DE3414961A1 - Verfahren zum bonden von lsi-chips auf einen anschlusssockel - Google Patents

Verfahren zum bonden von lsi-chips auf einen anschlusssockel

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DE3414961A1 DE19843414961 DE3414961A DE3414961A1 DE 3414961 A1 DE3414961 A1 DE 3414961A1 DE 19843414961 DE19843414961 DE 19843414961 DE 3414961 A DE3414961 A DE 3414961A DE 3414961 A1 DE3414961 A1 DE 3414961A1
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Kazuhiro Nakao
Yoshinori Oogita
Kazuhito Nara Ozawa
Katsuhide Nara Shino
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bonden von LSI-Chips mit Anschlüssen auf einen Anschlußsockel mit Elektroden.
In Fig. 1 ist schematisch im Schnitt ein LSI-Chip dargestellt, der auf einen Anschlußsockel mit einem herkömmlichen Flip-Chip-Bondverfahren verbunden ist. Der LSI-Chip I weist Aluminium-Anschlußglieder 2 als Anschlüsse auf, an denen Grenzschichtmetalle 3 angebracht sind. Ein Anschlußsockel 6 weist Leitungen 5 als Anschlußelektroden auf. Um den LSI-Chip I mit dem Anschlußsockel 6 zu verbinden, werden die Anschlußglieder 2 des LSI-Chips mit den Leitungselektroden 5 über Gold-Kontaktwarzen 4 verbunden.
Bei einem anderen bekannten Flip-Chip-Bondverfahren wird der LSI-Chip mit dem Anschlußsockel über Lötkontaktwarzen verbunden. Bei diesem Verfahren kann der LSI-Chip jedoch nicht auf einen Sockel gebondet werden, der dem Lötmittel nicht standhält. Auch der lötbare Anschlußsockel muß auf eine Temperatur von etwa 250 0C erhitzt werden. Beim herkömmlichen Bondverfahren mit Gold-Kontaktwarzen müssen die Leitungsanschlüsse auf die Sockel mit Zinn plattiert werden, und der Sockel muß auf eine Temperatur von etwa 400 0C erhitzt werden. Bei dieser hohen Temperatur kann der LSI-Chip zerstört werden.
Eine Bondanordnung ist auch in der US-PS 4 113 981 beschrieben. Spezielle Verbindungsanschlüsse werden zusätzlich an die Anschlüsse des LSI-Chips angeschlossen. Jeder Chip ist für sich eingegossen und wird mit dem Sockel verbunden. Diese Bondanordnung ist für Massenherstellung und kompakten Aufbau nicht geeignet.
" """ ; "-" :34U961
» Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bondverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das für Massenherstellung und zum Erreichen hoher Packungsdichte geeignet ist.
Die Erfindung ist gemäß einer Lösung durch die Merkmale von Anspruch 1 und gemäß einer anderen Lesung durch die Merkmale von Anspruch 2 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine wärmeempfindliche Kleberschicht mit eingelagerten elektrisch leitfähigen Partikeln entweder auf den Chip oder auf den Anschlußsockel aufgebracht wird und über diese Schicht dann das Bonden erfolgt. Es genügt eine Temperatur von etwa 150 0C, um den Kleber zu aktivieren. Diese niedrige Temperatur hat den Vorteil, daß das Material des Sockels und das Material der auf diesem aufgebrachten Leitungen frei gewählt werden kann. So kann z. B. Glas für den Sockel und Elektrodenmaterial für transparente Elektroden verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher veranschaulicht. Pig. 1 zum Stand der Technik ist bereits oben näher erläutert worden. Es zeigen:
Pig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen auf einen Anschlußsockel gebondeten LSI-Chip;
Pig. JA - 3F Querschnitte durch einen Wafer, ein ungebondetes und ein gebondetes LSI-Chip zum Erläutern der Herstellschritte bei einem ersten Verfahrens-
ablauf; und
Pig. k-A - 4c schematische Schnitte durch einen hitzeempfindlichen Film, einen Sockel mit einem solchen Film und ein gebondetes Chip, zum Erläutern eines zweiten Verfahrensablaufes.
Der LSI-Chip 1 gemäß Fig. 2 weist Aluminiumanschlußglieder als Anschlüsse für den Chip auf. Ein Anschlußsockel 6 weist wiederum Leitungselektroden 5 auf. Zum elektrischen Verbinden der Aluminium-Anschlußglieder 2 mit den Elektroden 5 ist ein hitzeempfindlicher Kleber 7, z. B. ein wärmeabschirmender Kleber mit eingemischten elektrisch leitfähigen Partikeln 8, wie Silberpulver, zwischen dem LSI-Chip 1 und dem Anschlußsockel 6 angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen den Aluminium-Anschlußgliedern des Chips und den Elektroden 5 ist durch die elektrisch leitfähigen Partikel hergestellt. Die elektrisch leitfähigen Partikel stehen untereinander nicht in Kontakt.
Der hitzeempfindliche Kleber 7 kann aus einem in der Wärme schmelzenden Material, z. B. a.us Polyäthylenharz, einem wärmeabsehirmenden Material, z. B. aus einem thermoplastischen Harz, undfeinem nachhärtbaren Kleber, z. B. aus Polyamidharz, als Hauptkomponenten bestehen. Der hitzeempfindliche Kleber ist elektrisch isolierend.
Eine Ausführungsform eines anmeldegemäßen Bondverfahrens wird nun an Hand der Fig. j5A - JF erläutert. Es wird von einem Wafer 9 ausgegangen, der mehrere LSI-Chips I jeweils mit Anschlußgliedern 2 aufweist (Fig. 3A). Auf den Wafer 9 wird ein hitzeempfindlicher Kleber 7 aufgebracht (Fig. JB). Elektrisch leitfähige Partikel 8, z. B. Silberpulver, werden gleichmäßig auf die Oberfläche des hitzeempfindlichen KIebers 7 aufgesprüht (Fig. 3C). Danach werden die Partikel 8 durch Erhitzen des hitzeempfindlichen Klebers 7 auf etwa 150 0C in den Kleber 7 dotiert.
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Die Dicke des hitzeempfindlichen Klebers 7 entspricht in etwa dem Durchmesser der elektrisch leitfähigen Parti-
kel 8, z.B. 25 um. Es werden etwa 300 Partikel pro mm aufgebracht.
Nach dem Eindotieren der Partikel wird der Wafer 9 an den in Pig. JD durch Pfeile angedeuteten Stellen eingeritzt, um ihn in die einzelnen LSI-Chips 1 zu unterteilen. So wird ein LSI-Chip 1 mit einer auf ihm aufgebrachten Schicht des hitzeempfindlichen Klebers erhalten (Pig. 3E). Dieser LSI-Chip 1 wird so auf den Anschlußsockel 6 gebondet, daß die Leitungselektroden 5 mit den Anschlüssen des LSI-Chips I ausgerichtet sind. Das Bonden erfolgt durch Ausüben eines
Druckes von 20 kp/cm für etwa 5 Sekunden durch Anpressen eines erhitzten Anpreßeisens bei 150 0C. Nach dem Bonden des Chips 1 auf den Sockel β wird der Chip mit Epoxyharz vergossen.
An Hand der Fig. 4A - 4c wird nun eine weitere AusfUhrungsform zum Bonden eines Chips auf einen Sockel erläutert. Es wird von einem hitzeempfindlichen Film 7! ausgegangen, der aus einem hitzeempfindlichen Kleber besteht, in den elektrisch leitfähige Partikel, z. B. Sllberpulver, eingemischt sind. Dieser Film 7* wird in gutem Kontakt mit einem Sockel 6 verbunden (Fig. 4b). Danach wird ein LSI-Chip I so aufgepreßt, daß er am hitzeempfindlichen Film 71 auf dem Anschlußsockel 6 haftet. Zum Aufbringen des hitzeempfindlichen Films 7* auf dem Sockel 6 wird der Sockel auf etwa 150 0C erhitzt, und der auf den Sockel gelegte Film 7T wird durch eine Walze angepreßt. Nach dem Bonden des LSI-Chips 1 wird er mit Epoxyharz vergossen.
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Die bei den beiden Verfahren verwendete Klebeschicht mit eingelagerten elektrischen Partikeln ist in vertikaler Richtung (rechtwinklig zur Schichtebene) elektrisch leitfähig, in horizontaler Richtung aber isolierend. Die Schichten sind also anisotrop in bezug auf ihre elektrische Leitfähigkeit.
Das Bonden des Chips auf den Sockel erfolgt jeweils durch Erhitzen und Anpressen, nachdem die Anschlußglieder des LSI-Chips auf die Leitungselektroden des Sockels a.usgerichtet sind. Da die hitzeempfindliche Schicht durchscheinend ist, erfolgt das Ausrichten auf optische Art und Weise.
Das nachhärtbare Klebeharz des hitzeempfindlichen Klebers kann ein thermoplastisches Harz wie Polyesterharz oder Neoprenkautschuk als Hauptbestandteil sein, der mit einem durch Wärme härtbaren Harz wie Epoxyharz oder Phenolharz gemischt ist. Die elektrisch leitfähigen Partikel können außer aus Silber auch aus Au, Cu und/oder Ni sein. Zwischen den elektrisch leitfähigen Partikeln können isolierende Partikel vorhanden sein.
Beim anmeldegemäßen Bondverfahren kann auf Grund der niedrigen verwendeten Temperaturen ein Sockel verwendet werden, der nicht lötbar ist. Hohe Packungsdichte ist erzielbar. Ein LSI-Chip kann auf einen Glassockel, wie z. B. eine Glasplatte einer Flüssigkristallanzeigezelle und auf durchsichtige Elektroden auf einem Glassockel gebondet werden.
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Claims (1)

  1. TER MEER-MULLER-STEINMEISTER
    PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
    Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing, F. E. Müller Λ . ... . ,-.,
    Triftstrasse 4. Artur-Ladebeck-Strasse 51
    D-80OO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1
    Mü/J/ho
    2245-GER-H
    19. April 1984
    SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka
    Japan
    Verfahren zum Bonden von LSI-Chips auf einen Anschlußsockel
    Priorität: 21. April I983, Japan, Nr. 58-7I020
    ANSPRÜCHE
    Verfahren zum Bonden von LSI-Chips (1) mit Anschlüssen (2) auf einen Anschlußsockel (6) mit Elektroden (5) gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Aufbringen eines hitzeempfindlichen Klebers (7) auf die Oberfläche eines wafers (9)* der eine Mehrzahl von LSI-Chips (I) enthält,
    - Aufsprühen von elektrisch leitfähigen Partikeln, - Eindotieren der elektrisch leitfähigen Partikel,
    - Ritzen des Wafers, um inn in die einzelnen LSI-Chips zu unterteilen,
    - Ausrichten der Anschlüsse (2) des LSI-Chips auf die Elektroden (5) des Anschlußsockels, und - Bonden des LSI-Chips auf den Anschlußsockel (β).
    2. Verfahren zum Bonden eines LSI-Chips (I) mit Anschlüssen (2) auf einen Anschlußsockel (6) mit Elektroden (5), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    - Aufbringe eines hitzeempfindlichen Filmes (7*)j der
    mit
    einen hitzeempfindlichen Kleber1 in diesen eingebetteten elektrisch leitfähigen Partikeln (8) aufweist, auf den Anschlußsockel (6),
    - Ausrichten der Anschlüsse (2) des LSI-Chips (I) auf die Elektroden (5) des Anschlußsockels (6), und
    - Bonden des LSI-Chips an den Anschlußsockel.
    5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzeempfindliche Kleber als Hiuptkomponenten ein hitzeschmelzendes Material, ein wärmeabschirmendes Material und einen nachhärtbaren Kleber aufweist.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der gebondete LSI-Chip (I) vergossen wird.
    5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Partikel (8) aus Ag, Au, Cu und/oder Ni bestehen.
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