantenbereichs reichen soll, oder der vorgegebene Bereich kann einen kreisförmigen, ellipsoiden oder ovalen Umfang aufweisen, falls beispielswei se der Stützkörper komplett unter der Halbleiterkomponente zu liegen kommt und der Stützkörper eine entsprechende Form auf weist. Wie bei der Anordnung der Stützkörper und damit der vorgegebenen Bereiche, sind hier auch der Formgestaltung praktisch keine Grenzen gesetzt.For the specific design of the supported area and thus the shape of the support body when supervising the sub strat, there are also a number of options available. So the area can simply be a rectangular area on the Bottom of the semiconductor component, for example if the support body reaches to the edge of the edge area or the specified area can be a circular, have ellipsoidal or oval circumference, if for example se the support body completely under the semiconductor component lie and the support body has a corresponding shape has. As with the arrangement of the support body and thus the given areas, here are also the design practically no limits.
Bei der Materialwahl steht ebenfalls eine breite Auswahl zur Verfügung, die sich nach dem konkreten Anwendungsbereich und den gewünschten Eigenschaften richten kann. So kann der zu mindest eine Stützkörper ein Metall, ein Polymer und/oder ein keramisches Material aufweisen.There is also a wide selection of materials to choose from Available, depending on the specific area of application and can target the desired properties. So he can at least one support body is a metal, a polymer and / or a have ceramic material.
Bei der Materialwahl sind Faktoren wie die Sprödigkeit, die elektrische Leitfähigkeit, Formbarkeit des Materials, das thermische Verhalten u. a. Größen zu berücksichtigen. Keramik ist ein Material mit guten Isolatoreigenschaften und damit hervorragend im Einsatzgebiet der Halbleitertechnik verwend bar. Sie ist allerdings manchmal zu spröde, was bei Erschüt terungen der Baugruppe zum Absplittern von Partikeln führen kann, was sich evtl. störend auf den Betrieb auswirken kann. Metallplättchen lassen sich einfach herstellen und als Stütz körper verwenden, müssen allerdings in vielen Anwendungen elektrisch isoliert werden. Das günstige Wärmeleitverhalten der meisten Metalle gestattet ihren gleichzeitigen Einsatz als wärmeabführendes Element. Polymere sind in verschieden sten Ausgestaltungen auf dem Markt erhältlich. Sie müssen zu mindest eine Härte aufweisen, die eine Bearbeitung zur Her stellung eines Stützkörpers gestattet und die dem möglicher weise auftretenden Druck hinreichend Widerstand entgegenset zen kann, um die Stützfunktion zu gewährleisten.When choosing the material, factors such as brittleness are the electrical conductivity, malleability of the material that thermal behavior u. a. Sizes to consider. ceramics is a material with good isolator properties and therefore excellently used in the field of semiconductor technology bar. However, it is sometimes too brittle, what with shock of the assembly lead to the chipping of particles can, which may interfere with the operation. Metal plates are easy to manufacture and as a support use bodies, however, in many applications be electrically isolated. The favorable thermal conductivity most metals allow their simultaneous use as a heat-dissipating element. Polymers are different Most designs available on the market. You have to have at least a hardness that a processing to the Her Position of a support body allowed and the possible wise pressure provides sufficient resistance zen to ensure the support function.
Um eine elektrische Isolierung zu erzielen oder um ein hartes Material mit der Oberfläche eines abzustützenden Halbleiters kompatibel zu machen, kann es weiterhin bevorzugt sein, daß der Stützkörper zumindest partiell mit einer weichen Schutz schicht überzogen ist. Eine solche kann beispielsweise ein Kunststoffüberzug, eine Lackierung, oder eine Gummihülle sein. Die Schutzhülle kann den Stützkörper insgesamt umgeben oder nur an der Seite oder den Bereichen, der bzw. die in Kontakt mit den Halbleiterkomponenten kommen.To achieve electrical insulation or a hard one Material with the surface of a semiconductor to be supported To make it compatible, it may further be preferred that the support body at least partially with a soft protection layer is covered. Such a can for example Plastic cover, a paint job, or a rubber cover his. The protective cover can surround the support body as a whole or only on the side or areas that in Come into contact with the semiconductor components.
Der Stützkörper kann in aller Regel monolithisch aufgebaut sein, also aus einem Block eines Materials bestehen. Um be stimmten Gegebenheiten der Umgebung, in die er eingebaut wir, Rechnung zu tragen, kann es allerdings auch bevorzugt sein, daß der Stützkörper aus mehreren Schichten unterschiedlichen oder gleichen Materials besteht. Auf diese Weise kann flexi bel auf Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Leitfä higkeit (Isolatorschicht), der Flexibilität (dünne Schichten, die eine gewisse Gleitfähigkeit zueinander aufweisen), oder des thermischen Expansionsverhaltens etc. eingegangen werden.The support body can usually be monolithic be, i.e. consist of a block of a material. To be conditions of the environment in which it is installed, However, it may also be preferable to take into account that the support body from several layers different or the same material. In this way, flexi on requirements with regard to the electrical guidelines ability (insulator layer), flexibility (thin layers, which have a certain lubricity to each other), or thermal expansion behavior etc.
In den meisten Fällen wird der Stützkörper am Substrat befe stigt sein, da er von den Halbleiterkomponenten nicht genü gend Halt erfahren wird. Zur Befestigung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, wie Verkleben, Verlöten, oder Verschweissen. Ein Verkleben wird in vielen Anwendungen der Regelfall sein. Sofern die substratzugewandte Seite des Stützkörpers metallisch ist und keine Kurzschlüsse mit dem Substrat zu befürchten sind, kann der Stützkörper auch verlö tet werden, was im Lötbad während der Verlötung der Halblei terkomponenten mit durchgeführt werden kann. Ein Verschweißen bietet sich hauptsächlich an, wenn Stützkörper und Substrat aus gleichen Materialien hergestellt sind, beispielsweise aus Kunststoff.In most cases, the support body is attached to the substrate Stigt because it is not enough of the semiconductor components enough support is experienced. Various are available for attachment Options available, such as gluing, soldering, or Welding. Gluing is used in many applications To be the rule. If the substrate-facing side of the Support body is metallic and no short circuits with the If the substrate is to be feared, the support body can also lose be what is in the solder bath during the soldering of the half lead components can be carried out. A welding lends itself mainly to support body and substrate are made of the same materials, for example Plastic.
Weiterhin kann der Stützkörper auch mit der Halbleiterkompo nente verbunden sein, beispielsweise durch Verkleben. Auf diese Weise kann eine noch bessere Verbindung zwischen den Elementen der Baugruppe erreicht und ein Verschieben auch in X/Y-Richtung verhindert werden. Zusätzlich ist auf diese Wei se auch ein Schutz vor Zugkräften, beispielsweise durch unter der Halbleiterkomponente ansetzende Hebel, möglich. Die Ver bindung mit der Halbleiterkomponente weist den weiteren Vor teil auf, daß bei doppelseitig bestückten Substraten (mit zwei gegenüberliegenden, bestückten Oberflächen), keine Si cherungsmaßnahmen ergriffen werden müssen, um ein Ablösen der bereits verlöteten Halbleiterkomponenten beim zweiten Lotbbad, in dem die andere Seite verlötet wird, nötig sind.Furthermore, the support body can also with the semiconductor compo be connected, for example by gluing. On this way, an even better connection between the Elements of the assembly reached and a move in X / Y direction can be prevented. In addition, this is Wei se also protection against tensile forces, for example by under of the semiconductor component, possible levers. The Ver Binding with the semiconductor component has the further advantage Part of that with double-sided substrates (with two opposite, populated surfaces), no Si Security measures must be taken to replace the already soldered semiconductor components in the second Solder bath in which the other side is soldered is necessary.
Die Erfindung ist bislang im Hinblick auf einen Stützkörper beschrieben worden, der speziell zu diesem Zweck konzipiert und gefertigt worden ist. Es besteht jedoch auch die Möglich keit, daß zumindest ein Stützkörper ein passives Bauelement der Baugruppe ist; und dieses daher eine Doppelfunktion er füllt. Eine solche Konstellation kann sich ergeben, wenn das Layout der Schaltung, die auf dem Substrat angeordnet ist, es erlaubt, ein oder mehrere passive Bauteile unter einer Halb leiterkomponente anzuordnen, und wenn die Höhe des Bauteils und die Wiederholbarkeit seiner Montage (Verlöten mit dem Substrat) ein Abstützen der Halbleiterkomponente gewährlei sten können.The invention has so far been in terms of a support body has been described, specifically designed for this purpose and has been manufactured. However, there is also the possibility speed that at least one support body is a passive component the assembly is; and this is therefore a dual function crowded. Such a constellation can arise if that Layout of the circuit that is arranged on the substrate, it allowed one or more passive components under a half Arrange conductor component and if the height of the component and the repeatability of its assembly (soldering to the Substrate) provide support for the semiconductor component can.
Der Stützkörper kann in direktem Kontakt mit der abgestützen Halbleiterkomponente stehen. Es ist jedoch auch möglich, daß sich zwischen Halbleiterkomponente und dem Stützkörper ein Spalt befindet. Auf diese Weise können sich beispielsweise Ungenauigkeiten der Montage oder Fertigungstoleranzen aus gleichen lassen. Auch in Fällen, in denen ein Stützkörper mehrere Halbleiterkomponenten unterstützen soll, die einen unterschiedlichen Abstand zum Substrat benötigen, kann der Stützkörper so dimensioniert werden, daß er in Kontakt mit derjenigen Halbleiterkomponente steht, die den geringeren Ab stand zum Substrat hat, so daß zur anderen Komponente ein Spalt verbleibt. Dieser darf nur so groß sein, daß Beschädi gungen der Kontakte bei Druck auf die Halbleiterkomponente noch verhindert werden können.The support body can be in direct contact with the support Semiconductor component stand. However, it is also possible that between the semiconductor component and the support body Gap is located. In this way, for example Assembly inaccuracies or manufacturing tolerances let the same. Even in cases where a support body should support several semiconductor components that one need different distance from the substrate Support body be dimensioned so that it is in contact with of the semiconductor component that has the lower Ab got to the substrate, so that to the other component Gap remains. This may only be so large that damage conditions of the contacts when pressure is exerted on the semiconductor component can still be prevented.
Im Gegensatz zum klassischen Underfill, der aufgrund seines Materials nachgiebig ist, ist beim erfindungsgemäßen Stütz körper die Bedingung einzuhalten, daß er zumindest bei den zu erwartenden Kompressionskräften mechanisch steif ist. Die zu erwartenden Kompressionskräfte sind Kräfte, die auf eine Halbleiterkomponente in Richtung auf das Substrat im normalen Betrieb oder bei normaler Montage der erfindungsgemäßen Bau gruppe erwartet werden können.In contrast to the classic underfill, which due to its Material is compliant is in the support according to the invention body to adhere to the condition that he at least with the to expected compression forces is mechanically stiff. The too expected compression forces are forces on a Semiconductor component towards the substrate in normal Operation or normal assembly of the construction according to the invention group can be expected.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Herstellverfahren, wobei alle Vorteile, Details und Aspekte der oben vorgestellten, erfindungsgemäßen Baugruppe sinngemäß für das Verfahren glei chermaßen gelten sollen und umgekehrt, so daß hinsichtlich des Verfahrens vollinhaltlich auf die erfindungsgemäße Bau gruppe Bezug genommen wird und hinsichtlich der Baugruppe vollinhaltlich auf das Verfahren Bezug genommen wird.The invention further relates to a manufacturing method, wherein all advantages, details and aspects of the above, assembly according to the invention analogously for the method should apply and vice versa, so that with regard to of the method in full on the construction according to the invention group is referred to and regarding the assembly full reference is made to the procedure.
Die Erfindung ist daher weiterhin gerichtet auf ein Verfahren
zur Herstellung einer Baugruppe mit einem Substrat und zumin
dest einer Halbleiterkomponente, die folgenden Schritte auf
weisend:
The invention is therefore further directed to a method for producing an assembly with a substrate and at least one semiconductor component, comprising the following steps:
- - Bereitstellen eines Substrates;- Providing a substrate;
- - Aufbringen eines oder mehrerer Stützkörper auf vorgegebene Bereiche des Substrates; und - Applying one or more support bodies to predetermined ones Areas of the substrate; and
- - Aufbringen zumindest einer Halbleiterkomponente auf das Sub strat und Kontaktieren der Halbleiterkomponente mit dem Sub strat;- Applying at least one semiconductor component to the sub strat and contacting the semiconductor component with the sub strat;
wobei die vorgegebenen Bereiche so gewählt sind, daß die Stützkörper die zumindest eine Halbleiterkomponente in Z- Richtung abstützen können.the predetermined ranges are chosen so that the Support body the at least one semiconductor component in Z Can support direction.
Die Komponenten, auf die das Verfahren angewendet wird, sind bereits oben im Einzelnen beschrieben worden, so daß auf eine Wiederholung hier verzichtet werden kann.The components to which the procedure is applied are have already been described in detail above, so that on a Repetition can be omitted here.
Unter einer Z-Richtung ist, wie oben erläutert, die Richtung auf das Substrat zu bzw. davon weg zu verstehen. Eine Abstüt zung ist dabei speziell bei Druck in Richtung auf das Sub strat wirksam, während die Erfindung bei Zug an der Halblei terkomponente nur verwendbar ist, wenn die Halbleiterkompo nenten mit den Stützkörpern verbunden sind.As explained above, the direction is under a Z direction to understand towards or away from the substrate. A support tongue is especially when there is pressure towards the sub strat effective, while the invention when pulling on the half lead terkomponent is only usable if the semiconductor compo are connected to the supporting bodies.
Der Stützkörper kann mit dem Substrat beispielsweise verklebt oder verlötet werden, wie oben beschrieben.The support body can be glued to the substrate, for example or soldered as described above.
Auch ist es möglich, den Stützkörper mit der von ihm abge stützten Halbleiterkomponente zu verbinden, beispielsweise durch Kleben. So kann der Stützkörper ein entsprechend dimen sioniertes Doppelklebeband sein, daß sowohl mit dem Substrat als auch mit der Halbleiterkomponente verklebt wird. Die Dik ke und die Abmessungen eines solchen Doppelklebebands müssen jeweils im Hinblick auf eine konkrete Ausführungsform der er findungsgemäßen Baugruppe festgelegt werden.It is also possible to use the support body with the abge to connect supported semiconductor component, for example by gluing. So the support body can dim accordingly Sionized double-sided tape that both with the substrate as well as glued to the semiconductor component. The Dik ke and the dimensions of such double-sided tape must each with a view to a specific embodiment of the assembly according to the invention.
Schließlich ist die Erfindung noch auf die Verwendung eines flachen Stützkörpers zur Abstützung von Halbleiterkomponenten mit nachgiebigen Kontakten gerichtet. Dieser Stützkörper kann alle Eigenschaften aufweisen, die bereits hinsichtlich des in der Baugruppe verwendeten Stützkörpers dargestellt worden sind. Finally, the invention is based on the use of a flat support body for supporting semiconductor components with compliant contacts. This support body can have all the properties already with regard to of the support body used in the assembly have been.
Im folgenden soll die Erfindung an konkreten, nicht beschrän kenden Ausführungsbeispielen erläutert werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung (Fig. 1) Bezug genommen werden wird, in der verschiedene Anordnungen von Stützkörpern und Halbleiter komponenten im Querschnitt gezeigt werden.In the following the invention will be explained using specific, non-restrictive exemplary embodiments, reference being made to the accompanying drawing ( FIG. 1), in which various arrangements of support bodies and semiconductor components are shown in cross section.
Durch Aufbringen eines mechanisch steifen Stützkörpers zwi schen dem Substrat, beispielsweise einer Platine, und der Un terseite einer Halbleiterkomponente (Bauelement) wird eine Kompression in Z-Richtung wirkungsvoll verhindert. Dieses Stützelement kann beispielsweise während des Bestückungspro zesses aufgebracht werden, indem zuerst der Stützkörper und dann die eigentliche, zu schützende Halbleiterkomponente auf gebracht wird, wie oben detailliert beschrieben. Wie ausge führt, kann der Stützkörper dabei eventuell mit einer weichen Schutzschicht versehen werden, um an der Halbleiterkomponente "Imprints" zu vermeiden. Die Materialstärke des Stützkörpers richtet sich dabei nach der Art der Verwendung.By applying a mechanically stiff support body between the substrate, for example a circuit board, and the Un The bottom side of a semiconductor component (component) is a Compression in the Z direction effectively prevented. This Support element can for example during the assembly pro zesses are applied by first the support body and then the actual semiconductor component to be protected is brought as described in detail above. How out leads, the support body can possibly with a soft Protective layer to be provided on the semiconductor component Avoid "imprints". The material thickness of the support body depends on the type of use.
In Fig. 1 werden verschiedene Anordnungen von Stützkörpern illustrativ dargestellt. Weitere Varianten sind möglich uns sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung miterfasst wer den.Various arrangements of supporting bodies are illustrated in FIG. 1. Other variants are possible and should be included in the scope of the present invention.
Halbleiterkomponenten 1 sind über Kontakte 2 (hier ball grid arrays) mit einem Substrat 3, beispielsweise einer Platine, verbunden. Diese Anordnung ist aufgrund der verwendeten Kon takte empfindlich gegen Kräfte, die auf die Halbleiterkompo nenten einwirken und erfordert daher Schutzmaßnahmen.Semiconductor components 1 are connected to a substrate 3 , for example a circuit board, via contacts 2 (here ball grid arrays). Due to the contacts used, this arrangement is sensitive to forces that act on the semiconductor components and therefore requires protective measures.
Hierzu sind erfindungsgemäße Stützkörper vorgesehen. Ein er stes Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper 4, welcher zwei Halbleiterkomponenten 1 im Bereich ihrer Kanten unterstützt. Die flächige Ausführung des Stützkörpers gestattet die gleichzeitige Abstützung mehrerer Komponenten. Support bodies according to the invention are provided for this purpose. A first exemplary embodiment is the support body 4 , which supports two semiconductor components 1 in the region of their edges. The flat design of the support body allows simultaneous support of several components.
Der Stützkörper 5 stellt eine weitere Ausführungsform dar, wobei er stegförmig ausgeführt ist und paarweise eine Kompo nente an zwei Kanten unterstützt. Natürlich können auch vier Stützkörper 5 verwendet werden, um alle vier Kanten einer Komponente unterstützen zu können. Der Stützkörper 5 passt vollständig unter den Kantenbereich der von ihm unterstützten Komponente.The support body 5 represents a further embodiment, wherein it is designed in the form of a web and in pairs supports a component on two edges. Of course, four support bodies 5 can also be used to support all four edges of a component. The support body 5 fits completely under the edge area of the component it supports.
Eine weitere Variante des Stützkörpers ist im rechten Bereich der Fig. 1 abgebildet. Dieser Stützkörper 6 ist mittig unter der zu stützenden Komponente angeordnet. Eine solche Ausfüh rungsform ist möglich, wenn unter der Komponente eine hinrei chend große Fläche zur Verfügung steht, welche mechanisch un empfindlich ist und einem Stützkörper 6 Platz gibt, ein Ver kippen der Komponente bei Druck auf eine der Kanten zu ver hindern.Another variant of the support body is shown in the right area of FIG. 1. This support body 6 is arranged centrally under the component to be supported. Such an embodiment is possible if a sufficiently large area is available under the component, which is mechanically un sensitive and gives a support body 6 space to prevent the component from tilting under pressure on one of the edges.
Die vorliegende Erfindung stellt ein extrem platzsparendes Konzept zur sicheren Unterstützung von Halbleiterkomponenten zur Verfügung, das durch zusätzliche Schritte einfach in be stehende Bestückungsverfahren eingegliedert werden kann.The present invention provides an extremely space saving Concept for the safe support of semiconductor components available through additional steps existing assembly processes can be integrated.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung stellt zudem die "Rewor kability" der erfindungsgemäß aufgebauten Baugruppen im Ver gleich zur Verwendung von Underfills dar. Dies gestattet Re paraturen ebenso wie Änderungen an den Baugruppen.The "Rewor kability "of the assemblies constructed according to the invention in Ver equal to the use of underfills. This allows Re fittings as well as changes to the assemblies.
Claims (19)
ein Substrat (3),
eine oder mehrere auf dem Substrat (3) angeordnete, mit dem Substrat (3) über Kontakte (2) verbundene Halbleiterkomponen ten (1), wobei die Kontakte (2) zwischen Substrat (3) und Halbleiterkomponenten (1) angeordnet sind; und
zumindest einen Stützkörper (4, 5, 6), der zwischen zumindest einem vorgegebenen Bereich zumindest einer der Halbleiterkom ponenten (1) und dem Substrat (3) zur Abstützung der Halblei terkomponente (1) angeordnet ist.1. assembly, comprising:
a substrate ( 3 ),
one or more semiconductor components ( 1 ) arranged on the substrate ( 3 ) and connected to the substrate ( 3 ) via contacts ( 2 ), the contacts ( 2 ) being arranged between substrate ( 3 ) and semiconductor components ( 1 ); and
at least one support body ( 4 , 5 , 6 ) which is arranged between at least one predetermined region of at least one of the semiconductor components ( 1 ) and the substrate ( 3 ) for supporting the semiconductor component ( 1 ).
- - Bereitstellen eines Substrates (3);
- - Aufbringen eines oder mehrerer Stützkörper (4, 5, 6) auf vorgegebene Bereiche des Substrates (3); und
- - Aufbringen zumindest einer Halbleiterkomponente (1) auf das
Substrat (3) und Kontaktieren der Halbleiterkomponente (1)
mit dem Substrat (3);
wobei die vorgegebenen Bereiche so gewählt sind, daß die Stützkörper die zumindest eine Halbleiterkomponente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats abstützen können.
- - Providing a substrate ( 3 );
- - Applying one or more support bodies ( 4 , 5 , 6 ) to predetermined areas of the substrate ( 3 ); and
- - Applying at least one semiconductor component ( 1 ) to the substrate ( 3 ) and contacting the semiconductor component ( 1 ) with the substrate ( 3 );
the predetermined ranges being selected such that the support bodies can support the at least one semiconductor component in a direction perpendicular to the surface of the substrate.
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|---|---|---|---|
| DE10137668A DE10137668A1 (en) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | Component used in production of integrated circuits comprises substrate, semiconductor components connected to substrate via contacts arranged between substrate and semiconductor components, and supporting bodies |
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ID=7693977
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