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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterchippackungsvorrichtung
und auf ein Verfahren zur Endbehandlung einer Halbleiterchippackung.
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Bei
einem bekannten Prozesstyp zum Packen eines Halbleiterchips wird
letzterer an einem Packungssubstrat angebracht und dann innerhalb
eines Rahmens eingegossen, um ihn vor externen Einflüssen zu
schützen.
Dann werden externe Anschlüsse
bzw. Leitungen mit Elektrodenkontaktstellen des Halbleiterchips
verbunden, um letzteren an externe elektronische Bauteile anzuschließen.
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Zuvor
wird üblicherweise
auf einem Waferniveau des Herstellungsprozesses ein Halbleiterwafer in
einzelne Halbleiterchips zerteilt, z.B. durch einen Sägeprozess.
Die einzelnen Halbleiterchips werden dann an einer Leiterplatte
(PCB) angebracht, die externe Anschlüsse aufweist, z.B. in Form
eines Leiterrahmens. In einem anschließenden Drahtbondprozess werden
die Elektrodenkontaktstellen des jeweiligen Halbleiterchips mit
den externen Anschlüssen verbunden,
wonach ein Gießprozess
zum Schutz des Halbleiterchips ausgeführt wird.
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Als
finaler Herstellungsschritt der Halbleiterchippackung wird eine
Endbehandlung durchgeführt, um
die Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindungen zwischen den externen Anschlüssen und
den externen elektronischen Bauteilen zu erhöhen. Diese Endbehandlung kann
insbesondere einen Prozess zur Bildung einer Plattierungsschicht
auf den externen Anschlüssen
umfassen, wobei die Plattierungsschicht herkömmlicherweise meist aus einer
Bleilegierung oder einer bleihaltigen Zinnlegierung besteht.
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Das
in derartigen Plattierungsschichten enthaltene Blei ist bekanntermaßen unter
toxischen und Umweltgesichtspunkten problematisch. Elektronische
Bauteile, die Blei enthalten, verursachen bei ihrer Entsorgung Umweltverschmutzungsprobleme. Dementsprechend
besteht Bedarf an umweltfreundlichen, bleifreien Produkten. Von
der Europäischen Union
(EU) wurde auch eine entsprechende Verordnung erlassen („Restriction
of Hazardous Substances" (RoHS)),
die im Juli 2006 in Kraft treten soll, um die Verwendung von für Mensch
und Umwelt problematischen Materialien zu begrenzen.
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Als
Ersatz für
bleihaltige Plattierungsschichten wurden bereits solche mit Zinn
oder einer Zinnlegierung vorgeschlagen, jedoch entstehen beim Plattieren
externer Anschlüsse
mit Zinn oder Zinnlegierungen häufig
Whisker, d.h. Nadelkristalle, die einen Ausfall der Leitungsverbindungen
bzw. Kurzschlüsse im
Halbleiterchip verursachen können.
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1 zeigt eine Elektronenmikroskopaufnahme
eines Querschnitts einer Leitung 55 einer herkömmlichen
Halbleiterchippackung. In einer vergrößerten Ausschnittansicht eines
Bereichs a1 sind deutlich Whisker 57 zu erkennen. Die auf
der Oberfläche
der Leitung 55 erzeugten Nadelkristalle 57 können einen
Ausfall der Leitung 55 bzw. einen Kurzschluss oder Fehlbetrieb
des Halbleiterchips verursachen.
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Ein
Grund für
die Erzeugung der Nadelkristalle 57 auf den Oberflächen der
Leitungen 55 können
Druckspannungsbelastungen sein, die auf die Plattierungsschicht
aus Zinn oder einer Zinnlegierung wirken. Die Erzeugung der Nadelkristalle 57 kann
durch Verringern der auftretenden Druckspannungsbelastung oder durch
Umwandeln derselben in eine Zugspannungsbelastung reduziert oder
minimiert werden. So kann die Erzeugung der Nadelkristalle 57 beispielsweise
dadurch reduziert werden, dass nach dem Plattierungsprozess eine
Wärmebehandlung
durchgeführt
wird oder die physikalischen Eigenschaften der Plattierungsschicht
durch Optimieren der verwendeten Plattierungslösung geeignet eingestellt werden
oder eine Unterlagenschicht aus einem dritten Metall, wie Nickel,
Silber, Zink oder dergleichen, zwischen der Plattierungsschicht
und einem darunterliegenden Substrat, z.B. einem Leiterrahmen, gebildet
wird.
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Die
Durchführung
der Wärmebehandlung nach
dem Plattieren wurde von den oben genannten Alternativen wegen ihrer
Einfachheit favorisiert. Die Wärmebehandlung
wird herkömmlicherweise
unter Verwendung einer separaten Wärmebehandlungsvorrichtung ausgeführt. Nach
dem Endbehandlungsprozess wird die Halbleiterchippackung auf einen
separaten Kunststoffträger
verbracht, zur Wärmebehandlungsvorrichtung
transferiert und der Wärmebehandlung
unterzogen. Wenn z.B. ein Leiterrahmen zur Bereitstellung der externen
Anschlüsse
verwendet wird, wird die Wärmebehandlung
zur Unterdrückung
des Whisker-Wachstums
typischerweise bei einer Temperatur von etwa 150°C bis 175°C für etwa eine Stunde bis zwei
Stunden ausgeführt.
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Der
zusätzliche
Wärmebehandlungsschritt ist
jedoch bei der Serienfertigung mit einigen Schwierigkeiten behaftet.
Zum einen verringert ein separater und zusätzlicher Wärmebehandlungsprozess eventuell
die Produktausbeute. Zum anderen können sich durch die Notwendigkeit,
die Wärmebehandlungsausrüstung zu
beschaffen und zusätzlichen
Platz für eine
entsprechende Behandlungslinie in der Fertigung bereitzustellen,
die Produktionskosten erhöhen.
So kann z.B. ein Träger
für 150°C anstelle
des sonst üblichen
Trägers
für 130°C bereits
eine Erhöhung
der Produktionskosten verursachen. Außerdem zeigt sich, dass der
herkömmliche
Wärmebehandlungsprozess
nur in relativ geringem Maß für bestimmte
Typen von Leiterrahmen die Whiskerbildung unterdrückt.
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Der
Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer
Halbleiterchippackungsvorrichtung und eines zugehörigen Halbleiterchippackungs-Endbehandlungsverfahrens
zugrunde, mit denen sich die oben erwähnten Schwierigkeiten des Standes
der Technik reduzieren oder eliminieren lassen und die insbesondere
in der Lage sind, die Bildung von Whiskern in Leitungen einer Halbleiterchippackung
vergleichsweise effektiv zu unterdrücken.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem durch die Bereitstellung einer Halbleiterchippackungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Halbleiterchippackungs-Endbehandlungsverfahrens mit
den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Vorteilhafte,
nachfolgend beschriebene Ausführungsformen
der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte herkömmliche Ausführungsbeispiel
sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
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1 eine
Elektronenmikroskopaufnahme eines Querschnitts von Leitungen einer
herkömmlichen
Halbleiterchippackung nach einem Endbehandlungsschritt,
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2 eine
schematische Darstellung eines Endbehandlungsteils einer erfindungsgemäßen Halbleiterchippackungsvorrichtung,
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3 eine
schematische Darstellung eines Endbehandlungsteils einer weiteren
erfindungsgemäßen Halbleiterchippackungsvorrichtung,
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4 eine
Perspektivansicht einer Aufschmelzeinheit der Halbleiterchippackungsvorrichtung
von 2,
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5 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Halbleiterchippackungs-Endbehandlungsverfahrens,
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6 bis 9 schematische
Darstellungen aufeinanderfolgender Schritte eines erfindungsgemäßen Endbehandlungsverfahrens
unter Verwendung der Vorrichtung von 3,
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10 ein
Diagramm der Länge
von Whiskern, die bei einem Leiterrahmen gebildet werden, in Abhängigkeit
von der Anzahl von Wärmebehandlungszyklen
eines Endbehandlungsprozesses für
erfindungsgemäße Beispiele
im Vergleich zu herkömmlichen
Beispielen und
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11 eine
Elektronenmikroskopaufnahme von erfindungsgemäß hergestellten Leitungen eines Leiterrahmens.
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In 2 ist
schematisch ein hier interessierender Endbehandlungsteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum
Packen von Halbleiterchips dargestellt, der eine Plattiereinheit 130 und
eine Aufschmelzeinheit 160 umfasst und zur Endbehandlung einer
jeweiligen Halbleiterchippackung 110 verwendet wird. Wie
oben erläutert,
kann ein Endbehandlungsschritt die Kontaktzuverlässigkeit zwischen der Halbleiterchippa ckung 110 und
einem elektronischen Produkt erhöhen,
mit dem die Halbleiterchippackung 110 verbunden werden
soll. Speziell kann dazu der Endbehandlungsschritt ein Nachbehandlungsschritt sein,
der nach der Bildung einer nicht gezeigten, leitfähigen Plattierungsschicht
auf in 4 zu erkennenden externen Anschlüssen 115 ausgeführt wird.
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Die
Plattiereinheit 130 ist zur Durchführung eines Prozesses ausgelegt,
mit dem die leitfähige Plattierungsschicht
auf den besagten externen Anschlüssen
der Halbleiterchippackung 110 gebildet wird. Die leitfähige Plattierungsschicht
kann z.B. eine Zinnschicht oder eine bleifreie Zinnlegierungsschicht sein.
Eine solche Zinnschicht oder bleifreie Zinnlegierungsschicht ist
umweltfreundlich und genügt
der oben erwähnten
RoHS-Verordnung der EU. Die Zinnlegierungsschicht kann z.B. aus
SnCu, SnBi, SnAg, SnZn oder einer Kombination dieser Materialien
bestehen. Der Einfachheit halber soll vorliegend die Bezeichnung „Zinnschicht" oder „bleifreie
Zinnlegierungsschicht" jegliche
mögliche
Plattierungsschicht umfassen, die im Wesentlichen bleifrei ist.
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Die
Aufschmelzeinheit 160 ist zur Durchführung eines Herstellungsschritts
ausgelegt, durch den die Zuverlässigkeit
der leitfähigen
Plattierungsschicht gesteigert wird, indem sie beispielsweise zum Schmelzen
der leitfähigen
Plattierungsschicht zwecks Unterdrückung der Erzeugung von Whiskern benutzt
wird. Im gezeigten Beispiel sind die Plattierungseinheit 130 und
die Aufschmelzeinheit 160 in einer Linie entlang einer
Transportrichtung x angeordnet.
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Dementsprechend
können
die Bildung der leitfähigen
Plattierungsschicht und die Ausführung des
Aufschmelzbehandlungsschritts für
die leitfähige Plattierungsschicht
sukzessiv ausgeführt
werden, wobei es nicht unbedingt notwendig ist, den Aufschmelzbehandlungsschritt
nach der Bildung der leitfähigen
Plattierungsschicht in einer separaten Vorrichtung auszuführen. Es
ist in entsprechenden Ausführungsformen
der Erfin dung auch nicht erforderlich, andere als gegenwärtig übliche Transportträger bzw.
Transporttröge
zu verwenden bzw. gegenwärtig gebräuchliche
Transportträger
auszutauschen.
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Wie
aus 2 weiter ersichtlich, umfasst die Packungsvorrichtung 100 eine
Transporteinheit 120 zum Transportieren der jeweiligen
Halbleiterchippackung 110 von der Plattierungseinheit 130 zur
Aufschmelzeinheit 160 in der Transportrichtung x. Die Transporteinheit 120 kann
beispielsweise ein Transportbandsystem oder irgendein anderer Vorrichtungstyp
sein, der in der Lage ist, elektronische Bauelemente von einem Bereich
zu einem anderen zu transportieren. Die jeweilige Halbleiterchippackung 110 ist
zu Transportzwecken an der Transporteinheit 120 angebracht.
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4 zeigt
eine vorteilhafte Realisierung für die
Aufschmelzeinheit 160. Wie daraus ersichtlich, umfasst
die Aufschmelzeinheit 160 in diesem Beispiel eine Heizeinheit 165,
die dafür
ausgelegt ist, die leitfähige
Plattierungsschicht der Halbleiterchippackung 110 zum Schmelzen
zu bringen.
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Bei
der Heizeinheit 165 kann es sich z.B. um eine solche handeln,
die in der Lage ist, Infrarotstrahlung, tiefe Infrarotstrahlung,
Heißluft
oder eine Kombination dieser Heizmedien zu emittieren, wie mit Pfeilen 168 symbolisiert.
Die Heizeinheit 165 kann z.B. zum gleichzeitigen Emittieren
von Infrarotstrahlung und Heißluft
oder von Infrarotstrahlung und tiefer Infrarotstrahlung oder von
tiefer Infrarotstrahlung und Heißluft oder von Infrarotstrahlung,
tiefer Infrarotstrahlung und Heißluft ausgelegt sein.
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Die
Transporteinheit 120 erstreckt sich durch die Aufschmelzeinheit 160 hindurch.
Die an der Transporteinheit 120 fixierte Halbleiterchippackung 110 weist
wie üblich
eine gewisse Anzahl von Halbleiterchips auf, die an einem Packungsrahmen
z.B. in Form eines die externen Anschlüsse gemäß 4 bildenden
Leiterrahmens 115 angebracht sind. Der Pa ckungsrahmen kann
auch eine Leiterplatte mit einem vom Leiterrahmen 115 verschiedenen
Typ externer Anschlüsse
mit zugehörigen
Leitungen sein. Beispielsweise kann der Packungsrahmen eine Leiterplatte
sein, die Lotkugeln als externe Anschlüsse aufweist.
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Eine
nicht gezeigte Plattierungsschicht der externen Anschlüsse 115 wird
erwärmt
und aufgeschmolzen, während
die Halbleiterchippackung 110 die Aufschmelzeinheit 160 passiert,
d.h. durch deren Heizeinheit 165 hindurch bzw. an dieser
vorbei läuft. Die
Aufheizzeit kann basierend auf der Geschwindigkeit, mit der sich
die Transporteinheit 120 bewegt, und/oder einer Länge L der
Aufschmelzeinheit 160 in der Transportrichtung x festgelegt
werden. Wenn beispielsweise die Geschwindigkeit der Transporteinheit 120 vorgegeben
ist, kann die Länge
L der Aufschmelzeinheit 160 so eingestellt werden, dass
die leitfähige Plattierungsschicht
mit dem erforderlichen Maß an Wärme beaufschlagt
wird.
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Die
Länge L
der Aufschmelzeinheit 160 beträgt vorzugsweise wenigstens
etwa 0,75cm, um ein ausreichendes Mindestmaß an Wärme sicherzustellen, die auf
die Plattierungsschicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung eingestrahlt
wird, um deren Oberfläche
zum Schmelzen zu bringen. Die Aufheizdauer sollte zudem so eingestellt
werden, dass die aufgeschmolzene leitfähige Plattierungsschicht nicht
nach unten wegfließt.
Mit anderen Worten darf die aufgeschmolzene leitfähige Plattierungsschicht
nicht von den externen Anschlüssen
wegfließen.
Dazu ist es im Allgemeinen günstig,
wenn die Länge
L der Aufschmelzeinheit 160 unterhalb von etwa 450cm liegt.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist die Aufschmelzeinheit 160 eine modifizierte herkömmliche Endbehandlungseinheit.
Beispielsweise kann der Umbau eines nicht gezeigten herkömmlichen
Heißlufttrockners
in die Aufschmelzeinheit 160 Kosten reduzieren. So können für die Aufschmelzeinheit 160 z.B.
ein erster Typ von Heißlufttrockner
mit einer Länge
von etwa 64cm und ein zweiter Typ von Heißlufttrockner mit einer Länge von
etwa 30cm benutzt werden. Die Länge
L der Aufschmelzeinheit 160 kann dabei z.B. zwischen etwa
30cm und etwa 75cm variieren, um unterschiedliche Heißlufttrockner
aufnehmen zu können.
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Des
weiteren kann die Aufschmelzeinheit 160 in einer Linie
mit einer bestehenden Plattierungseinheit angeordnet werden, was
dementsprechend Kosten einspart, die mit der Herstellung einer separaten
Endbehandlungseinheit verbunden sind, in der die Plattierungseinheit
und die Aufschmelzeinheit 160 in einer Linie angeordnet
sind.
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Wie
aus 4 ersichtlich, umfasst die Aufschmelzeinheit 160 in
diesem Beispiel ein Gasflusssystem 170 zur Atmosphärensteuerung.
In diesem Beispiel dient das Einströmen eines oder mehrerer Gase
dazu, ein Oxidieren der externen Anschlüsse 115 während des
Aufschmelzprozesses zu reduzieren oder zu vermeiden. Das jeweilige
Gas kann z.B. ein Inertgas, wie Stickstoff, oder ein reduzierendes Gas,
wie Wasserstoff, sein, um eine reduzierende Atmosphäre zu bilden.
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3 zeigt
einen Endbehandlungsteil einer weiteren erfindungsgemäßen Halbleiterchippackungsvorrichtung 200,
wobei der Endbehandlungsteil in diesem Fall eine Reinigungseinheit 240 und eine
Trocknungseinheit 250 zwischen einer Plattiereinheit 130 und
einer Aufschmelzeinheit 260 umfasst. Die Plattiereinheit 130 und
die Aufschmelzeinheit 260 entsprechen denen der Halbleiterchippackungsvorrichtung 100 von 2,
so dass auf deren obige Beschreibung verwiesen werden kann.
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Gemäß 3 sind
die Plattierungseinheit 230, die Reinigungseinheit 240,
die Trocknungseinheit 250 und die Aufschmelzeinheit 260 in
einer Linie entlang einer Transportrichtung x angeordnet. Eine Transporteinheit 220,
bei der es sich insbesondere um ein Bandsystem oder eine ähnliche
Transporteinheit handeln kann, erstreckt sich von der Plattiereinheit 130 zur
Reinigungseinheit 240 und von dort zur Trocknungseinheit 250 und
zur Aufschmelzeinheit 260. Dementsprechend passiert eine
an der Transporteinheit 220 fixierte Halbleiterchippackung 210 sequentiell
die genannten Endbehandlungskomponenten auf dem Weg der Endbehandlungslinie
von der Plattierungseinheit 230 zur Aufschmelzeinheit 260.
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Die
Reinigungseinheit 240 dient dazu, die Halbleiterchippackung 210 nach
Abschluss eines Prozesses zur leitfähigen Plattierung für die Halbleiterchippackung 210 zu
reinigen. Die Reinigungseinheit 240 kann die Halbleiterchippackung 210 z.B.
mit Wasser oder irgendeiner anderen üblichen Reinigungslösung reinigen.
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Die
Trocknungseinheit 250 trocknet die Halbleiterchippackung 210 nach
Abschluss des Reinigungsschritts. Dazu kann die Trocknungseinheit 250 z.B.
Luft oder Heißluft
als Trocknungsmedium benutzen. Alternativ oder zusätzlich kann
die Trocknungseinheit 250 eine Heizeinheit verwenden, wie
eine Infrarotheizeinheit.
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5 veranschaulicht
im Flussdiagramm einen erfindungsgemäßen Endbehandlungsteil eines Halbleiterchippackungsverfahrens 300,
das nachfolgend unter weiterer Berücksichtigung der 6 bis 9 näher erläutert wird.
Hierbei zeigen die 6 bis 9 verschiedene
Stufen des Endbehandlungsteils des Halbleiterchippackungsverfahrens 300 unter Verwendung
der Halbleiterchippackungsvorrichtung 200 von 3.
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In
einem Schritt 310 von 5 wird eine
leitfähige
Plattierungsschicht auf externen Anschlüssen der Halbleiterchippackung 210 erzeugt,
siehe 6. Dazu bewegt die Transporteinheit 120 die
Halbleiterchippackung 210 in die Plattierungseinheit 230.
Die Plattierungseinheit 230 benutzt eine geeignete Plattierungslösung, um
die externen Anschlüsse
zu plat tieren. Die Plattierungslösung
kann insbesondere eine Zinnlösung
oder eine Zinnlegierungslösung sein,
wobei die Zinnlegierung z.B. SnCu, SnBi, SnAg oder SnZn sein kann.
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In
einem Schritt 320 von 5 wird dann nach
Bildung der leitfähigen
Plattierungsschicht auf den externen Anschlüssen die Halbleiterchippackung 210 gereinigt,
siehe 7. Dazu bewegt die Transporteinheit 220 die
Halbleiterchippackung 210 von der Plattierungseinheit 230 zur
Reinigungseinheit 240. Die Reinigungseinheit 240 benutzt
eine Reinigungslösung,
wie Wasser, zum Reinigen der Halbleiterchippackung 210.
Die Halbleiterchippackung 210 wird dazu zunächst in
die Reinigungseinheit 240 verbracht und dann gereinigt
oder alternativ während des
Durchlaufens durch die Reinigungseinheit 240 gereinigt.
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Der
Reinigungsschritt dient dazu, jegliche verbliebene Plattierungslösung, die
nicht auf den externen Anschlüssen
haften geblieben ist, und/oder jegliche andere Verunreinigungen
zu entfernen. Der Reinigungsschritt gewährleistet die Kontaktzuverlässigkeit
durch Entfernen der Verunreinigungen, die ansonsten den Kontakt
zwischen den externen Anschlüssen
und einem angeschlossenen elektronischen Produkt herabsetzen könnten.
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In
einem Schritt 330 von 5 wird die
leitfähige
Plattierungsschicht nach dem Reinigen der Halbleiterchippackung 210 getrocknet,
siehe 8. Dazu transportiert die Transporteinheit 220 die
Halbleiterchippackung 210 von der Reinigungseinheit 240 zur
Trocknungseinheit 250. In der Trocknungseinheit 250 kommt
beispielsweise Druckluft aus Öffnungen einer
Seitenwand, um die Halbleiterchippackung 210 trocken zu
blasen. Die Halbleiterchippackung 210 kann dazu zuerst
ist die Trocknungseinheit 250 verbracht und dann dort im
Stillstand getrocknet werden oder alternativ während ihres Durchtritts durch
die Trocknungseinheit 250 hindurch getrocknet werden.
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In
einem anschließenden
Aufschmelzprozessschritt 340 von 5 wird die
leitfähige
Plattierungsschicht der Halbleiterchippackung 210 zum Schmelzen
gebracht, siehe 9. Dazu transportiert die Transporteinheit 220 die
Halbleiterchippackung 210 von der Trocknungseinheit 250 zur
Aufschmelzeinheit 260. In der Aufschmelzeinheit 260 kann
z.B. entlang einer Wandung eine Heizeinheit, wie die Heizeinheit 165 von 4,
angeordnet sein, um die auf der Oberfläche der externen Anschlüsse gebildete, leitfähige Plattierungsschicht
zum Schmelzen zu bringen. Die Heizeinheit erwärmt die Oberfläche der Plattierungsschicht
z.B. mittels Infrarotstrahlung, tiefer Infrarotstrahlung, Heißluft oder
einer Kombination hiervon.
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Eine
zum Aufschmelzen der leitfähigen
Plattierungsschicht geeignete Temperatur liegt z.B. bei etwa 210°C bis etwa
450°C. Je
nach Anwendungsfall kann die Aufschmelztemperatur auf höchstens
etwa 280°C
begrenzt werden, um ein Herabfließen von geschmolzenem Zinn
oder einer geschmolzenen Zinnlegierung der Plattierungsschicht zu
vermeiden. Andererseits kann es insbesondere im Fall, dass die Halbleiterchippackung 210 während des
Passierens der Aufschmelzeinheit 260 erwärmt wird,
zweckmäßig sein,
die Aufschmelztemperatur auf etwa 250°C oder höher einzustellen, um zu gewährleisten,
dass die zum Schmelzen der leitfähigen
Plattierungsschicht minimal erforderliche Wärme bereitgestellt wird. Vorteilhaft
kann die Aufschmelztemperatur folglich im Bereich von etwa 250°C bis etwa
280°C liegen.
Die Wärmeeinwirkung
im Aufschmelzschritt 340 zum Aufschmelzen der Plattierungsschicht
der externen Anschlüsse
wird außer
von der Temperatur auch von der Geschwindigkeit der Transporteinheit 220 beeinflusst.
Je nach Geschwindigkeit der Transporteinheit 120 liegt
eine brauchbare Aufschmelzprozessdauer z.B. im Bereich von etwa
0,1 s bis etwa 60s. Die Packung wird beispielsweise für etwa 4s
bis 10s aufgeheizt, um die leitfähige
Plattierungsschicht der externen Anschlüsse zum Schmelzen zu bringen, ohne
dass sie dabei schon nach unten wegfließt. Die Geschwindigkeit der
Transporteinheit 220 wird entsprechend in Abhängigkeit
von der Länge
der Aufschmelzeinheit 260 in Transportrichtung, der Aufschmelztemperatur
und der Heizdauer eingestellt.
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Der
Aufschmelzschritt 340 kann unter Verwendung einer inerten
Atmosphäre
oder einer reduzierenden Atmosphäre
ausgeführt
werden, um eine Oxidation der Plattierungsschicht zu verringern
oder zu vermeiden. Beispielsweise kann der Aufschmelzvorgang in
einer inerten Stickstoffatmosphäre
oder einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre stattfinden.
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Somit
kann, wie oben zu den 5 bis 9 erläutert, erfindungsgemäß ein Endbehandlungsschritt
mit der Halbleiterchippackung 210 durch sukzessives Ausführen eines
Prozesses zur Bildung der leitfähigen
Plattierungsschicht, siehe Schritt 310 von 5,
eines Reinigungsprozesses, siehe Schritt 320 von 5,
eines Trocknungsprozesses, siehe Schritt 330 von 5,
und eines Aufschmelzprozesses, siehe Schritt 340 von 5,
durch die Halbleiterchippackungsvorrichtung 200 durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Halbleiterchippackungsvorrichtung 200 ist
in der Lage, einen entsprechenden Aufschmelzprozess entlang einer
einzelnen Prozesslinie zu realisieren, ohne hierfür eine neue
zusätzliche Ausrüstung zu
benötigen.
Es ist auch nicht erforderlich, Transportträger auszutauschen, um den Wärmebehandlungsprozess
auszuführen,
was den zugehörigen
Kostenaufwand niedrig hält.
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10 veranschaulicht
im Diagramm die Länge
von Nadelkristallen eines Leiterrahmens in Abhängigkeit von der Anzahl von
Wärmebehandlungszyklen
eines entsprechenden Endbehandlungsprozesses. Dabei repräsentiert
das Symbol
eine normale
Probe, die nicht separat wärmebehandelt wurde.
Das Symbol
repräsentiert
eine Probe, die in einer separaten Vorrichtung nachgehärtet wurde. Das
Symbol • repräsentiert eine
aufgeschmolzene Probe, die einem Endbehandlungsprozess unterzogen
wurde. Es wurden die maximalen Längen
von auf der Plattierungsschicht des Leiterrahmens entstandenen Whiskern
verglichen. Das Aufschmelzen der letztgenannten Probe erfolgte in
einer separaten Aufschmelzvorrichtung, um die Wirkungen der Erfindung
zu bestätigen.
Wie aus
10 ersichtlich, wurden in der
normalen Probe und in der nachgehärteten Probe schon nach etwa
500 thermischen Zyklen Whisker mit signifikanter Länge erzeugt.
Im Unterschied dazu wies die durch Aufschmelzen endbehandelte Probe
nach 500 thermischen Zyklen praktisch keine Whisker auf.
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11 zeigt
eine Elektronenmikroskopaufnahme eines Leiterrahmens 115 für die aufschmelzbehandelte
Probe nach 500 thermischen Zyklen. Wie insbesondere anhand eines
herausvergrößerten Bereichs
a2 des Leiterrahmens 115 ersichtlich, wurden im Unterschied
zu den im Leiterrahmen von 1 erzeugten
Whiskern 57 keine detektierbaren Whisker erzeugt.
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Durch
den von der Halbleiterchippackungsvorrichtung erfindungsgemäß durchgeführten Aufschmelzprozessschritt
wird die Erzeugung von Nadelkristallen auf einer Plattierungsschicht,
die aus Zinn oder einer bleifreien Zinnlegierung z.B. auf einem
Leiterrahmen gebildet wird, effektiv reduziert bzw. unterdrückt oder
verhindert. Dieser Endbehandlungsschritt kann von einem Plattierungsprozess
entsprechend Schritt 310 von 5 bis zu
einem Aufschmelzprozess entsprechend Schritt 340 von 5 erfolgen,
ohne dass die Halbleiterchippackung dazu in eine separate Einrichtung
verbracht werden muss. In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung
wird der Aufschmelzprozess direkt anschließend an den Plattierungsschritt
ausgeführt.