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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Befestigung einer Vielzahl elektronischer Teile
auf einer Leiterplatte und auch ein Verfahren zur Herstellung klebstoffbeschichteter
elektronischer Teile, die zur Verwendung in dem Befestigungsverfahren
geeignet sind, als auch eine Anordnung einer Vielzahl elektronischer
Teile.
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Mit einem jüngeren Trend zu kleineren,
dünneren
elektronischen Teilen, wie Halbleiterchips ("elektronische Teile", wie hier verwendet, umfaßt Widerstände, Kondensatoren,
Halbleiterchips und dgl. zur Befestigung auf Leiterplatten), weisen
Schaltungen und Elektroden, die in solchen elektronischen Teilen
verwendet werden, eine erhöhte
Dichte und feinere Verbindungsabstände auf. Da die feinen Elektroden
durch Löten
schwierig anzuschließen sind,
werden in jüngster
Zeit Anschlußverfahren,
die Klebstoff verwenden, in weiten Bereichen verwendet. Die Anschlußverfahren
umfassen ein Verfahren, bei dem elektrisch leitende Partikel in
einen Klebstoff untergemischt werden und die Anschlußbindung
durchgeführt
wird, um einen elektrischen Anschluß in der Dickenrichtung des
Klebstoffs zu erreichen (z. B. nicht geprüfte japanische Patentpublikation
(KOKAI) Nr. 55-104007), und ein Verfahren, bei dem keine leitenden
Partikel in einem Klebstoff enthalten sind und die Anschlußbindung
durchgeführt
wird, um eine elektrische Verbindung durch direkten Kontakt von feinen
Unregelmäßigkeiten
auf den Elektrodenoberflächen
zu erreichen (z. B. ungeprüfte
japanische Patentpublikation (KOKAI) Nr. 60-262430).
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Die Anschlußverfahren, die Klebstoff verwenden,
gestatten einen Anschluß bei
relativ niedrigen Temperaturen und sorgen auch für eine exzellente Zuverlässigkeit,
da der Zwischenverbindungsabschnitt flexibel ist. In dem Fall, daß ein Klebstoff
in Form eines Films oder Bands verwendet wird, ist es weiter möglich, den
Klebstoff mit gleichbleibender Dicke in der Form eines langen Streifens
zuzuführen, wobei
die Fertigungslinie automatisiert werden kann. Auch ein einfacher
Schritt der gleichzeitigen Einwirkung bzw. Anwendung von Hitze und
Druck führt
zu einer elektrischen Verbindung zwischen Elektroden des Halbleiterchips
und der Leiterplatte und zur mechanischen Verbindung der beiden
durch Verkleben. Dies ist, warum die Anschlußverfahren, die Klebstoff verwenden,
Aufmerksamkeit auf sich ziehen.
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In den letzten Jahren ziehen Multi-Chip-Module
(multi-chip-modules – MCM)
die Aufmerksamkeit auf sich, die eine raffiniertere Form der obigen Verfahren
darstellen und bei denen eine große Anzahl von Chips mit hoher
Dichte auf Leiterplatten verhältnismäßig kleiner
Größe montiert
werden. Im Allgemeinen wird ein MCM hergestellt, indem eine Klebstoffschicht
auf einer Leiterplatte gebildet wird, ein Trennelement bzw. Separator,
falls vorhanden, von der Klebstoffschicht abgezogen wird und die
Chips so positioniert werden, daß ihre Elektroden zu korrespondierenden
Elektroden auf der Leiterplatte weisen, und indem nachfolgend die
Elektroden verbunden bzw. verklebt werden. Die Bildung einer Klebstoffschicht
auf einem Chip statt dessen beinhaltet das Problem, daß eine komplizierte
Vorrichtung erforderlich ist, da ein Chip mit einer kleineren Fläche als
eine Leiterplatte mit einer Klebstoffschicht versehen werden muß.
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Elektronische Teile, die bei einem
MCM verwendet werden, umfassen eine Vielzahl von Chips, wie Halbleiterchips,
aktive Elemente, passive Elemente, Widerstände und Kondensatoren.
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Daher werden verschiedene Arten von
Chips mit unterschiedlichen Größen (Flächen, Höhen) auf einem
MCM montiert bzw. befestigt. Wenn Chips mit einer Leiterplatte verbunden
werden, tritt jedoch ein Problem auf, das nicht mit den konventionellen
Techniken, wie dem Verfahren der Bildung einer Klebstoff schicht
auf einer Leiterplatte oder dem Hitze-Druck-Klebeverfahren, verbunden
ist.
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Insbesondere in dem Fall, wo der
Klebstoff in der Form eines Film verwendet wird, werden Klebstoffstreifen
(Klebstoffbänder)
mit verschiedenen Breiten in Abhängigkeit
von verschiedenen Chipgrößen gebraucht.
Bei einem MCM werden jedoch viele Chips mit hoher Dichte auf einer
kleinen Leiterplatte montiert, und daher ist nur ein kleiner Befestigungsraum
verfügbar,
was es schwierig macht, eine Vielfalt von Bandbreiten zu verwenden.
Die Verwendung von verschiedenen Bandbreiten erhöht auch die mit dem Materialmanagement
verbundene Arbeit. Da verschiedene Vorrichtungen zur Zuführung, Anschlußverklebung,
Bandaufwicklung und dgl. für
verschiedene Bandbreiten erforderlich sind, wird die Bestückungs-
bzw. Montagevorrichtung zwangsweise in ihrer Gesamt größe vergrößert und
verkompliziert, was einen größeren Einbauraum
erfordert und die Kosten erhöht.
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Deshalb ist ein Versuch unternommen
worden, um verschiedene Größen von
Chips zu befestigen, nachdem eine Klebstoffschicht auf der gesamten
Oberfläche
einer Leiterplatte gebildet wird (geprüfte japanische Patentpublikationen
(KOKOKU) Nr. 61-27902). Bei diesem Verfahren ist jedoch viel Arbeit
erforderlich, um den verbleibenden Klebstoff von nicht verbindenden
Bereichen zu entfernen, und auch die Kosten erhöhen sich, da die Klebstoffschicht unnützerweise
in anderen Regionen als den Befestigungsbereichen gebildet wird.
Da der Klebstoff auf die gesamte Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen wird,
kann die zum Zeitpunkt des Anschlusses einwirkende Hitze benachbarte
Chipbefestigungsbereiche nachteilig beeinflussen. Zum Beispiel kann
die Reaktion des duroplastischen bzw. wärmehärtbaren Klebstoffs in einem
solchen Umfang fortschreiten, daß der Klebstoff in einem benachbarten
Bereich, in dem ein Chip noch nicht montiert wurde, nicht mehr benutzbar wird,
oder es kann ein benachbarter Chip einen Verbindungsdefekt entwickeln,
wenn der Klebstoff aufgrund der Verbindungswärme weich wird, nachdem der
Chip montiert ist. Dies ist auch der Fall bei der Entfernung eines
defekten Chips nach der Chipmontage. Es ist nämlich schwierig, einen defekten
Chip abzuziehen und auch den Klebstoff zu entfernen, aufgrund der
Reaktion des duroplastischen bzw. wärmehärtbaren Klebstoffs.
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Auch als ein Versuch, eine Klebstoffschicht mit
einer Größe im wesentlichen
gleich der Chipgröße zu bilden,
offenbart beispielsweise die geprüfte japanische Patentpublikation
(KOKOKU) Nr. 4-30742 das Bilden einer Klebstoffschicht auf einem
Wafer und dann das Aussetzen des Wafers einem vollständigen vereinzeln
bzw. in Plättchen
zerlegen. In diesem Fall müssen
auch verschiedene Typen von klebstofsbeschichteten Wafern für verschiedene
Arten von Chips präpariert
werden, was die Prozeßsteuerung
im Hinblick auf die Lagerstabilitätsdauer des Klebstoffs kompliziert
macht.
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Beispielsweise die nicht geprüften japanischen
Patentpublikationen (KOKAI) Nr. 63-276237 und Nr. 2-199847 offenbaren
das Ausbringen von Klebstoff nur auf die oberseitigen Flächen von
Höckerelektroden
(auch nur Bondhügel
genannt) auf einem Chip, um die anschließbare Schrittweite zu reduzieren.
Da der Klebstoff jedoch nur auf die oberseitigen Flächen der
Höckerelektroden
aufgebracht wird, werden die Höckerelektroden
nur in Bereichen um die Höckerelektroden
mit einer Leiterplatte verbunden, so daß die Bindungsfestigkeit und
die Abschlußzuverlässigkeit
gering sind. Um den Klebstoff auch in anderen Bereichen als die
oberseitigen Flächen
der Höckerelektroden
aufzubringen, muß ein Unterfüllmaterial
gegossen werden, das jedoch den Prozeß verkompliziert und die Kosten
erhöht.
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In dem Fall, wenn Chips mit unterschiedlichen
Höhen montiert
werden oder Chips auf beiden Oberflächen einer Leiterplatte montiert
werden, können
Hitze und Druck nicht einheitlich unter Verwendung konventioneller,
generell eingesetzter Techniken, wie bei einem Preßverfahren,
bei dem eine Platte, die Chips trägt, zwischen parallelen Gießelementen
eingeklemmt wird, oder bei einem Druckwalzverfahren, das parallele
Rollen bzw. Walzen verwendet und es ermöglicht, feine Elektroden anzuschließen, eingesetzt
bzw. appliziert werden.
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Die
JP 04169080 A offenbart ein Klebstoffband
mit einer anisotropen leitenden Klebstoffschicht und einem Separator,
der die Schicht trägt.
Das Band wird verwendet zur Verbindung von zwei Substraten, wie
Leiterplatten, mittels der Klebstoffschicht, wobei die Klebstoffschicht
ohne den Separator zwischen zwei gegenüberliegenden Substraten und
Höckern der
Substrate angeordnet wird.
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Die
EP 0 303 256 A1 offenbart ein Verfahren zum
elektrischen Anschließen
von Elektroden einer elektronischen Vorrichtung, wie eines IC-Chips.
Die Elektroden des IC-Chips werden zu erst jeweils mit einer leitfähigen, thermisch
schmelzbaren Klebstoffharzzusammensetzung beschichtet, um harzige
Höcker
zu bilden, insbesondere werden die harzigen Höcker durch Siebdruck unter
Verwendung eines mit einem Muster versehenen Rasters gebildet. Dann wird
der IC-Chip auf die Leiterplatte gepreßt, wobei die harzigen Höcker erhitzt
werden, um zu schmelzen, und schließlich gekühlt werden, um sich zu verfestigen.
Weiter wird der montierte IC-Chip gekapselt oder unterstützt mit
Chipbeschichtungsharzes, das zumindest den Raum zwischen der Leiterplatte
und dem IC-Chip zwischen den Höckern
und neben den Höckern
füllt.
Dieses Verfahren ist kostenintensiv, insbesondere aufgrund des erforderlichen
Druckens.
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Die
EP 0 242 626 A2 betrifft ein Verfahren zur Montage
elektronischer Teile auf einem Substrat durch Druck-Sintern. Die
Kontaktoberfläche
der elektronischen Teile und/oder des Substrats wird durch Drucken
mit einer Paste beschichtet. Dann wird die Paste getrocknet. Danach
werden die elektronischen Teile und das Substrat separat vorgewärmt und schließlich während weiterer
Erwärmung
zusammengepreßt.
Dieses Verfahren ist auch relativ kostenintensiv, insbesondere aufgrund
des erforderlichen Druckens.
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Die
EP 0 622 839 A2 offenbart einen Prozeß zum Verbinden
einer integrierten Schaltung mit einer externen Schaltung. Eine
Schicht aus anisotropem Material, wie ein thermoplastischer oder
wärmehärtbarer
Klebstoff, wird zwischen beiden Schaltungen angeordnet. Dann werden
beide Schaltungen durch Zusammenpressen und Erwärmen verbunden. Dieses Verfahren
sieht kein Beschichten mit einer Klebstoffschicht vor der Verbindung
der Schaltungen vor.
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Die vorliegende Erfindung wurde kreiert,
um die oben beschriebenen Nachteile zu eliminieren, und eine Aufgabe
davon ist es, ein Verfahren zur effizienten Montage elektronischer
Teile auf einer Leiterplatte, ein Verfahren zur effizienten Herstellung klebstoffbeschichteter
elektronischer Teile und eine Anordnung einer Vielzahl elektronischer
Teile anzugeben, die die Montage elektronischer Teile auf Leiterplatten
mit geringen Gesamtkosten gestatten.
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Die obige Aufgabe wird durch ein
Verfahren gemäß Anspruch
1 oder 5 oder durch eine Anordnung gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird
die Klebstoffschicht zuvor auf der Elektrodenoberfläche jedes
elektronischen Teils gebildet, und die so mit dem Klebstoff versehene
Elektrodenoberfläche
wird an korrespondierenden Elektroden auf der Leiterplatte befestigt,
so daß fast
kein Klebstoff überflüssiger Weise
aus den Elektrodenoberflächen
herauskommt. Wenn die elektronischen Teile auf der Leiterplatte
montiert werden, ist es dementsprechend nicht erforderlich, überschüssigen Klebstoff
zu entfernen, im Gegensatz zu konventionellen Prozessen, wodurch
die Effizienz verbessert wird und die Kosten reduziert werden können.
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Die Elektroden werden mit der Leiterplatte unter
Einwirkung von Hitze und Druck verbunden, nachdem die Elektroden
positioniert sind, und deshalb können
die Elektroden verschoben werden, die erforderlich, und daher können sie
mit Genauigkeit positioniert werden. Sogar in dem Fall, daß elektronische
Teile mit unterschiedlichen Höhen
oder Größen montiert
werden, werden die Elektroden der elektronischen Teile unter Einwirkung
von Hitze und Druck darauf individuell fixiert, wodurch die Elektroden
einheitlich der Einwirkung von Hitze und Druck ausgesetzt werden
können
und die elektronischen Teile mit Zuverlässigkeit einfach montiert werden
können.
Insbesondere ist es möglich,
feine Elektroden anzuschließen.
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Vorzugsweise liegt die Fläche der
filmartigen Klebstoffschicht in einem Bereich von ±30% bezüglich der
Fläche
der Elektrodenoberfläche
des korrespondierenden elektronischen Teils. Wenn die Fläche der
Klebstoffschicht größer als
der ± 30%-Bereich
ist, kommt aus den Elektrodenoberflächen zuviel Klebstoff heraus,
was zwangsweise den Klebstoffentfernungsschritt erfordert; wenn
andererseits die Fläche der
Klebstoffschicht geringer als der ±30%-Bereich ist, dann besteht
die Möglichkeit,
daß die
elektronischen Teile nicht zufriedenstellend angeschlossen werden.
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Die elektronischen Teile werden vorzugsweise
durch einen Heizkopf beispielsweise durch Ansaugen gehalten, so
daß die
Oberflächen
der elektronischen Teile von dem Heizkopf erwärmt werden können. Der
Heizkopf dient dazu, die elektronischen Teile in vorbestimmten Positionen
anzuordnen, wobei sie gehalten werden, und dann die elektronischen Teile
sofort zu erwärmen,
die auf der Leiterplatte angeschlossen und fixiert werden sollen,
wodurch die Vorrichtung und der Prozeß vereinfacht werden können.
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Der Wärme-Druck-Bindungsschritt umfaßt vorzugsweise
einen Inspektionsschritt des Inspizierens der elektrischen Verbindung
zwischen den Elektroden, währen
die Haftungsfestigkeit des Klebstoffs auf ein solches Maß erhöht wird,
daß die
Verbindung der Elektroden beibehalten werden kann. Die elektrische
Verbindung wird nämlich
inspiziert, während
die elektronischen Teile temporär
fixiert werden, wobei die Kohäsionskraft
des Klebstoffs steigt. Sogar in dem Fall, wenn eine defekte Verbindung
entdeckt wird, kann eine Reparatur durchgeführt werden, da die elektronischen
Teile nur temporär
fixiert sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung werden bei dem Wärme-Druck-Bindungsschritt gemäß des ersten
Aspekts der Erfindung eine Vielzahl von elektronischen Teilen gleichzeitig
in dem Autoklaven unter dem statischen Druck im Autoklaven erwärmt, wodurch
mehrere elektronische Teile gleichzeitig bei einfachem Aufbau einfach
angeschlossen und fixiert werden können.
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Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung
liegt die Fläche
der filmartigen Klebstoffschicht vorzugsweise auch innerhalb eines
Bereichs von ±30%
bezüglich
der Fläche
der Elektrodenoberfläche
des korrespondierenden elektronischen Teils, wie oben erwähnt.
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Der Wärme-Druck-Bindungsschritt umfaßt vorzugsweise
weiter einen Inspektionsschritt des Inspizierens der elektrischen
Verbindung zwischen den Elektroden, während die Haftungsfestigkeit
des Klebstoffs auf ein solches Maß steigt, daß die Verbindung der
Elektroden beibehalten werden kann. Während die elektronischen Teile
mit zunehmender Haftungsfestigkeit des Klebstoffs temporär fixiert
sind, wird nämlich
die elektrische Verbindung inspiziert bzw. überprüft. Sogar in dem Fall, wenn
eine defekte Verbindung entdeckt wird, kann eine Reparatur einfach durchgeführt werden,
da die elektronischen Teile nur temporär fixiert sind.
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Gemäß einem dritten Aspekt der
Erfindung werden eine Vielzahl von elektronischen Teilen auf dem
Klebstoff-Film fixiert; wenn die elektronischen Teile verwendet
werden, werden sie daher von dem Separatorfilm abgezogen, so daß die Elektrodenoberfläche des
jeweiligen elektronischen Teils mit der Klebstoffschicht beschichtet
ist. Klebstoffbeschichtete elektronische Teile können nämlich leicht erhalten werden,
und in dem Fall, wenn elektronische Teile auf Leiterplatten montiert
werden, wird ein Verbindungsblatt bzw. -stück mit darauf fixierten elektronischen Teilen
vorbereitet, und die elektronischen Teile werden von dem Verbindungsblatt
bzw. -stück
abgezogen, wodurch klebstoffbeschichtete elektronische Teile erhalten
werden, die fertig zur Verwendung sind. Folglich wird die Prozeßsteuerung
des Montageprozesses vereinfacht, und den kleb stoffbeschichteten
elektronischen Teilen wird auch eine exzellente Lagerstabilität verliehen.
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Vorzugsweise enthält die Klebstoffschicht elektrisch
leitende Partikel. Die leitenden Partikel dienen dazu, die einander
zugewandten Elektroden mit Zuverlässigkeit elektrisch zu verbinden
und auch benachbarte Elektroden voneinander zu isolieren.
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Gemäß einem vierten Aspekt der
Erfindung wird die Elektrodenoberfläche des elektronischen Teils
in Kontakt mit dem Verbindungsblatt bzw. -stück gebracht, und die Elektroden
werden erwärmt,
so daß sich
die Haftungsfestigkeit des Klebstoffs um die Elektroden verringern
kann. Der Klebstoff verfestigt sich nämlich mit einer bestimmten
Kohäsionsfestigkeit
bei Normaltemperatur, aber die Kohäsionsfestigkeit verringert
sich (oder der Klebstoff wird weich), wenn der Klebstoff auf eine
vorbestimmte Temperatur erwärmt
wird. Dementsprechend, wenn das elektronische Teil von dem Verbindungsblatt
bzw. -stück getrennt
wird, trennt sich ein Teil der Klebstoffschicht korrespondierend
in seiner Größe zu der
Peripherie der Elektrodenoberfläche
von dem Separator und haftet an der Elektrodenoberfläche, wodurch
ein klebstoffbeschichtetes elektronisches Teil, das mit einer Klebstoffschicht
mit einer Größe, die
im wesentlichen derjenigen der Elektrodenoberfläche entspricht, beschichtet
ist, einfach erhalten wird.
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Die Kohäsionsreduktionslinie wird entlang der
Peripherie der Elektrodenoberfläche
gebildet und ist die Grenze zwischen einem Bereich der Klebstoffschicht,
wo die Kohäsionsfestigkeit
sich verringert, wenn die Elektroden erwärmt werden, und einem Bereich
der Klebstoffschicht, wo die Kohäsionsfestigkeit im
wesentlichen die gleiche bleibt. In dem Fall eines Klebstoffs, wenn
die kohäsive
Eigenschaft verschieden von der verfestigenden oder härtenden
Eigenschaft (Aktivierung) ist, ist daher die frühere Bezeichnung sowohl für einen
duroplastischen bzw. wärmehärtbaren
Klebstoff als auch für
einen durch Wärme erweichbaren
Klebstoff anwendbar.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird
die Elektrodenoberfläche
des elektronischen Teils gegen die Klebstoffschicht des Verbindungsblatts
bzw. -stücks gepreßt und die
Klebstoffschicht entlang der Elektrodenoberfläche (elek tronisches Teil) geschnitten,
um dadurch den Teil der Klebstoffschicht, der mit der Elektrodenoberfläche in Kontakt steht,
von dem anderen Teil der Klebstoff schicht zu trennen. Folglich
ist es möglich,
zuverlässig
eine Klebstoffschicht mit einer Größe, die im wesentlichen identisch
zu derjenigen der Elektrodenoberfläche des elektronischen Teils
ist, einfach zu erhalten.
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Vorzugsweise wird der Schneideschritt
unter Verwendung einer Schneideinrichtung erreicht, die am Druckkopf
zum Pressen der Elektroden des elektronischen Teils gegen das Verbindungsblatt
bzw. -stück
angeordnet ist, oder unter Verwendung eines Heizdrahts. Die Verwendung
der am Druckkopf angeordneten Schneideinrichtung oder des Heizdrahts macht
es möglich
eine Klebstoff schicht mit einer Größe, die im wesentlichen derjenigen
des elektronischen Teils oder der Elektrodenoberfläche entspricht, einfach
zu erhalten.
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Vorzugsweise wird das Verbindungsblatt bzw.
-stück
auf einer Oberflächenplatte
mit einem dazwischen angeordneten Dämpfungselement plaziert. In
diesem Fall kann der Aufprall zum Zeitpunkt der Einwirkung von Druck
durch den Druckkopf oder zum Zeitpunkt des Schneidens adsorbiert
werden.
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Weiter enthält die Klebstoffschicht vorzugsweise
elektrisch leitende Partikel, um die Isoliereigenschaft von einer
Elektrode gegenüber
benachbarten Elektroden zu verbessern, wie oben erwähnt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1A und 1B sind schematische Schnittansichten,
die den Prozeß eines
Montageverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung illustrieren;
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2A, 2B und 2C sind Draufsichten, die die Breite
eines Klebstoffstreifens und beispielhafte Anordnungen von Chips
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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3 ist
eine schematische Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert;
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4 ist
eine schematische Schnittansicht, die noch eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert;
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5A bis 5D sind schematische Schnittansichten,
die die Strukturen von klebstoffbeschichteten Chips gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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6A, 6B und 6C sind schematische Schnittansichten,
die andere Beispiele von klebstoffbeschichteten Chips gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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7A und 7B sind schematische Schnittansichten,
die Anordnungen von klebstoffbeschichteten Chipgruppen gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen; und
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines MCMs, auf dem klebstoffbeschichtete
Chips gemäß der vorliegenden
Erfindung montiert sind.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit
Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die Ausführungsformen davon illustriert.
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1 illustriert
schematisch im Schnitt eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 1A zeigt
einen Teil einer Wärme-Druck-Bindungsvorrichtung,
die bei einem Montageverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird. Ein Klebstoffband 6, bestehend aus einer
Klebstoffschicht 4 und einem Trennelement bzw. Separator 5, ist
zwischen einem Heizkopf 2, der einen Chip 1 beispielsweise
durch Ansaugen daran halten kann, und einer Oberflächenplatte 3 angeordnet.
Die Klebstoffschicht 4 ist so positioniert, daß sie einer
Elektrodenoberfläche
des Chips (Halbleiterchip) 1 als ein elektronisches Teil
gegenüberliegt.
Das elektronische Teil, das in diesem Fall verwendet wird, kann
ein anderes Element als ein Halbleiterchip, wie ein aktives Element,
ein passives Element, ein Widerstand oder ein Kondensator, sein.
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Das Klebstoffband 6 wird
in engen Kontakt mit der Oberflächenplatte 3 beispielsweise
durch Ansaugen gebracht; alternativ kann ihm gestattet sein sich
zu bewegen, wobei es straff gehalten wird durch Rollen oder dgl.
(nicht dargestellt), die vor bzw. hinter der Oberflächenplatte 3 angeordnet
sind. Die Klebstoffschicht 4 kann von dem Separator 5 abgezogen werden,
und da der Separator 5 in engem Kontakt mit der Oberflächenplatte 3 steht
oder auf dieser straff gehalten ist, wird das Trennen der Klebstoffschicht 4 von
dem Separator 5 erleichtert.
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Druck wird zwischen dem Heizkopf 2 und
der Oberflächenplatte 3 ausgeübt, woraufhin
die Elektrodenoberfläche
des Halbleiterchips 1, auf der Elektroden gebildet sind,
in Kontakt mit der Klebstoffschicht 4 gebracht wird, die
eine größere Fläche als
die Elektrodenoberfläche
aufweist. Die Klebstoffschicht 4 hat vorzugsweise eine
Größe, die
zu der größten Größe der Chips
korrespondiert, die auf einem MCM montiert bzw. angebracht werden
sollen, so daß die
Klebstoffschicht 4 für
andere Chips ebenfalls verwendet werden kann und einfach gehandhabt
werden kann. In diesem Fall ist die Größe der Klebstoffschicht 4 so gewählt, daß sie zu
der kürzeren
Seite des Chips mit der größten Größe korrespondiert,
wodurch die Breite des Klebstoffbands verengt werden kann und der Einbauraum
für die
Vorrichtung vorteilhafter Weise reduziert werden kann.
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Die Breite der Klebstoffschicht 4 (im
Allgemeinen die Breite des Klebstoffbands) kann im wesentlichen
gleich der kürzeren
Seite des Chips, wie in 2A gezeigt,
oder etwas größer als
die kürzere Seite
des Chips, wie in 2B gezeigt,
sein. Alternativ kann die Klebstoffschicht 4 eine solche
Größe aufweisen,
daß zwei
Chips in der Breitenrichtung der Klebstoffschicht 4 angeordnet
werden können,
wie in 2C gezeigt. Jede
dieser Bandbreiten kann gewählt
werden unter Berücksichtigung
der Handhabung und der Massenproduktivität.
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Bezugnehmend wieder auf 1A, der Heizkopf 2 wird
aufgewärmt
auf eine vorbestimmte Temperatur um eine Rückseite des Chips direkt zu wärmen, die
gegenüber
bzw. abgewandt zu der Elektrodenoberfläche liegt, so daß ein Bereich
der Klebstoffschicht korrespondierend zu der Chipgröße vorteilhafterweise
bzw. vorzugsweise erwärmt
wird. Während
des Erwärmens
wird ein den Chip 1 umgebender Bereich des Klebstoffs wenig
bzw. mangelhaft erwärmt
und behält
die Form eines Films, da der Klebstoff eine geringe Wärmeleitfähigkeit
hat und daher wenig Wärme
an den umgebenden Bereich übertragen
wird. Andererseits haftet ein Bereich der Klebstoffschicht 4,
der in engem Kontakt mit dem Chip 1 steht, schnell an dem
Chip 1, da aufgrund der Einwirkung von Wärme sich
die Viskosität
verringert oder die Klebrigkeit erhöht, wodurch die Filmfestigkeit
erhöht
wird. Folglich wird eine Kohäsionsreduktionslinie, über bzw.
entlang der sich die Kohäsionsstärke der
Klebstoffschicht 4 verringert, entlang der Peripherie des
Chips 1 gebildet.
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Die Erwärmungstemperatur des Kopfs 2 wird auf
eine Temperatur eingestellt, bei der die Klebstoffschicht 4 weich
wird und schmilzt (seine Viskosität beträgt vorzugsweise 1.000 Poises
oder weniger, bevorzugter 100 bis 10 Poises) und gleichzeitig die
Verfestigungs- bzw. Härtungsreaktion
des Klebstoffs nicht initiiert bzw. ausgelöst wird oder auf einen niedrigerem
Level (die Reaktionsrate ist 20% oder weniger) und wird in Abhängigkeit
von dem Typ des verwendeten Klebstoffs gewählt. Weiter wird der Kopf 2 vorzugsweise
auf eine Temperatur erwärmt,
die niedriger als die oder gleich der Aktivierungstemperatur eines
später
erwähnten,
latenten Härters
ist, um die Lagerstabilität
der klebstoffbeschichteten Chips zu verbessern.
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1B zeigt
einen Zustand, in dem der Heizkopf 2 von der Oberflächenplatte 3 wegbewegt ist
und, wie dargestellt, ein Teil der Klebstoffschicht 4, der
im wesentlichen in der Größe dem Chip 1 entspricht,
entlang der Kohäsionsreduktionslinie
der Klebstoffschicht 4 korrespondierend zu der Peripherie
des Chips 1 getrennt werden kann und an dem Chip 1 haftet.
Obwohl die Klebstoffschicht 4 auf der Oberflächenplatte 3 eine
klebstofffreie Region aufweist, von der Klebstoff auf den Chip 1 übertragen worden
ist, behält
das Klebstoffband 6 die Form eines Films aufgrund der Präsenz des
Separators 5 und des verbleibenden Klebstoffs 4 und
der Klebstoff kann auf der Oberflächenplatte 3 gehärtet oder
eingesetzt werden, indem der klebstofffreie Bereich entfernt oder
in dem das Klebstoffband 6 bewegt wird.
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In dem in 1A und 1B gezeigten
Fall wird ein klebstoffbeschichteter Chip erhalten, auf den die
Klebstoffschicht 4 von dem Separator 5 übertragen
worden ist und daher kann der klebstoffbeschichtete Chip direkt
mit einer Leiterplatte verbunden werden, was eine kontinuierliche
Herstellung eines MCMs gestattet. Wenn das Klebstoffband auf Lager gehalten
wird, kann ein Separator auf der Klebstoffschicht befestigt werden.
Bei der Anordnung der 1A und 1B können verschiedene Chips zuvor
auf dem Band plaziert werden, so daß klebstoffbe schichtete Chips
effizient erhalten werden können,
indem die Chips von dem Band entfernt werden. In diesem Fall kann
eine Vielfalt von klebstoffbeschichteten Chips kontinuierlich in
einer gewünschten
Ordnung zugeführt
werden, wodurch die Produktivität
verbessert wird.
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3 ist
eine schematische Schnittansicht, die die Art des Erhaltens eines
klebstoffbeschichteten Chips gemäß einer
anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt. 3 zeigt
einen Teil einer Druck-Anschlußvorrichtung,
und ein Klebstoffband 6 bestehend aus einer Klebstoffschicht 4 und
einem Trennelement bzw. Separator 5, das zwischen einem
Druckkopf 8, an dem ein Chip 1 beispielsweise
durch Ansaugen fixiert ist, und einer Oberflächenplatte 3 plaziert
bzw. angeordnet. Das Klebstoffband 6 wird in engen Kontakt
mit der Oberflächenplatte 3 beispielsweise
durch Ansaugung gebracht. Alternativ kann es dem Klebstoffband 6 gestattet
sein, sich zu bewegen, wobei es straff gehalten wird durch Rollen
oder dgl. (nicht dargestellt), die vor bzw. hinter der Oberflächenplatte 3 angeordnet sind.
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Der Druckkopf 8 ist mit
einer Schneideinrichtung 7 versehen. Die Schneideinrichtung 7 hat
eine Kante, die sich entlang der Peripherie des Chips 1 erstreckt;
in dem Fall, daß die
Größe des Chips
in der Breitenrichtung des Klebstoffbands im wesentlichen gleich
der Bandbreite ist, kann die Schneideinrichtung 7 zwei
gerade Kanten aufweisen, die sich über die Bandbreite erstrecken.
Die Klebstoffschicht 4 wird durch die Schneideinrichtung 7 in
der Dickenrichtung zumindest über
einen Teil oder die gesamte Dicke davon geschnitten, wodurch es
einem Teil der Klebstoffschicht 4 mit einer Größe, die
im wesentlichen gleich der Chipgröße ist, gestattet wird, an
dem Chip 1 zu haften. Zu dieser Zeit kann der Druckkopf 8 nicht erwärmt sein,
in diesem Fall kann die Herstellungsarbeit bei Raumtemperatur durchgeführt werden,
was es ermöglicht
zu verhindern, daß der
Klebstoff durch Wärme
nachteilig beeinflußt
wird. Als Schneideinrichtung 7 kann ein (Rasier-)Messer
aus Metall, Keramik oder dgl. oder Energiestrahlung, wie Hitze,
ultraviolette Strahlung oder dgl., verwendet werden.
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In dem Fall, daß ein Schneidwerkzeug als Schneideinrichtung 7 verwendet
wird und die Klebstoffschicht durch Pressen der Schneideinrichtung 7 nach
unten geschnitten wird, wird die Höhe der Schneideinrichtung 7,
dies ist der Abstand von der Verbindungsoberfläche des Chips 1, unter
Berücksichtigung
der Tiefe, in die die Klebstoffschicht 4 oder sowohl die
Klebstoffschicht 4 als auch der Separator 5 geschnitten
werden soll bzw. sollen, bestimmt. Die Klebstoffschicht 4 wird
vorzugsweise über
ihre gesamte Dicke mit Blick auf eine Erleichterung der Trennung
des klebstoffbeschichteten Chips von dem Band geschnitten. Die Schneideinrichtung 7 kann
in diesem Fall einen vertikal bewegbaren Mechanismus aufweisen,
der im Druckkopf 8 enthalten sein kann, so daß die fortlaufende
Produktionseffizienz verbessert werden kann.
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Bei der in 1A und 1B oder
in 3 gezeigten Anordnung
kann eine Dämpfungsschicht 11,
hergestellt aus Gummi oder dgl., zwischen der Oberflächenplatte 3 und
dem Separator 5 angeordnet werden, wie in 4 angedeutet, und in diesem Fall kann
ein Chip, der mit Klebstoff korrespondierend in der Größe zu der
Peripherie des Chips beschichtet ist, vorteilhafter Weise einfach
erhalten werden.
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Verschiedene Beispiele von klebstoffbeschichteten
Chips, die in der oben beschriebenen Art erhalten werden bzw. hergestellt
sind, werden nun unter Bezugnahme auf 5A bis 5D und 6A bis 6C erklärt. Von
allen unten beschriebenen Beispielen ist die Elektrodenoberfläche des Chips 1 in
ihrer Gesamtheit von einem Klebstoffilm mit einer Fläche, die
im wesentlichen zu der Chipgröße korrespondiert, überdeckt
bzw. beschichtet.
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5A illustriert
eine Basisstruktur des klebstoffbeschichteten Chips, bei der der
Halbleiterchip 1 und die Klebstoffschicht 4 von
im wesentlichen gleicher Größe sind. 5B und 5C illustrieren Fälle, wo die Größe der Klebstoffschicht 4 etwas
von derjenigen des Halbleiterchips 1 zur Anpassung der optimalen
Menge an Klebstoff nach der Verbindung mit einer Leiterplatte abweicht.
Die Größe der Klebstoffschicht
liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa ±30% bezüglich der Chipgröße im Hinblick
auf die Formstabilität
des klebstoffbeschichteten Chips und noch bevorzugter sollte die
Klebschicht in der Größe mit dem
Halbleiterchip identisch sein. Bei der vorliegenden Erfindung werden
die Größen der
in 5A bis 5C gezeigten Klebschichten
als im wesentlichen identisch mit der Größe des Halbleiterchips angesehen. 5D illustriert den Fall,
bei dem der Separator an der Klebstoffschicht 4 befestigt bleibt,
in welchem Fall Staub oder dgl. vorteilhafter Weise davon abgehalten
werden kann, an der adhäsiven
Schicht anzuhaften, während
der Halbleiterchip gelagert wird.
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6A und 6B illustrieren die Fälle, bei
denen der Chip Höckerelektroden 12 aufweist,
und 6C illustriert den
Fall, bei dem der Chip eine Verdrahtungsschicht 13 anstelle
von Höckerelektroden aufweist.
In 6A und 6B enthält der Klebstoff elektrisch
leitende Partikel 14, und in 6C enthält der Klebstoff
keine leitenden Partikel. Die in 6A bis 6C gezeigten Strukturen können in
gewünschter
Weise bezüglich
der Höckerelektroden
und dem Vorhandensein/Fehlen von leitenden Partikeln kombiniert werden.
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7A illustriert
eine Gruppe von klebstoffbeschichteten Chips, wobei eine Vielzahl
von Chips getrennt auf dem Separator mit ihren gesamten Elektrodenoberflächen bedeckt
von Klebstoff-Filmen von im wesentlichen identischer Größe plaziert
wird. Das Band mit den darauf befestigten Chips kann aufgerollt
werden.
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Wie in 7 gezeigt,
können
Klebstoffilme 4a, 4b und 4c, die in der
Größe zu entsprechenden Chips
korrespondieren, nur auf Bereichen des Separators 5 vorhanden
sein, wo die Chips separat befestigt werden. In diesem Fall ist
es durch Anordnung verschiedener Chips auf dem Separator beispielsweise
in der Reihenfolge der Montage auf einer Leiterplatte möglich, klebstoffbeschichtete
Chips in der Reihenfolge kontinuierlich zuzuführen, wodurch die Produktivität erhöht wird.
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Die klebstoffbeschichteten Chips,
die in der oben beschriebenen Weise erhalten bzw. hergestellt werden,
können
für eine
Einzelchipmontage und auch für
eine Multichipmontage, wie unten beschrieben, verwendet werden.
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Zuerst werden unter Verwendung eines
Mikroskops oder einer Bildspeichervorrichtung die Elektroden von
jedem klebstoffbeschichteten Chip genau bezüglich der korrespondierenden
Elektroden auf einer Leiterplatte positioniert. Für die Positionierung
können
auch Erkennungs- bzw. Kennzeichnungsmarken verwendet werden. Nachfolgend
werden die miteinander zu verbindenden Elektroden Hitze und Druck
ausgesetzt, so daß mehrere
Chips elektrisch mit einer einzigen Leiter platte verbunden werden.
In diesem Fall können
die Hitze und der Druck auf einen Chip zu einer Zeit ausgeübt werden, aber
wenn mehrere Chips zur gleichen Zeit angeschlossen bzw. gebondet
werden, wird die Produktivität
wesentlich erhöht.
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Um Hitze und Druck anzuwenden, kann
neben einem üblichen
Preßverfahren
ein statisches Preßverfahren
unter Verwendung eines Autoklaven oder dgl. verwendet werden, wobei
Chips mit verschiedenen Dicken oder Größen einheitlich Hitze und Druck
ausgesetzt werden können.
Der hier genannte statische Druck bezeichnet einen konstanten Druck, der
senkrecht auf die Oberfläche
eines Objekts wirkt. Im allgemeinen mißt der Chip 2 bis
20 mm im Quadrat, wobei der Zwischenverbindungsbereich 1 mm oder
weniger mißt,
in vielen Fällen
0,1 mm oder weniger, in der Dicke und daher wesentlich kleiner als die
Chipfläche
ist, was es erlaubt, daß ein
ausreichender Druck in der Richtung der Verbindung der Elektroden
wirkt.
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Während
der Einwirkung von Hitze und Druck kann ein Kontinuitätstest bzw.
Durchgangstest durchgeführt
werden, um die elektrische Verbindung zwischen den anzuschließenden Elektroden
miteinander zu untersuchen. Da der Durchgangstest durchgeführt werden
kann, während
der Klebstoff überhaupt
noch nicht verfestigt ist oder unzureichend verfestigt ist, werden
Reparaturarbeiten erleichtert. Vorzugsweise wird der Test durchgeführt, wenn
die Rate der Reaktion des Klebstoffs etwa 30% oder weniger beträgt, um Reparaturarbeiten
unter Verwendung von Lösungsmitteln
zu vereinfachen. Wenn die Rate der Reaktion des Klebstoffs geringer
als 10% ist, wird vorzugsweise Druck ausgeübt, da die Fixierung der Elektroden
nicht fest genug ist.
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Auf diese Weise wird eine Vielzahl
von Chips 1 mit unterschiedlichen Formen oder Größen auf
eine Leiterplatte 9 mittels der Klebstoffschicht 4 befestigt, wie
in 8 gezeigt, wodurch
ein Mehr- bzw. Multi-Chip-Modul (MCM) erhalten bzw. hergestellt
wird, bei dem Chips mit einer hohen Dichte auf der Leiterplatte 9 von
verhältnismäßig kleiner
Größe montiert sind.
Die Leiterplatte 9, bei der die vorliegende Erfindung angewendet
werden kann, umfaßt
beispielsweise einen Plastikfilm aus Polyimid, Polyester und dgl.,
ein Verbundmaterial, wie ein Glas faser-Epoxidverbundmaterial, einen
Halbleiter aus Silizium und dgl., und ein anorganisches Substrat
aus Glas, Keramik und dgl.
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Für
die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Klebstoffschicht 4 können thermoplastische Materialien
und verschiedene andere Materialien verwendet werden, die bei der
Aufnahme von Wärme oder
Licht härten.
Vorzugsweise werden solche Materialien verwendet, die bei der Aufnahme
von Wärme
oder Licht härten,
da sie eine exzellente Wärmewiderstandsfähigkeit
und Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit
nach der Verbindung zeigen. Unter diesem sind ein Epoxidklebstoff,
der einen latenten Härter enthält, und
ein Acrylklebstoff, der einen radikalischen Härter, wie Peroxid, enthält, besonders
bevorzugt, da sie in einer kurzen Zeitdauer härten, die Effizienz der Anschlußarbeit
verbessern können
und exzellente Klebstoffeigenschaften aufgrund ihrer molekularen
Struktur aufweisen. Der latente Härter hat einen relativ deutlichen
Aktivierungspunkt, bei dem eine Wärme- oder Druck-induzierte
Reaktion beginnt, und ist daher für die vorliegende Erfindung,
die den Wärme/Druck-Anwendungsschritt
enthält,
geeignet.
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Als latenter Härter können Imidazol, Hydrazid, Bortrifluorid-Aminkomplex,
Amin-Imid, Polyaminsalz, Oniumsalz, Dicyandiamid und modifizierte
Substanzen davon allein oder in Kombination, um eine Mischung zu
bilden, verwendet werden. Diese sind katalytische Härter des
ionischen Polymerisationstyps, wie des anionischen oder kationischen
Polymerisationstyps, und sind bevorzugt, da sie schnell härten können und
keine besondere Aufmerksamkeit auf chemische Äquivalente gerichtet werden
muß. Unter
den katalytischen Härtern
ist ein Imidazol-Härter
besonders bevorzugt, da er nicht metallisch ist und daher weniger
einer elektrolytischen Korrosion unterliegt, und auch im Hinblick
auf die Reaktivität und
Anschlußzuverlässigkeit.
Weiter können
auch andere Härter,
wie ein Polyaminhärter,
ein Polymercaptanhärter,
ein Polyphenolhärter
und ein Säureanhydridhärter verwendet
werden, und auch diese Härter
können
in Verbindung mit den vorgenannten katalytischen Härtern verwendet
werden. Ein mikrogekapselter Härter,
bei dem der Härter
als Kernmaterial mit einer Polymersubstanz oder einer anorganischen Substanz
beschichtet ist, ist auch aufgrund seiner gegensätzlichen Eigenschaften, d.
h. Langzeitlagerfähigkeit
und Eigenschaft des schnellen Härtens,
bevorzugt.
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Die Härter für den bei der vorliegenden
Erfindung verwendeten Klebstoff sollte vorzugsweise eine Aktivierungstemperatur
von 40 bis 200°C
aufweisen. Wenn die Aktivierungstemperatur niedriger als 40°C ist, ist
die Differenz zwischen der Aktivierungstemperatur und der Raumtemperatur
so gering, daß der Klebstoff
auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden muß, und wenn
die Aktivierungstemperatur höher
als 200°C
ist, werden andere Chips und dgl. durch Hitze während der Verbindung nachteilig
beeinflußt.
Aus diesem Grund sollte die Aktivierungstemperatur vorzugsweise
in den Bereich 50 bis 150°C
fallen. Die hier genannte Aktivierungstemperatur stellt eine exotherme
Spitzentemperatur einer Mischung aus Epoxydharz und dem Härter z.
B. dar, die gemessen wird, indem ein DSC (Differentialkalometrie)
verwendet wird, während
die Probe von Raumtemperatur bei einer Rate von 10°C/min erwärmt wird.
Bei niedriger Aktivierungstemperatur wird eine gute Reaktivität erreicht,
aber die Lagerstabilität
tendiert dazu niedriger zu sein, und daher wird unter Berücksichtigung
dessen eine geeignete Aktivierungstemperatur gewählt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird die Lagerstabilität
der klebstoffbeschichteten Chips verbessert, indem eine Wärmebehandlung
bei einer Temperatur niedriger als oder gleich der Aktivierungstemperatur
des Härters
durchgeführt
wird, und eine exzellente Mehrfach-Chipverbindung wird bei einer
Temperatur höher
als oder gleich der Aktivierungstemperatur erreicht. Vorzugsweise
wird daher die Schmelzviskosität
des Klebstoffs so angepaßt,
daß die
vorgenannte Kohäsionsreduktionslinie
bei einer Temperatur niedriger als oder gleich der Aktivierungstemperatur
des Härters gebildet
wird.
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Die Klebstoffschicht 4 ist
vorzugsweise vermischt mit elektrisch leitenden Partikeln 14 oder
mit einer geringen Menge an isolierenden Partikeln (nicht dargestellt),
da die Partikel dazu dienen, die Schichtdicke zur Zeit der Anwendung
von Wärme und
Druck während
der Herstellung der klebstoffbeschichteten Chips beizubehalten.
Der Anteil der leitenden oder isolierenden Partikel, die in diesem
Fall zugemischt werden, beträgt
etwa 0,1 bis 30 Vol.%, und ist eingestellt auf 0,5 bis 15 Vol.%,
um anisotrope Leitfähigkeit
zu erreichen. Die Klebstoffschicht 4 kann alternativ einen
Mehrfachschichtaufbau aufweisen, der eine Isolierschicht und eine
elektrisch leitende Schicht, die separat voneinander gebildet bzw. her gestellt
sind, umfaßt.
In diesem Fall verbessert sich die Auflösung bzw. Trennung, was eine
hochdichte Verbindung der Elektroden gestattet.
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Die elektrisch leitenden Partikel 14 können Teilpartikel
aus Au, Ag, Pt, Co, Ni, Cu, W, Sb, Sn oder Lot oder Partikel aus
Kohlenstoff, Graphit oder dgl. sein. Weiter können solche leitenden Partikel
oder nicht nichtleitende Partikel, wie Glaspartikel, keramische
Partikel oder Polymerpartikel aus Kunststoff, als Kerne verwendet
werden, die dann mit einer elektrisch leitenden Schicht unter Verwendung
der obigen Substanzen beschichtet werden. Es können auch isolierbeschichtete
Partikel mit elektrisch leitenden Kernen, beschichtet mit einer
isolierenden Schicht, oder die Kombination von leitenden Partikeln
und isolierenden Partikeln aus Glas, Keramik oder Kunststoff verwendet
werden, um die Auflösung bzw.
Trennung zu verbessern.
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Damit ein oder mehrere elektrisch
leitende Partikel, vorzugsweise so viele Partikel wie möglich, an
jeder feinen Elektrode anwesend sein werden, sollte die Partikelgröße der leitenden
Partikel 14 vorzugsweise so klein wie 15 μm oder kleiner
sein, besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 1 μm. Wenn die
Partikelgröße kleiner
als 1 μm
ist, tritt die Schwierigkeit auf, die Partikel in Kontakt mit den
Elektrodenoberflächen
zu bringen. Die leitenden Partikel 14 sollten vorzugsweise
auch einheitlich in der Partikelgröße sein, da eine einheitliche
Partikelgröße dazu dient,
das Auslaufen von leitenden Partikeln zwischen den einander zugewandten
Elektroden zu vermindern.
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Unter den vorgenannten elektrisch
leitenden Partikeln werden Partikel mit Polymerkernen aus Kunststoffmaterial,
beschichtet mit einer leitenden Schicht, und Partikeln aus wärmeschmelzbarem
Metall, wie Lot, vorzugsweise verwendet, da sich diese Partikel
verformen, wenn sie sowohl Wärme
als auch Druck ausgesetzt werden, so daß sich die Kontaktfläche mit
den Schaltungen erhöht,
wodurch die Zuverlässigkeit
verbessert wird. Insbesondere in dem Fall, wenn Polymerkerne verwendet
werden, zeigen die Partikel nicht einen solchen deutlichen Schmelzpunkt wie
der von Lot, und daher kann der erweichte Zustand über einen
weiten Bereich der Anschlußtemperatur
vorteilhafterweise gesteuert werden, und mit Variationen in der
Dicke oder Flachheit der Elektroden leicht zurecht gekommen werden.
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Wenn harte Metallpartikel aus Ni
oder W zum Beispiel oder Partikel mit einer großen Anzahl von Vorsprüngen auf
ihrer Oberfläche
verwendet werden, stechen bzw. stoßen die leitenden Partikel
in die Elektroden oder Verdrahtungsmuster, und dadurch wird ein
geringerer Anschlußwiderstand
erricht, sogar wenn ein Oxidfilm oder eine Verunreinigungsschicht
auf der Elektrodenoberfläche
existiert, wodurch die Zuverlässigkeit
verbessert werden kann.
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Bei dem Multi-Chip-Montageverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
klebstoffbeschichtete Chips verschiedener Größen wie erforderlich auf einer
Leiterplatte montiert werden, wodurch die Montage einer großen Anzahl
von Chips auf einer Leiterplatte mit einer kleinen Fläche vereinfacht
wird.
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Da Chips verwendet werden, die mit
den jeweils erforderlichen Mengen an Klebstoff beschichtet sind,
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anzahl der Bänder
mit unterschiedlichen Breiten gering sein und kann die Montagevorrichtung
einfacher sein im Vergleich zu dem Fall der Verwendung verschiedener
Klebstoffbänder
für verschiedene
Größen von Chips.
Ungleich dem Fall, wo eine Klebstoffschicht über die gesamte Oberfläche der
Leiterplatte gebildet wird, werden weder benachbarte Chips noch
umgebender Klebstoff durch Hitze oder Druck nachteilig beeinflußt, und
es wird kein zusätzlicher
Klebstoff verwendet, was unter dem ökonomischen Gesichtspunkt vorteilhaft
ist.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
der Klebstoff einen latenten Härter,
und die Wärmebehandlung
wird ausgeführt
bei einer Temperatur niedriger als oder gleich der Aktivierungstemperatur
des Härters,
um die klebstoffbeschichteten Chips zu erhalten. Dementsprechend
ist die Lagerstabilität
des Klebstoffs verbessert, und eine zuverlässige Multi-Chip-Verbindung kann bei
einer Temperatur höher
als oder gleich der Aktivierungstemperatur erreicht werden.
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Bei dem Multi-Chip-Montageverfahren
der Erfindung, das hydrostatischen Druck verwendet, wird der Druck
in dem luftdichten Behälter
konstant gehalten, und eine große
Anzahl von MCMs kann gleichzeitig behandelt werden, wobei die Massenproduktionseffizienz
verbessert wird. Da die Wärmebehandlung
unter Verwendung von Gas oder Flüssigkeit
als Medium ausgeführt
wird, ist es auch nicht erforderlich, teure Formen zu verwenden,
und es können
verschiedene Klebstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften bezüglich Wärme, Feuchtigkeit
und aeroben Eigenschaften verwendet werden, in Abhängigkeit
von dem Typ des verwendeten Mediums. Sogar wenn der Klebstoff eine
lange Zeit zum Härten benötigt, ist
es weiter möglich,
eine große
Anzahl von MCMs durch einen Vorgang herzustellen.
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Gemäß dem Multi-Chip-Montageverfahren der
vorliegenden Erfindung kann eine Durchgangsprüfung durchgeführt werden,
bevor der Klebstoff schließlich
härtet.
Deshalb, wenn ein defekter Anschluß entdeckt wird, ist der Klebstoff
dann immer noch nicht ausreichend gehärtet und daher kann das Abziehen
der Chips und der nachfolgende Reinigungsvorgang unter Verwendung
eines Lösungsmittels,
wie Aceton, sehr leicht ausgeführt
werden, wodurch die Reparaturarbeit vereinfacht wird.
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Durch Anordnung von Gruppen der klebstoffbeschichteten
Chips auf dem Separator in der Anordnung der Reihenfolge auf Leiterplatten
ist es möglich, die
Produktivität
zu verbessern.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung
klebstoffbeschichteter Chips gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Kohäsionsreduktionslinie
in der Klebstoffschicht um den Chip herum leicht gebildet, wenn der
Chip erwärmt
wird, und da die Klebstoffschicht vom Separator abgezogen werden
kann, kann ein Chip, der mit einer Klebstoffschicht mit einer zu
der Chipgröße korrespondierenden
Größe beschichtet ist,
relativ einfach erhalten werden. Durch Einstellen der Heiztemperatur
auf eine Temperatur niedriger als oder gleich der Aktivierungstemperatur
des Härters können die
klebstoffbeschichteten Chips für
eine spätere
Verwendung aufgehoben werden, ohne daß ihre Lagerstabilität verringert
wird.
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Gemäß dem Verfahren zur Herstellung
von klebstoffbeschichteten Chips der vorliegenden Erfindung wird
die Klebstoffschicht zumindest über
einen Teil ihrer Tiefe in der Dickenrichtung unter Verwendung einer
sehr einfachen Schneideinrichtung, die der Chipform entspricht,
geschnitten, so daß ein Chip,
der mit einer Klebstoffschicht mit einer Größe korrespondierend zu der
Chipgröße beschichtet
ist, relativ einfach erhalten werden kann.
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BEISPIELE
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Verschiedene Beispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung werden unten im Detail beschrieben, aber es sollte bemerkt
werden, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele allein beschränkt ist.
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Beispiel 1
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(1) Zubereitung der Klebstoffschicht
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Eine Lösung, enthaltend 30% Ethylacetat, wurde
erhalten durch Mischen in dem Verhältnis von 30/70 eines Phenoxylharzes
(Polymerepoxidharzes) und eines flüssigen Epoxidharzes (Epoxidäquivalent: 185),
enthaltend einen mikrogekapselten latenten Härter. Zu dieser Lösung wurde
2 Vol.% von elektrisch leitenden Partikeln gegeben, die durch Beschichten
von Polystyrolpariikeln, die eine Partikelgröße von 3 ± 0,2 μm aufweisen, mit Ni und Au in
Dicken von 0,2 μm
bzw. 0,02 μm
erhalten wurden, gefolgt von Mischen und Dispergieren der leitenden Partikel.
Die Dispersion wurde auf ein Trennelement bzw. einen Separator (Polyethylenterephthalatfilm behandelt
mit Silikon; Dicke: 40 μm)
mittels eines Rollbeschichters aufgebracht, und der mit der Dispersion
versehene Separator wurde bei 100°C
für 20 Minuten
getrocknet, um einen Klebstoffilm mit einer Dicke von 20 μm zu erhalten.
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Die Aktivierungstemperatur des Klebstoffilms
wurde unter Verwendung eines DSC gemessen und gefunden, daß sie 120°C beträgt. Unter
Verwendung einer Modellzusammensetzung, von der der Härter entnommen
worden war, wurde die Viskosität der
Klebstoffschicht durch ein Digitalviskometer HV-8 (hergestellt bei
Kabushiki Kaisha Reska) gemessen und war 800 Poises bei 100°C.
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Der Klebstoffilm wurde zusammen mit
dem Separator geschnitten, um ein Band von 2 mm Breite zu erhalten.
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(2) Herstellung eines
klebstoffbeschichteten Chips
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Das in der (1) oben beschriebenen
Weise erhaltene Band wurde in eine Chipmontagevorrichtung AC-SC450B
(COB-Anschlußvorrichtung
hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.) mit seiner Klebstoffschicht
nach oben weisend eingesetzt und wurde straff gehalten durch Rollen,
die vor und hinter der Oberflächenplatte
in einer derartigen Art angeordnet waren, daß sich das Band in engem Kontakt
mit der Oberflächenplatte
bewegen konnte. Ein IC-Chip zur Evaluierung (2 × 10 mm Siliziumsubstrat mit
einer Dicke von 0,5 mm und mit 300 Goldelektroden (genannt Höcker) von
50 μm im
Durchmesser und 20 μm Höhe gebildet
in der Nähe
von zweilängeren
Seiten des Substrats) wurde auf dem Heizkopf in Position durch Ansaugen
fixiert.
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Bei auf 110°C eingestellter Temperatur des Heizkopfes
wurde das Band dem Wärme-Druck-Bonding
ausgesetzt, so daß seine
Klebstoffschicht mit 5 kg/cm3 für 3 Sekunden
belastet wurde und dann der Heizkopf angehoben wurde, um das Band
vom Druck zu entlasten und von der Oberflächenplatte zu separieren. Die
tatsächliche
Temperatur des Klebstoffs des Bands im Kontakt mit der Oberfläche des IC-Chips
betrug in diesem Fall 102°C
im Maximum. Auf diese Weise wurde ein klebstoffbeschichteter Chip
einer Klebstoffschicht, die von dem Separator getrennt worden war
und eine Größe fast
identisch zu der Chipgröße hatte,
erhalten.
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Zwei 5 × 5 mm IC-Chips (Bandbreite:
5,5 mm) und ein IC-Chip von 10 mm Durchmesser (Bandbreite: 10,5
mm) wurden in einer ähnlichen Weise
präpariert
bzw. hergestellt, wodurch insgesamt vier klebstoffbeschichtete Chips
erhalten wurden. Diese Chips hatten verschiedene Höckerschrittweiten,
aber hatten die gleiche Höckerhöhe und die gleiche
Siliziumsubstratdicke.
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(3) Anschluß
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Auf einem 15 × 25 mm Glasepoxidsubstrat (FR-4
Güteklasse),
die eine Dicke von 0,8 mm hatte, Kupferschaltungen von 18 μm Höhe darauf
aufwies und Verbindungselektroden hatte, gebildet an Anschlüssen von
den Schaltungen an Schrittweiten korrespondierend zu den Höckerschrittweiten
der entsprechenden IC-Chips, die in der in (2) oben beschriebenen
Weise erhalten worden waren, wurden die klebstoffbeschichteten IC-Chips
angeordnet und nachdem die Elektroden relativ zueinander unter Verwendung
einer CCD-Kamera positioniert waren, wurden die Chips kollektiv
bei 150°C
unter 20 kgf/mm2 für 15 Sekunden verbunden. Folglich
wurde ein MCM mit vier klebstoffbeschichteten Chips von im wesentlichen
gleicher Höhe,
die kollektiv darauf befestigt waren, erhalten. Zu der Zeit des
Anschlusses wurde ein Polytetrafluorethylenbogen bzw. -stück von 100 μm Dicke als
ein Pufferelement zwischen den Chips und dem Heizkopf angeordnet.
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(4) Evaluation
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Die Elektroden der einzelnen Chips
konnten an die korrespondierenden Elektroden auf dem Substrat zufriedenstellend
angeschlossen werden. Da der Klebstoff nur in der Umgebung der Chips
vorhanden war, konnte fast kein überflüssiger Klebstoff
auf der Oberfläche
des Substrats beobachtet werden. Weiter konnte ein MCM innerhalb
einer Minute erhalten werden.
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Beispiel 2
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IC-Chips wurden auf einem Substrat
in im wesentlichen gleicher Weise wie bei Beispiel 1 montiert, aber
die klebstoffbeschichteten Chips wurden durch ein anderes Verfahren
produziert. Im einzelnen wurde ein Druckkopf mit einer Schneideinrichtung verwendet,
und das verwendete Band hatte eine Breite von 10 mm. Für den 2 × 10 mm
Chip zum Beispiel wurde ein Heizdraht, der einen Nickel-Chrom-Draht
aufweist und so angeordnet ist, daß er sich entlang der vier
Seiten des Chips erstreckt, als Schneideinrichtung verwendet. Der Druckkopf
wurde nicht erwärmt
und wurde bei Raumtemperatur verwendet. Da ein Heizdraht als Schneideinrichtung
verwendet wurde, konnte das Band über die gesamte Tiefe einschließlich des
Separators geschnitten werden, so daß ein klebstoffbeschichteter Chip
mit einem Trennelement bzw. Separator befestigt an seiner Klebstoffschicht
erhalten wurde. Andere Chips konnten auch mit Klebstoff ähnlich versehen werden.
Für den
Chip von 10 mm im Durchmesser wurde ein geschleifter Heizdraht mit
einem Innendurchmesser von 11 mm als Schneideinrichtung verwendet.
Auch in diesem Fall konnten die Elektroden der einzelnen Chips an
die korrespondierenden Elektroden auf dem Substrat zufriedenstellend
angeschlossen werden. Da der Klebstoff nur in der Umgebung der Chips
vorhanden war, konnte fast kein überflüssiger Klebstoff
auf der Oberfläche
des Substrats beobachtet werden.
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Beispiel 3
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IC-Chips wurden auf einem Substrat
in im wesentlichen der gleichen Art wie bei Beispiel 2 montiert,
aber bei der Herstellung der klebstoffbeschichteten Chips wurde
die Temperatur des Heizkopfes auf 70°C eingestellt. Weiter wurde
ein Schneidwerkzeug mit einer geraden Kante als Schneide verwendet.
Auch in diesem Fall konnten klebstoffbeschichtete Chips einfach
erhalten werden. Da sowohl die Schneide als auch die Heizmittel
verwendet wurden, konnte der Klebstoff leicht auf die Chips transferiert werden.
Weiter konnte die Heiztemperatur auf eine niedrige Temperatur im
Vergleich zu dem Fall von Beispiel 1 eingestellt werden.
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Beispiel 4
-
IC-Chips wurden auf einem Substrat
in im wesentlichen der gleichen Art wie bei Beispiel 1 montiert,
aber die klebstoffbeschichteten Chips wurden durch ein anderes Verfahren
hergestellt. Im einzelnen wurden verschiedene Chips vorab auf einem Band
(Breite: 10,5 mm) temporär
fixiert (durch Wärme-Druck-Bonding
bei 100°C
unter 5 kg/cm3 für 3 Sekunden), so daß die Chips
in der Reihenfolge kontinuierlich zugeführt werden konnten, wie in 7A gezeigt, und die klebstoffbeschichteten
Chips wurden jeweils mit einer Klebstoffschicht, die von dem Separator
bzw. Trennelement getrennt worden war und eine Größe fast
identisch zu der korrespondierenden Chipgröße hatte, in der gleichen Weise
wie bei Beispiel 1 erhalten. In diesem Fall konnte der Klebstoff
von dem Separator bzw. Trennelement leicht abgezogen werden, und
da die Chips in der Reihenfolge der Montage präpariert waren, war die Produktivität extrem
hoch. Die Elektroden der einzelnen Chips konnten an die korrespondierenden
Elektroden auf dem Substrat zufriedenstellend angeschlossen werden.
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Beispiel 5
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Klebstoffbeschichtete Chips, die
in der gleichen Weise wie bei Beispiel 4 erhalten wurden, wurden
wieder temporär
auf einem fortlaufenden Separator an Intervallen von 1 mm zwischen
benachbarten Chips temporär
fixiert, um eine Serie von klebstoffbeschichteten Chips zu erhalten,
wie in 7B gezeigt. Die
Produktivität
war extrem hoch, da die Chips von dem Separator in der Montagereihenfolge entfernt
werden konnten. Die Elektroden der einzelnen Chips konnten mit den
korrespondierenden Elektroden auf dem Substrat zufriedenstellend
verbunden werden. Da die Serie von klebstoffbeschichteten Chips
auf einer Spule mit einem Außendurchmesser von
55 mm in einer kompakten Größe aufgewickelt werden
konnten, konnten die Chips nach dem Vorgang in einem kalten Lager
leicht aufbewahrt werden. Die Elektroden der einzelnen Chips konnten
mit den korrespondierenden Elektroden auf dem Substrat zufriedenstellend
verbunden werden.
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Beispiel 6
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IC-Chips wurden auf einem Substrat
in im wesentlichen der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 montiert,
aber ein anderer Klebstoff wurde verwendet. Im einzelnen wurden
keine elektrisch leitenden Partikel zugefügt, wenn der oben genannte
Klebstoff zubereitet wurde. Auch in diesem Fall konnten die Elektroden
der einzelnen Chips an die korrespondierenden Elektroden auf dem
Substrat zufriedenstellend angeschlossen werden. Anzunehmender Weise erfolgte
dies, da die Höcker
der Chips und die Verbindungselektroden des Glasepoxidsubstrats
in direktem Kontakt miteinander gebracht wurden und durch den Klebstoff
fest miteinander verbunden wurden.
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Beispiel 7
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IC-Chips wurden auf ein Substrat
in im wesentlichen der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 montiert,
aber ein Zwischeninspektionsschritt wurde zusätzlich vorgesehen, um die elektrische
Verbindung zwischen den Elektroden zu inspizieren, nachdem die klebstoffbeschichteten
Chips erhalten wurden. Zuerst wurden die klebstoffbeschichteten
Chips unter Verwendung des Klebstoffs erhalten gemäß Beispiel
6 auf 150°C
bei 20 kgt/mm2 erwärmt und nach dem Verlauf von
2 Sekunden wurde der Verbindungswiderstand an einzelnen Verbindungspunkten unter
Verwendung eines Multimeters bzw. Mehrfachmeßgeräts gemessen, während die
Chips unter Druck gehalten wurden. Ähnlich wurden klebstoffbeschichtete
Chips bei 150°C
unter 20 kgf/mm2 für 4 Sekunden verbunden und
dann das Substrat von der Verbindungsvorrichtung entfernt. Da in
diesem Stadium aufgrund der Einwirkung von Wärme und Druck der Klebstoff
begonnen hatte zu härten,
wurden die einzelnen IC-Chips auf den Substraten temporär fixiert.
Diese Substrate wurden inspiziert, während kein Druck darauf ausgeübt wurde,
und hatten jeweils einen defekten IC-Chip.
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Die defekten IC-Chips wurden mechanisch abgezogen
und neue Chips wurden in der vorgenannten Weise angeschlossen; in
diesem Fall konnten die Chips zufriedenstellend angeschlossen werden.
In beiden Fällen
konnten, da die Klebstoffe noch nicht ausreichend gehärtet waren,
das Abziehen der Chips und der nachfolgende Reinigungsvorgang unter
Verwendung eines Lösungsmittels
sehr einfach ausgeführt
werden, was die Reparaturarbeit vereinfacht hat. Unter Verwendung
des DSC wurden die Raten der Reaktion des Klebstoffs hinsichtlich
der Wärmemenge
gemessen und als 7% im ersteren Fall und 20% im letzteren ermittelt.
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Nach dem oben beschriebenen Verbindungsinspektionsschritt
und Reparaturschritt wurden die IC-Chips bei 150°C unter 20 kgf/mm2 für 15 Sekunden
verbunden und sie zeigten gute Verbindungscharakteristiken in beiden
Fällen.
Nachdem der Klebstoff gehärtet
ist, ist es extrem schwierig, die Chips abzuziehen und das Substrat
unter Verwendung eines Lösungsmittels
zu reinigen, aber gemäß diesem
Beispiel konnte die Reparaturarbeit mit Leichtigkeit ausgeführt werden,
obwohl viele Chips auf einem kleinen Substrat montiert waren.
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Beispiel 8
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IC-Chips wurden auf einem Substrat
durch ein Verfahren ähnlich
dem bei Beispiel 1 angewendeten montiert, aber statischer Druck
wurde bei dem Schritt der Einwirkung von Wärme und Druck zur Zeit der
Verbindung eingesetzt.
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Im einzelnen wurden klebstoffbeschichtete Chips
auf einem Glasepoxidsubstrat plaziert, und nachdem die Elektroden
relativ zueinander unter Verwendung einer CCD-Kamera positioniert
waren, wurde das Substrat mit den temporär darauf fixierten Chips in
einen Drucktopf zur pneumatischen Druckbehandlung bei 120°C unter 20
kg/cm2 für
30 Minuten gestellt, dann auf Raumtemperatur abgekühlt und dem
Drucktopf entnommen. Gemäß diesem
Beispiel ist es, da die einzelnen Chips einem einheitlichen Druck
unabhängig
von ihren Höhen
ausgesetzt werden, nicht erforderlich, ein Dämpfungselement ungleich Beispiel
1 zu verwenden. Auch ist es möglich, eine
große
Anzahl von MCMs gleichzeitig in Abhängigkeit von der Kapazität des Drucktopfs
zu behandeln.
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Beispiel 9
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IC-Chips wurden auf ein Substrat
in im wesentlichen der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 montiert,
aber ein Polytetrafluorethylenfilm (Dicke: 80 μm) wurde als Separator bzw.
Trennelement verwendet. Das erhaltene MCM wurde in der gleichen
Weise wie in Beispiel 1 untersucht, und es wurde festgestellt, daß der Klebstoff
auf die Oberflächen
der Chips in einer exakteren Form entsprechend der Chipgröße, insbesondere
bei den Ecken bzw. Kanten, transferiert werden konnte. Anzunehmender
Weise erfolgte dies, da der Separator flexibler war als derjenige, der
bei Beispiel 1 verwendet wurde, und daher konnte der Klebstoff schärfer entlang
der Kanten der Chips geschnitten werden. Der das Elastizitätsmodul des
Polyethylenterephthalatfilms war 200 kgf/mm2, während der
Elastizitätsmodul
des Polytetrafluorethylenfilms 40 kgf/mm2 betrug.
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Beispiel 10
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IC-Chips wurden auf ein Substrat
in im wesentlichen der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 montiert,
aber die klebstoffbeschichteten Chips wurden hergestellt, wobei
ein Silikongummistück
von 0,5 mm Dicke zwischen dem Separator und der Oberflächenplatte
angeordnet wurde. In diesem Fall konnte der Klebstoff auf die Oberflächen der
Chips in einer exakteren Form entsprechend der Chipgröße als bei Beispiel
1, insbesondere an den Kanten bzw. Ecken, transferiert werden. Anzunehmender
Weise erfolgt dies, da das Silikongummistück als ein Dämpfungselement
dient. Auch in dem Fall, wo eine weiche Gummischicht unter dem Separator
vorhanden ist, wird die Dicke der auf der Elektrodenoberfläche gebildeten
Klebstoffschicht durch die Höhen
der Höcker
und der elektrisch leitenden Partikel bestimmt; deshalb hatte jeder
der Höcker
eine darauf gebildete Klebstoffschicht von etwa 4 μm Dicke,
und der andere Bereich als die Höcker
hatte eine darauf gebildete Klebstoffschicht von etwa 20 μm Dicke,
die identisch zu der Originaldicke ist.
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Vergleichsbeispiel
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Folgend dem Verfahren der Montage
von IC-Chips auf einem Substrat, das bei Beispiel 1 angewendet wurde,
wurde der Klebstoffilm mit dem Separator bzw. Trennelement in Stücke korrespondierend in
der Form zu entsprechenden Chipgrößen geschnitten, und die geschnittenen
Stücke
wurden auf den entsprechenden Elektrodenoberflächen befestigt. Da die Chips
klein waren, hat es viel Zeit gedauert, die geschnittenen Stücke akkurat
auf den Chips zu befestigen. Mehr als 20 Minuten waren erforderlich,
um ein MCM zu erhalten, und daher war die Effizienz niedrig verglichen
mit Beispiel 1, bei dem ein MCM innerhalb einer Minute hergestellt
werden konnte.
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Wie sich aus der obigen Beschreibung
der Beispiele und dem Vergleichsbeispiel ergibt, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Klebstoffschicht auf den Elektrodenoberflächen der
einzelnen Chips mit unterschiedlichen Größen akkurat bzw. genau gebildet
werden, und mehrere Chips verschiedener Größen können gleichzeitig montiert
werden, wodurch MCMs mit hoher Effizienz hergestellt werden können.