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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung mit einem
spritzgegossenen Schaltungsträger
und mindestens einem in Flip-Chip-Anordnung daran aufgeklebten Chip,
wobei der Schaltungsträger
ein Trägersubstrat
umfasst, das mindestens einen bezüglich der benachbarten Substrat-Grundfläche vorstehenden
Kontaktierungshöcker aufweist,
an dessen Stirnfläche
eine zur Flip-Chip-Kontaktierung mittels Klebstoff geeignete Kontaktfläche angeordnet
ist.
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Eine
derartige elektrische Schaltungsanordnung mit einem spritzgegossenen
Schaltungsträger geht
aus der
EP 0782765
B1 hervor. Der Schaltungsträger ist in so genannter MID-Technologie
(MID = Moulded Interconnect Device) gefertigt, die die Realisierung
komplexer, dreidimensionaler Leiterstrukturen gestattet. Im Falle
der
EP 0782765 B1 liegt
dem Schaltungsträger
ein aus thermoplastischem Kunststoffmaterial bestehendes Trägersubstrat
als Spritzgussteil zugrunde, an dessen Oberfläche dem gewünschten Verlauf entsprechende
Leiterbahnen ausgebildet sind. Die Leiterbahnen sind hier das Er gebnis
einer Laser-Strukturierung des zuvor ganzflächig metallisierten Trägersubstrates.
Zum Erhalt von Kontaktflächen
für die
Flip-Chip-Kontaktierung eines Chips verfügt das Trägersubstrat über einstückig angeformte
Kontaktierungshöcker
(Polymer Studs), die an ihrer Stirnfläche mit einer Kontaktfläche versehen sind,
welche Bestandteil einer auf dem Trägersubstrat verlaufenden und
durch die Laser-Strukturierung herausgearbeiteten Leiterbahn ist.
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Die
US 5081520 beschreibt darüber hinaus die
Verwendung eines anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffes zur
mechanischen Fixierung eines Chips am Schaltungsträger bei
gleichzeitiger Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen
den an den Kontaktierungshöckern
vorgesehenen (ersten) Kontaktflächen
und zugeordneten zweiten Kontaktflächen des Chips. Bei der Montage
des Chips wird der Klebstoff zwischen den Kontaktflächen so
komprimiert, dass die in ihm eingeschlossenen leitfähigen Partikel
miteinander in Kontakt treten und eine elektrische Verbindung hervorrufen.
Außerhalb
der Kontaktflächen übernimmt
der Klebstoff die Funktion eines Underfillers.
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Nicht
immer ist der elektrisch leitfähige
Klebstoff in der Lage, eine den Anforderungen entsprechende sichere
elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Kontaktflächenpaaren
herzustellen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vor liegenden Erfindung, Maßnahmen
vorzuschlagen, die eine sichere Flip-Chip-Kontaktierung mittels
elektrisch leitfähigen
Klebstoffen begünstigen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine elektrische Schaltungsanordnung, mit einem spritzgegossenen
Schaltungsträger
und mindestens einem in Flip-Chip-Anordnung daran aufgeklebten Chip,
wobei der Schaltungsträger
ein Trägersubstrat
umfasst, das mindestens einen bezüglich der benachbarten Substrat-Grundfläche vorstehenden
Kontaktierungshöcker
aufweist, an dessen Stirnfläche
eine muldenartige Vertiefung mit einer zur Flip-Chip-Kontaktierung
geeigneten ersten Kontaktfläche
angeordnet ist, wobei der ersten Kontaktfläche eine am Chip angeordnete
zweite Kontaktfläche
gegenüberliegt,
wodurch zwischen der ersten Kontaktfläche und der gegenüberliegenden
zweiten Kontaktfläche
ein Hohlraum entsteht mit einem darin angeordneten elektrisch leitenden
Klebstoff, wobei der Hohlraum durch das Zusammenwirken eines die
muldenartige Vertiefung umgrenzenden ringförmigen Kontaktflächenabschnittes
der ersten Kontaktfläche
mit der gegenüberliegenden
zweiten Kontakt fläche
nach außen
hin abgeschottet ist und der darin eingeschlossene elektrisch leitende
Klebstoff verdichtet ist.
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Durch
die muldenartige Vertiefung der Kontaktfläche des Kontaktierungshöckers wird
erreicht, dass der Klebstoff – insbesondere
bei pastöser
oder flüssiger
Konsistenz – durch
die gegeneinandergepressten Kontaktflächen nicht aus dem Kontaktierungsbereich
verdrängt
wird. Die muldenartige Vertiefung bewirkt, dass der Klebstoff im
Kontaktierungsbereich zurückgehalten
wird. Außerdem
definiert die muldenartige Vertiefung zusammen mit der zugeordneten
Kontaktfläche
des aufzuklebenden Chips einen Hohlraum, in dem der enthaltene Klebstoff
beim Zusammenpressen der Kontaktflächen stark verdichtet wird – man kann
somit von einem Verdichtungsraum sprechen –, was die gegenseitige Haftung
und den elektrischen Übergang
verbessert. Besonders vorteilhaft wirkt sich dies im Zusammenhang
mit einem anisotrop leitenden Klebstoff aus, der in dem durch die
muldenartige Vertiefung begrenzten Verdichtungsraum mangels Entweichungsmöglichkeit sehr
stark verdichtet wird, woraus eine optimale gegenseitige Kontaktierung
der im Klebstoff enthaltenen, elektrisch leitfähigen Partikel resultiert.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die
muldenartige Vertiefung hat zweckmäßigerweise eine kreisförmige Querschnittsform.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Kontaktfläche um die muldenartige Vertiefung
herum einen ringförmigen
Kontaktflächenabschnitt
mit kuppenartiger Querschnittskontur bildet. Dadurch ergibt sich
um die muldenartige Vertiefung herum ein erhabener Randbereich,
der beim Gegeneinanderpressen der Kontaktflächen mit der gegenüberliegenden
chipseitigen Kontaktfläche
in Kontakt tritt, so dass der erzeugte Verdichtungsraum nach außen hin
abgeschottet wird. Es ergibt sich somit ein reproduzierbares Volumen
für die
Aufnahme des Klebstoffes, was die Reproduzierbarkeit der Klebeverbindung
vorteilhaft beeinflusst.
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Vor
allem in Verbindung mit der so genannten Zweikomponenten-Spritzguss-MID-Technik
kann der Kontaktierungshöcker
mit einer in Höhenrichtung durchgehenden
Durchbrechung versehen sein, die eine Durchkontaktierung aufnimmt,
um eine elektrische Verbindung zur entgegengesetzten Seite des Schaltungsträgers herzustellen.
Die Durchkontaktierung ist dabei zweckmäßigerweise im zentralen Bereich
der muldenartigen Vertiefung mit der Kontaktfläche verbunden.
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Bei
den im Zusammenhang mit dem eingangs zitierten Stand der Technik
diskutierten, bekannten MID-Technologien ergibt sich die Problematik,
dass eine umfangreiche chemische Vorbehandlung des spritzgegossenen
Trägersubstrates
erforderlich ist und die gesamte Oberfläche des Trägersubstrates einem sich negativ
auf die Werkstoffeigenschaften auswirkenden chemischen Angriff ausgesetzt
wird. Man setzt daher neuerdings verstärkt auf eine MID-Technologie
mit einer Laser-Direkt-Strukturierung.
Bei diesem, beispielsweise in der Zeitschrift "PLASTVERARBEITER", 52. Jahrg. (2001), Nr. 11, Seite 92,
angesprochenen Verfahren wird das Schaltungs-Layout auf einem Hochleistungskunststoff
(beispielsweise sogenanntes PBTMID, PA6/6TMID oder PPMID) erzeugt,
indem mit einem dem gewünschten
Leiterbahnverlauf folgenden Laserstrahl bestimmte Oberflächenbereiche
des Trägersubstrates
aktiviert werden, an denen durch nachfolgende außenstromlose Metallisierung
eine Metallschicht zur Bildung der gewünschten Leiterbahnen aufgebracht
wird. Da keine Lösungsmittel
und kein Ätzprozess
nötig sind,
ergeben sich unter anderem ökologische
Vorteile. Auch die Werkzeugkosten sind relativ gering.
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Sollen
allerdings mit diesem Verfahren PSGAs (PSGA = Polymer Stud Grid
Array) der eingangs geschilderten Art hergestellt werden, bedarf
es eines nicht unerheblichen Maschinenaufwandes, um die zum Zwecke
der Laseraktivierung in einer Vorrichtung fixierten Trägersubstrate
stets so relativ zum Laserstrahl zu positionieren, dass auch an
den abrupten Übergangsbereichen
zwischen der Substrat-Grundfläche
und dem Kontaktierungshöcker
sowie an den teils recht steilwandigen Umfangsflächen der Kontaktierungshöcker die
gewünschte
Laserstrahlaktivierung erfolgen kann.
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Es
ist daher von Vorteil, wenn die mit der muldenartigen Vertiefung
ausgestattete Kontaktfläche
an einem Kontaktelement vorgesehen ist, das zu einer zwischen der
Substrat-Grundfläche
und der Höcker-Stirnfläche verlaufenden
Leiterbahn gehört, wobei
die Leiterbahn auf einer im Bereich des Außenumfangs des Kontaktierungshöckers vorgesehenen
Rampe verläuft.
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Das
Vorhandensein einer Rampe zum Überleiten
der Leiterbahn von der Substrat-Grundfläche zur Höcker-Stirnfläche ermöglicht einen
für eine
der Metallisierung vorausgehende Laserstrahlaktivierung optimalen
Oberflächenverlauf
des Trägersubstrates.
Die Rampe lässt
sich in ihrer Neigung und in ihren Übergangsbereichen zur Substrat-Grundfläche und
zur Höcker-Stirnfläche so ausbilden,
dass die der Realisierung der zugehörigen Leiterbahn vorausgehende
Laserstrahlaktivierung ohne Änderung
der Relativorientierung zwischen Laserstrahl und Trägersubstrat
möglich
ist. Auf diese Weise kann beispiels weise gewährleistet werden, dass ein
rechtwinkelig zur Ausdehnungsebene der Substrat-Grundfläche orientierter
Laserstrahl die zu metallisierenden Bereiche mit optimalem Energieeintrag
strukturieren kann, wobei auch das Strukturieren im Bereich der
Rampe möglich
ist, ohne das Trägersubstrat
durch aufwendige Handhabungsvorrichtungen zu verschwenken.
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Die
beiden Übergangsbereiche
zwischen der Rampe und zum einen der Substrat-Grundfläche sowie
zum anderen der Höcker-Stirnfläche sind
zweckmäßigerweise
abgerundet, so dass keine störenden Kanten
auftreten. Auch ist es von Vorteil, wenn die Rampe zwischen den
beiden Übergangsbereichen eine
durchgehend gleichbleibende Steigung besitzt. Als vorteilhaft hat
sich erwiesen, wenn die Neigung der Rampe maximal 45° beträgt. Ein
Neigungswinkel von zumindest im Wesentlichen 45° bietet nach derzeitigem Kenntnisstand
den optimalen Kompromiss zwischen zuverlässiger Laserstrahl-Aktivierbarkeit und
geringem Platzbedarf für
die Ausgestaltung der Rampe.
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Zur
Bildung der Rampe ist zweckmäßigerweise
an einer Stelle des Umfanges des betreffenden Kontaktierungshöckers ein
Rampenkörper
ausgebildet. Der Rampenkörper
kann an der von der Substrat-Grundfläche wegweisenden Seite eine
schiefe Ebene definieren, die die Rampe bildet.
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Der
Schaltungsträger
kann an der gleichen Seite ohne weiteres mehrere Kontaktierungshöcker aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist die Zusammenfassung mehrerer Kontaktierungshöcker in
einer Kontaktierungszone, so dass ihre Kontaktflächen vorteilhaft gleichzeitig
mit einem aufgesetzten Chip in Flip-Chip-Technologie elektrisch kontaktierbar
und mechanisch verbindbar sind.
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Im
Zusammenhang mit der Flip-Chip-Montage ist es vorteilhaft, wenn
die Rampen der zugeordneten Kontaktierungshöcker so angeordnet sind, dass
ihre Abgänge
symmetrisch voneinander wegstreben. Dadurch kann ein Wegschwimmen
des Chips bei seiner Platzierung auf dem Klebstoff vermieden werden.
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Im
Zusammenhang mit der Verwendung eines anisotrop elektrisch leitenden
Klebstoffes kann der Klebstoff gleichzeitig die Funktion eines Underfillers übernehmen,
so dass sich das separate Applizieren eines gesonderten Underfillers
erübrigt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 einen
Ausschnitt aus einer bevorzugten Ausführungsform einer mit einem
spritzgegossenen Schaltungsträger
aufgebauten, elektrischen Schaltungsanord nung, wobei das Trägersubstrat
in Flip-Chip-Anordnung
mit einem Chip bestückt
ist,
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2 den
in 1 markierten Ausschnitt II im Querschnitt zur
Verdeutlichung der Montagemaßnahmen,
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3 die
Anordnung aus 1 vor dem Bestücken mit
einem Chip, wobei vier in einer Kontaktierungszone platzierte Kontaktierungshöcker ersichtlich
sind,
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4 eine
Draufsicht auf die Anordnung gemäß 3 im
Bereich eines Kontaktierungshöckers mit
Blickrichtung gemäß Pfeil
IV und
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5 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung aus 3 im
Bereich eines Kontaktierungshöckers
mit Blickrichtung gemäß Pfeil
V.
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Die
Zeichnung zeigt eine allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnete
elektrische Schaltungsanordnung mit einem spritzgegossenen Schaltungsträger 2,
der mit mindestens einem Chip 3 bestückt ist.
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Der
spritzgegossene Schaltungsträger 2 ist als
dreidimensionales MID-Teil konzipiert. Er enthält ein aus spritzgießfähi gem, vorzugsweise
thermoplastischem Kunststoffmaterial bestehendes Trägersubstrat 4,
das an mindestens einer Bestückungsseite 5 mit
Leiterbahnen 6 versehen ist, die zur Übertragung elektrischer Signale
zwischen bedarfsgemäß platzierten
Anschlussstellen und einer oder mehreren Elektronikkomponenten dienen.
Das Ausführungsbeispiel
zeigt eine Anordnung, bei der mehrere Leiterbahnen 6 gleichzeitig
mit einem auf dem Schaltungsträger 2 platzierten
Chip 3 elektrisch kontaktiert sind.
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Zur
Kontaktierung des Chips 3 ist der Schaltungsträger 2 an
der Bestückungsseite 5 mit
mehreren, als einstückiger
Bestandteil des Trägersubstrats 4 ausgebildeten
Kontaktierungshöckern 7 versehen. Die
Kontaktierungshöcker 7 stehen über die
benachbarte Substrat-Grundfläche 8 vor
und sind an ihrer von der Substrat-Grundfläche wegweisenden Stirnfläche – nachfolgend
als Höcker-Stirnfläche 9 bezeichnet – jeweils
mit einer ersten Kontaktfläche 13 versehen.
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Die
zur Kontaktierung eines Chips 3 dienenden Kontaktierungshöcker 7 sind
gemeinsam in einer Kontaktierungszone 14 zusammengefasst,
wobei ihre Anzahl und ihr Verteilungsmuster der Anzahl und dem Verteilungsmuster
zweiter Kontaktflächen 15 entspricht,
die an der Kontaktierungsseite 16 des zu kontaktierenden
Chips 3 vorgesehen sind. Es befinden sich die zwei ten Kontaktflächen 15 an
am Chip 3 vorgesehenen Kontaktpads 10.
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Auf
diese Weise kann der Chip 3 durch Kleben in so genannter
Flip-Chip-Technologie an dem spritzgegossenen Schaltungsträger 2 gleichzeitig
sowohl elektrisch kontaktiert als auch mechanisch fixiert werden.
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Die
ersten Kontaktflächen 13 sind
beim Ausführungsbeispiel
jeweils Bestandteil eines an der Höcker-Stirnfläche 9 angeordneten,
insbesondere padartigen Kontaktelementes 11. Dieses ist
einstückiger
Bestandteil einer der Leiterbahnen 6, die teilweise auf
der Substrat-Grundfläche 8 verlaufen
und die ausgehend von dort im Bereich des Außenumfanges des zugehörigen Kontaktierungshöckers 7 zu
dessen Höcker-Stirnfläche 9 hochsteigen.
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Beim
Anstieg zur Höcker-Stirnfläche 9 verläuft eine
jeweilige Leiterbahn 6 zweckmäßigerweise auf einer im Bereich
des Außenumfanges
des zugehörigen
Kontaktierungshöckers 7 angeordneten Rampe 17.
Diese Rampe 17 ist beim Ausführungsbeispiel von einer Schrägfläche gebildet,
die vergleichbar einer schiefen Ebene eine durchgehend gleichbleibende
Steigung besitzt und die endseitig durch abgerundete Übergangsberei che 18, 19 zum einen
in die Substrat-Grundfläche 8 und
zum andern in die Höcker-Stirnfläche 9 übergeht.
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Daraus
resultiert ein entsprechender Verlauf der jeweils zugehörigen Leiterbahn 6.
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Um
die Leiterbahnen 6 dem geschilderten Verlauf entsprechend
herzustellen, kann prinzipiell jede geeignete MID-Technologie eingesetzt
werden. Vorzugsweise wird jedoch das Verfahren der so genannten
Laser-Direkt-Strukturierung angewandt. Ausgangspunkt ist hierbei
beispielsweise ein für MID-Einsätze optimierter
PBT-Kunststoff (Polybutylenterephtalat), wobei das Kunststoffmaterial
mit eingebetteten Metallpartikeln bzw. Metallkeimen – beispielsweise
aus Palladium oder Kupfer – versehen ist.
Besonders empfehlenswert ist Kunststoffmaterial, das von der Firma
LPKF Laser & Electronics
AG, 30827 Garbsen, Deutschland, unter der Bezeichnung PBTMID vertrieben
wird.
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Nach
der Spritzgussfertigung des Trägersubstrates 4 – einschließlich den
als "Studs" bezeichenbaren Kontaktierungshöckern 7 – wird durch
lokale Aktivierung der Substrat-Oberfläche mittels
Laserstrahl das gewünschte
Schaltungs-Layout
erzeugt. Hierbei wird ein Laserstrahl über die Oberfläche des Trägersubstrates 4 hinweggeführt, wobei
in den bestrahlten Oberflächenbereichen
eine lokale Materialaktivie rung stattfindet. Zum einen werden aus
speziellen, nichtleitenden Wirksubstanzen Metallkeime abgespalten.
Gleichzeitig erzeugen weitere Füllstoffe des
Kunststoffmaterials eine ausgeprägte
Rauhigkeit auf der bestrahlten Oberfläche. Bei einem sich anschließenden galvanischen
Metallisierungsprozess erfolgt im Bereich der abgespaltenen und
teilweise freigelegten Metallkeime eine lokale, der Laserspur folgende
Kupfermetallisierung, wobei durch die Rauhigkeit eine sehr gute
Haftung für
die im Galvanikbad entstehende Metallschicht gewährleistet wird.
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Auf
diese Weise ergeben sich die Leiterbahnen 6 ausschließlich und
exakt in denjenigen Oberflächenbereichen
des Trägersubstrates 4,
die vorausgehend der geschilderten Laserstrahlaktivierung ausgesetzt
worden sind.
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Durch
die rampenartige Außenumfangsgestaltung
der Kontaktierungshöcker 7 ist
bei einer solchen MID-Technik gewährleistet, dass ein gemäß Pfeil 22 rechtwinkelig
zur Substrat-Grundfläche 8 abstrahlender
Laserstrahl in der Lage ist, alle relevanten Oberflächenbereiche – einschließlich dem Übergang
von der Substrat-Grundfläche 8 zu
einer Höcker-Stirnfläche 9 – optimal
zu behandeln, selbst wenn er ausschließlich derart – beispielsweise
durch ein 3-Achs-Positioniersystem – verlagert und positioniert
wird, dass sich die Relativorientierung zwischen ihm und dem Trägersubstrat 4 nicht ändert. Dadurch kann
auf einfache Gerätschaften
zurückgegriffen werden,
bei deren Anwendung es insbesondere nicht erforderlich ist, die
räumliche
Orientierung des Trägersubstrates 4 mit
Bezug zum Laserstrahl 22 zu ändern.
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In
diesem Zusammenhang ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, dass die Rampe in ihrer Neigung und in ihren Übergangsbereichen 18, 19 zur Substrat-Grundfläche 8 und
zur Höcker-Stirnfläche 9 so
ausgebildet ist, dass die Laserstrahlaktivierung möglich ist,
ohne die Orientierung von Laserstrahl und Trägersubstrat relativ zueinander
zu verändern.
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Als
vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang erwiesen, maximal
eine 45°-Neigung
(N) der Rampe 17 mit Bezug zur Substrat-Grundfläche 8 vorzusehen.
Neigungswinkel von weniger als 45° sind
zwar ebenfalls möglich,
führen
jedoch dazu, dass sich der Übergangsbereich 18 zur
Substrat-Grundfläche 8 weiter
vom zugeordneten Kontaktierungshöcker 7 entfernt,
so dass ein höherer
Platzbedarf entsteht.
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Die
Rampe 17 ist zweckmäßigerweise
an einem Rampenkörper 23 ausgebildet,
der sich an einer Stelle des Umfanges des jeweiligen Kontaktierungshöckers 7 befindet
und dort zur Seite hin absteht. Soll die Leiterbahn 6 über wenigstens
zwei Abgänge von der
ersten Kontaktfläche 13 verfügen, kann
eine entsprechende Mehrzahl von Rampen 17 und zugehörigen Rampenkörpern 23 über den
Umfang des Kontaktierungshöckers 7 verteilt
angeordnet sein.
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Wie
sich insbesondere aus 4 und 5 ergibt,
besitzen die Kontaktierungshöcker 7 zweckmäßigerweise
eine kreisförmig
konturierte Grundstruktur, die umfangsseitig an der Stelle der Rampe 17 bzw.
des Rampenkörpers 23 unterbrochen
ist.
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Die
ersten Kontaktflächen 13 sind
für eine Bestückung mit
einem Chip 3 in Flip-Chip-Technologie vorgesehen. Dabei
wird der Chip gemäß 2 in Face-Down-Orientierung
mit seinen zweiten Kontaktflächen 15 zuordnungsrichtig
auf die ersten Kontaktflächen 13 der
Kontaktierungshöcker 7 aufgesetzt und
anschließend
gebondet. Vorliegend kommt eine Klebeverbindung unter Einsatz eines
elektrisch leitenden Klebstoffes 24 zur Anwendung, wobei
der Klebstoff zwischen den einander jeweils zugewandten Paaren erster
und zweiter Kontaktflächen 13, 15 appliziert
wird.
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Bei
dem Klebstoff 24 könnte
es sich um einen isotrop elektrisch leitfähigen Klebstoff handeln, der
ausschließlich
im Kontaktierungsbereich 26 zwischen den einander jeweils
zugeordneten ersten und zweiten Kontaktflächen 13, 15 angeordnet wird.
In den neben den Kontaktierungsbereichen 26 liegenden Bereichen
zwischen dem Chip 3 und dem Trägersubstrat 4 wird
dann zweckmäßigerweise
ein aus einem anderen, nichtleitenden Material bestehender Underfiller
platziert. Besonders vorteilhaft ist jedoch die beim Ausführungsbeispiel
vorgesehene Realisierungsform, bei der der Klebstoff 24 über anisotrope elektrische
Leitfähigkeit
verfügt
und gleichzeitig auch die Funktion des Underfillers zwischen Chip 3 und Trägersubstrat 4 übernimmt.
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Der
anisotrope Leitkleber 24 besteht beispielsweise aus einer
Klebstoffpaste, in der leitfähige Partikel
aus Silber, Nickel, Gold oder metallbeschichteten Kunststoffkugeln
statistisch verteilt sind. Der Füllungsgrad
ist so eingestellt, dass der Klebstoff von Hause aus in keiner Richtung
elektrisch leitend ist. Erst beim Fügen mit Druck und Temperatur
werden einige leitfähige
Partikel zwischen den einander zugewandten ersten und zweiten Kontaktflächen 13, 15 eingeschlossen
und deformiert, so dass sie nach dem Vernetzen des Klebstoffes und
anschließendem Abkühlen eine
dauerhafte elektrische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 13, 15 herstellen.
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Da
außerhalb
der verschiedenen Kontaktierungsbereiche 26 kein ausreichender
Druck erzeugt wird, behält
der Klebstoff 24 dort seine nichtleitenden Eigenschaften
und kann problemlos die Funktion des Underfillers übernehmen.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Rampen 17 der einer gemeinsamen
Kontaktierungszone 14 zugeordneten Kontaktierungshöcker 7 so
orientiert sind, dass ihre Abgänge 25,
zweckmäßigerweise
symmetrisch, voneinander wegstreben. Auf diese Weise kann ein Wegschwimmen
des Chips bei seiner Platzierung im anisotropen Klebstoff 24 vermieden
werden.
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Auf
Grund einer speziellen Ausbildung der an den Kontaktierungshöckern 7 angeordneten
ersten Kontaktflächen 13 wird
eine besonders zuverlässige,
elektrisch leitende Klebeverbindung zwischen den einander jeweils
zugewandten ersten und zweiten Kontaktflächen 13, 15 erzielt.
Die Vorteile ergeben sich bereits beim Einsatz isotrop elektrisch
leitender Klebstoffe, in besonders vorteilhafter Weise jedoch bei
Verwendung anisotrop elektrisch leitender Klebstoffe.
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Die
erwähnte
erfindungsgemäße Gestaltung sieht
die Bildung eines Hohlraumes durch eine muldenartige Vertiefung 27 in
der ersten Kontaktfläche 13 vor.
Diese Vertiefung 27 dient zur Aufnahme des Klebstoffes 24 und
verhindert ein extensives Verdrängen
des im Kontaktierungsbereich 26 applizierten Kleb stoffes 24 beim
Gegeneinanderpressen der beiden Kontaktflächen 13, 15.
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Da
der Klebstoff 24 durch die Wandung der muldenartigen Vertiefung 27 auch
seitlich abgestützt wird,
erreicht man überdies
beim Kontaktierungsvorgang eine hohe Verdichtung des Klebstoffes,
was – vor
allem bei einem anisotropen Leitklebstoff – eine sehr hohe elektrische
Kontaktierungssicherheit zur Folge hat.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird durch die muldenartige
Vertiefung 27 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden
Kontaktflächen 13, 15 ein Hohlraum
definiert, der als Verdichtungsraum 28 für den darin
enthaltenen, elektrisch leitenden Klebstoff 24 dient.
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Im
kontaktierten Zustand der ersten und zweiten Kontaktflächen 13, 15 liegt
erfindungsgemäß ein die
muldenartige Vertiefung 27 umgrenzender ringförmiger Kontaktflächenabschnitt 29 direkt
oder unter Zwischenschaltung einer nur sehr dünnen Kleberschicht an der zweiten
Kontaktfläche 15 des Chips 3 an.
Dadurch wird eine ringförmige
Barriere um die von der zweiten Kontaktfläche 15 abgedeckte muldenartige
Vertiefung 27 herum gebildet, die den Verdichtungsraum 28 nach
außen
hin abschottet. Die eingeschlossene Klebstoffmenge bzw. die Menge der
eingeschlossenen leitenden Partikel wird dadurch reproduzierbar
definiert.
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Im
Bereich des ringförmigen
Kontaktflächenabschnittes 29 besitzt
die erste Kontaktfläche 13 zweckmäßigerweise
eine kupgenartige Querschnittskontur. Dadurch wird die Breite des
ringförmigen Kontaktflächenabschnittes 29 gering
gehalten, woraus eine hohe Flächenpressung
mit entsprechend hoher Kontaktsicherheit beim Kontaktieren der zweiten
Kontaktfläche 15 resultiert.
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Die
Querschnittsform der muldenartigen Vertiefung wird sich insbesondere
an der Querschnittsform des zugeordneten Kontaktierungshöckers 7 orientieren.
Eine längliche
Querschnittsform ist möglich. Bevorzugt
wird eine kreisförmige
Querschnittsform, wie sie exemplarisch in 4 gezeigt
ist.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
die Wandung der muldenartigen Vertiefung 27 ausgehend vom
Vertiefungsgrund zu den Randbereichen hin sanft ansteigt, wie dies
in der 2 zum Ausdruck kommt. Insgesamt kann die muldenartige
Vertiefung 27 einen kugelkappenförmigen Raum begrenzen.
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Das
Trägersubstrat 4 kann
neben der oben erwähnten
Bestückungsseite 5 eine
oder mehrere weitere Bestückungsseiten aufweisen.
Insbesondere kann eine auf der entgegengesetzten Seite liegende Bestückungsseite
vorgesehen sein. Diese beiden Bestückungsseiten können mittels
so genannter Durchkontaktierungen elektrisch verbunden sein, wobei
die 2 eine besonders zweckmäßige Platzierung einer solchen
Durchkontaktierung 30 in strichpunktierten Linien illustriert.
Diese Durchkontaktierung 30 durchdringt das Trägersubstrat 4,
wobei sie wenigstens einen Kontaktierungshöcker 7 in Höhenrichtung
durchsetzt. Sie trifft im zentralen Bereich der muldenartigen Vertiefung 27 auf
das die erste Kontaktfläche 13 bildende
Kontaktelement 11, mit dem sie elektrisch leitend verbunden
ist. Eine einstückige
Ausgestaltung ist möglich.
Bei Verwendung einer solchen Durchkontaktierung 30 kann – entsprechend
dem jeweiligen Schaltungs-Layout – unter Umständen auf
eine Leiterbahn 6 zur Kontaktierung der ersten Kontaktfläche 13 verzichtet
werden. Entsprechend kann dann auch die nicht benötigte Rampe 17 entfallen.