DE19931113A1 - Verfahren zum Aufbringen von Verbindungsmaterialien für eine Verbindung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat, Verfahren zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat sowie Verwendung eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Verbindungsmaterialien für eine Verbindung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat, wobei für die elektrische Verbindung ein elektrisch leitendes Material und für die mechanische Verbindung von Substrat und Mikrochip ein Füllmaterial auf den Mikrochip und/oder das Substrat aufgebracht werden. Es ist vorgesehen, daß das elektrisch leitende Material (3) und/oder das Füllmaterial (5) mittels zumindest eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes (9) nacheinander oder gleichzeitig auf das Substrat (6) und/oder den Mikrochip (1) aufgespritzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Verbindungsmaterialien für eine Verbindung zwi­ schen einem Mikrochip und einem Substrat, ein Ver­ fahren zum Herstellen einer elektrischen und mecha­ nischen Verbindung zwischen einem Mikrochip und ei­ nem Substrat sowie die Verwendung eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes.

Derartige Verfahren zum Aufbringen von Verbindungs­ materialien für eine Verbindung zwischen einem Mi­ krochip und einem Substrat beziehungsweise die Her­ stellung einer derartigen Verbindung zwischen Substrat und Mikrochip sind bekannt. Die Herstel­ lung dieser sogenannten Flip-Chip-Verbindung (FC) beziehungsweise das Aufbringen der Verbindungsmate­ rialien für diese Flip-Chip-Verbindung erfolgt nach dem Stand der Technik nach einer Reihe von inkonsi­ stenten Verfahrensschritten, insbesondere deshalb, da bei derartigen Flip-Chip-Verbindungen in den meisten Fällen sowohl eine mechanische Verbindung als auch eine elektrische Verbindung zwischen Substrat und Mikrochip hergestellt werden muß. Für die elektrische Verbindung weisen Substrat und/oder Mikrochip elektrische Kontaktierstellen auf, die für Ihre spätere Verbindung miteinander mit elek­ trisch leitenden Verbindungsmaterialien versehen werden müssen. Hierzu sind insbesondere metallische Lote bekannt, die nach dem Stand der Technik galva­ nisch auf die elektrischen Kontaktierstellen aufge­ bracht werden. Es ist jedoch auch bekannt, die me­ tallischen Lote in Form von Lotpasten mittels Scha­ blonendruck auf die Kontaktierstellen aufzubringen. Danach ist es erforderlich, daß die mit Lotpasten beschichteten Substrate beziehungsweise Mikrochips in einem sogenannten Reflow-Prozeß geschmolzen wer­ den müssen. Nach Erstarren des Lotes werden Substrat und Mikrochip sandwichartig aufeinanderge­ schichtet, wobei darauf geachtet wird, daß die zu verbindenden elektrischen Kontaktierstellen einan­ der zugewandt sind. Der Chip muß also lagerichtig auf das Substrat aufgelegt werden. Danach muß das Paket aus Substrat und Mikrochip erneut erhitzt werden, so daß das metallische Lot wieder flüssig wird, um letztlich die elektrische Verbindung her­ zustellen. In manchen Fällen genügt diese elektri­ sche Verbindung auch gleichzeitig als mechanische Verbindung. Unterschiedliche Längenausdehnungskoef­ fizienten von Substrat und Mikrochip bewirken je­ doch bei Temperaturwechseln minimale Bewegungen, die die Flip-Chip-Verbindungen zerstören können. Aus diesem Grund bringt man zwischen Mikrochip und Substrat nach dem Löten ein auch als Underfiller bezeichnetes Füllmaterial ein, das Substrat und Chip fest miteinander verbindet und so die tempera­ turbedingten Bewegungen unterbindet. Ein Problem besteht in vielen Fällen, insbesondere dann, wenn sehr viele elektrische Verbindungen vorgesehen sind, darin, daß durch den geringen Spalt zwischen Mikrochip und Substrat sich der Underfiller schlecht einbringen läßt. Außerdem ist nicht ge­ währleistet, daß der Underfiller vollständig unter den Mikrochip fließt, wodurch eine gute chemische Verbindung nicht gewährleistet ist. Ist das Paket aus Substrat und Mikrochip verbunden, läßt es sich außerdem nur mit aufwendigen Meßverfahren prüfen, ob der Unterfiller vollständig unter den Mikrochip geflossen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen von Verbindungsmaterialien und ein Ver­ fahren zum Herstellen einer elektrischen und mecha­ nischen Verbindung zwischen einem Mikrochip und ei­ nem Substrat anzugeben, die die vorstehend aufge­ führten Nachteile nicht aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die im Anspruch 1 genannten Merkmale zeigt. Das Verfahren dient zum Aufbringen von Verbindungsmate­ rialien für eine Verbindung zwischen einem Mikro­ chip und einem Substrat, wobei für die elektrische Verbindung ein elektrisch leitendes Material und für die mechanische Verbindung von Substrat und Mi­ krochip ein Füllmaterial auf den Mikrochip und/oder das Substrat aufgebracht werden. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß das elektrisch leitende Material und/oder das Füllmate­ rial mittels zumindest eines nach dem Tintendruck­ prinzip arbeitenden Druckkopfes nacheinander oder gleichzeitig auf das Substrat und/oder den Mikro­ chip aufgespritzt werden. Mittels eines derartigen Druckkopfes lassen sich die Verbindungsmaterialien positionsgenau an beliebigen und vorgegebenen Posi­ tionen aufspritzen. Vorgegebene Positionen sind die elektrischen Kontaktierpunkte, die an Substrat und/oder Mikrochip vorliegen, und die mit dem elek­ trisch leitenden Material später zu verbinden sind. Gegenüber dem galvanischen Auftragen der elektrisch leitenden Materialien, wie dies im Stand der Tech­ nik vorgesehen ist, ergibt sich beim erfindungsge­ mäßen Verfahren der Vorteil, daß das elektrisch leitende Material wesentlich schneller aufgebracht werden kann. Dadurch, daß die Verbindungsmateriali­ en in flüssiger Phase aufgespritzt werden, erübrigt sich gegebenenfalls ein Erwärmen durch einen Re­ flow-Prozeß des Substrats und/oder des Mikrochips, wenn diese Bauteile noch nicht miteinander verbun­ den sind. Dieser Reflow-Prozeß ist beim Stand der Technik unbedingt notwendig, wenn das elektrisch leitende Material mittels Schablonendruck aufge­ bracht wird, da es zunächst als Paste, beispiels­ weise metallisches Lot umfassende Paste, vorliegt.

Da erfindungsgemäß auch das Füllmaterial auf das Substrat und/oder den Mikrochip aufgebracht werden kann, entfällt beim erfindungsgemäßen Verfahren das nachträgliche Einspritzen von Füllmaterial zwischen das Substrat und den Mikrochip. Überdies wird ver­ mieden, daß das Füllmaterial nicht vollständig un­ ter den Mikrochip fließt. Insgesamt ergeben sich also wenige Verfahrensschritte, so daß die Verbin­ dung schnell hergestellt werden kann.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die flüssigen Verbindungsmaterialien trop­ fenförmig aus dem Druckkopf ausgespritzt werden. Mittels der Tropfen kann somit eine genaue Positio­ nierung der Verbindungsmaterialien auf dem Substrat und/oder dem Mikrochip erfolgen. Dennoch ist es möglich, an eine Position mehrere Tropfen aufzu­ spritzen, so daß ein größeres Materialdepot gebil­ det werden kann. Außerdem können mehrere Tropfen nebeneinander aufgebracht werden, um eine größere Fläche mit dem Material versehen zu können. Dabei können die Tropfen auch bereichsweise überlappend aufgespritzt werden.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als elektrisch leitendes Material metallisches Lot und als Füllmaterial ein Glas verwendet, wobei das Lot und Glas heiß und flüssig zum Aufspritzen vorliegen, wobei insbesondere Gläser und Lote ver­ wendet werden, die einen niedrigen Schmelzpunkt be­ sitzen.

Wird metallisches Lot verwendet, ist vorzugsweise vorgesehen, daß mittels des Druckkopfes auch flüs­ sige Hilfsstoffe, beispielsweise Lotflußmittel, für die Verbindung mit dem Druckkopf auf das Substrat und/oder den Mikrochip mit aufgespritzt werden. Da­ durch ergibt sich eine qualitativ hochwertige elek­ trische Verbindung zwischen Substrat und Mikrochip.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden ein oder mehrere Druckköpfe für das Aus­ spritzen der Verbindungsmaterialien verwendet. Wird lediglich ein Druckkopf verwendet, weist dieser vorzugsweise mehrere Ausspritzöffnungen auf, wobei vorgesehen sein kann, daß aus jeder Ausspritzöff­ nung ein Verbindungsmaterial ausspritzbar ist. Wer­ den mehrere Druckköpfe verwendet, kann aus jedem Druckkopf ein Verbindungsmaterial ausgespritzt wer­ den.

Die Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zum Her­ stellen einer elektrischen und mechanischen Verbin­ dung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat gelöst, das die im Anspruch 5 angegebenen Schritte umfaßt. Zunächst werden die Verbindungsmaterialien, also das elektrisch leitende und das mechanische Verbindungsmaterial, auf das Substrat und/oder den Mikrochip aufgebracht, wobei die Verbindungsmate­ rialien flüssig vorliegen, so daß sie mittels eines nach dem Tintendruckprinzips arbeitenden Druckkop­ fes aufgebracht werden. Anschließend - insbesondere nach dem Erstarren der aufgebrachten Verbindungsma­ terialien - erfolgt ein lagerichtiges Aufeinanderle­ gen von Substrat und Mikrochip, wobei die elektri­ schen Kontaktierflächen des Mikrochips und/oder des Substrats mit dem leitenden Verbindungsmaterial versehen sind und die jeweiligen Kontaktierflächen des Substrats und des Mikrochips einander zugewandt liegen. Anschließend erfolgt ein Erwärmen des auf­ einanderliegenden Pakets aus Mikrochip und Substrat, so daß die elektrischen und mechanischen Verbindungsmaterialien wieder flüssig werden. Beim Abkühlen, also wenn die Materialien erstarren, sind Mikrochip und Substrat fest miteinander verbunden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Her­ stellen einer elektrischen und mechanischen Verbin­ dung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat ist es möglich, eine preiswerte, schnelle und zu­ verlässige Flip-Chip-Verbindung herzustellen. Ins­ besondere dadurch, daß die Verbindungsmaterialien mit einem nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopf aufgebracht werden, lassen sich diese Vorteile erreichen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß als elektrisch leitendes Verbindungsmate­ rial ein metallisches Lot verwendet wird, welches beim Ausspritzen heiß und flüssig vorliegt.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, bei dem für die mechanische Verbin­ dung Materialien verwendet werden, die eine adhäsi­ ve Wirkung an den angrenzenden Oberflächen des Substrats und des Mikrochips entfalten, wenn sich ihr Aggregatszustand von flüssig nach fest ändert. Es muß also nicht gewartet werden, bis - die sonst üblichen - Klebungen zwischen Substrat und Mikrochip ausgehärtet sind.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß als Verbindungsmaterial für die mechani­ sche Verbindung Glas verwendet wird, das vorzugs­ weise einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt. Beim Erstarren beziehungsweise Abkühlen des Glases wird somit die mechanische Verbindung hergestellt, die dauerhaft ist und die eingangs erwähnten mechani­ schen Bewegungen zwischen Substrat und Mikrochip im wesentlichen unterbindet.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, daß mehrere Mikrochips in Form eines Wafers vorlie­ gen, wobei jeder Mikrochip dieses Wafers mit den Verbindungsmaterialien versehen wird, so daß an­ schließend auf jeden Mikrochip ein Substrat aufge­ bracht und anschließend befestigt werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, daß auch auf dem Substrat Verbindungsmaterialien angebracht werden, bevor dieses mit dem Wafer verbunden wird. Nach er­ folgter Verbindung von Wafer und Substrat können die Wafer in Mikrochipgröße geschnitten werden.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Druckkopf mehrere, vorzugsweise mit un­ terschiedlich großem Querschnitt, Ausspritzöffnun­ gen aufweist, aus denen die Verbindungsmaterialien auf das Substrat und/oder den Mikrochip gespritzt werden. So können beispielsweise für die mechani­ schen Verbindungsmaterialien größere Düsenquer­ schnitte beziehungsweise Auslaßquerschnitte verwen­ det werden, um großflächige Verbindungsstellen ein­ fach und schnell zu schaffen.

Gelöst wird die Aufgabe auch mit einem nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopf, der zu­ mindest eine Mediumkammer mit einer auslenkbaren Membran aufweist, die mittels eines Aktors auslenk­ bar ist, wobei der Aktor von der Membran thermisch entkoppelt ist, und wobei in der Mediumkammer ein Verbindungsmaterial in heißer flüssiger Phase vor­ liegt, das auf ein Substrat und/oder ein Mikrochip aus der Mediumkammer ausgespritzt wird. Dadurch, daß der Aktor von der Membran thermisch entkoppelt ist, haben die in der Mediumkammer vorliegenden heißen Verbindungsmaterialien keinen Einfluß auf die Funktion des Aktors, da die Wärme an der Mem­ bran nicht zu dem Aktor geleitet werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Aktor ein piezoelektrische Element ist, das elektrisch angesteuert wird, um die Membran auszulenken. Mit einem derartigen Druckkopf lassen sich insbesondere die vorstehend beschriebenen Verfahren zum Aufbrin­ gen von Verbindungsmaterialien für eine Flip-Chip- Verbindung und zum Herstellen einer Flip-Chip- Verbindung durchführen.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 stark vereinfacht einen Mikrochip, auf dessen Oberfläche Verbindungsmaterialien aufgespritzt sind,

Fig. 2 den Mikrochip nach Fig. 1, wobei dieser mit einem Substrat verbunden ist, und

Fig. 3 einen nach dem Tintendruckprinzip arbei­ tenden Druckkopf.

Im folgenden wird rein beispielhaft die Herstellung einer Flip-Chip-Verbindung an einem Substrat und ei­ nem Mikrochip beschrieben. Selbstverständlich kön­ nen die erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise die erfindungsgemäße Verwendung eines nach dem Tin­ tendruckzprinzip arbeitenden Druckkopfes auch für beliebige andere temperaturbeständige Verbindungen von verschiedenen Bauelementen verwendet werden. Im folgenden wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem Material des Substrats und des Mikrochips um Materialien handelt, die unterschiedliche Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten besitzen, so daß die Verwen­ dung von Füllmaterial für die mechanische Verbin­ dung notwendig erscheint. Liegen die Temperaturaus­ dehnungskoeffizienten beider Materialien jedoch sehr nah beieinander beziehungsweise sind gleich, kann gegebenenfalls auf das Füllmaterial verzichtet werden, so daß die elektrische Verbindung gleich­ zeitig auch die mechanische Verbindung für Substrat und Mikrochip bildet.

Fig. 1 zeigt stark vereinfacht einen Mikrochip 1, der hier nicht dargestellte mikroelektronische und/oder mikromechanische Bauelemente beziehungs­ weise Strukturen umfassen kann. Von dem Mikrochip 1 ist in Fig. 1 eine Seite 4 dargestellt, die elek­ trische Kontaktierflächen 2 aufweist. Die elektri­ schen Kontaktierflächen 2 dienen dazu, die elektri­ schen Anschlüsse der mikroelektronischen Schaltung beziehungsweise der mikromechanischen Struktur her­ auszuführen. Die elektrischen Kontaktierflächen 2 sind mit einem elektrisch leitenden Verbindungsma­ terial 3 versehen, das ein Materialdepot bildet. Das Materialdepot beziehungsweise das elektrisch leitende Verbindungsmaterial 3 ist in bevorzugter Ausführung metallisches Lot, das auf den Kontak­ tierflächen 2 ein höckerförmiges Lotdepot bildet.

Die freien Flächen der Seite 4, die die Kontaktier­ stellen 2 aufweist, des Mikrochips 1 sind im we­ sentlichen vollständig mit einem Füllmaterial 5 versehen, welches für eine mechanische Verbindung mit einem in Fig. 2 dargestellten Substrat 6 dient. Das Füllmaterial 5 ist ebenfalls tropfenför­ mig auf die Seite 4 aufgebracht, wobei vorgesehen sein kann, daß mehrere Tropfen ineinandergelaufen sind oder sich zumindest bereichsweise überdecken. Die Anordnung des Füllmaterials 5 und der elektri­ schen Kontaktierflächen 2 ist im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 viereckig, insbesondere quadratisch, gewählt. Selbstverständlich ist jede andere Anordnung denkbar, wenn die elektrischen An­ schlüsse der mikroelektronischen Schaltung oder der mikromechanischen Struktur dies erfordern.

Der mit dem elektrisch leitenden Verbindungsmateri­ al 3 und dem Füllmaterial 5 versehene Mikrochip wird für die Verbindung mit dem Substrat 6 zur Her­ stellung einer sogenannten Flip-Chip-Verbindung kopfüber auf das Substrat 6 lagerichtig derart auf­ gelegt, daß die elektrischen Kontaktierflächen 2 mit ihrem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial 3 positionsgenau, also lagerichtig, auf an dem Substrat 6 vorliegenden Gegenkontaktierflächen 8 aufliegen. Danach wird das aus Mikrochip 1 und Substrat 6 gebildete Paket 7 einem an sich bekann­ ten Reflow-Prozeß zugeführt, bei dem insbesondere das elektrisch leitende Verbindungsmaterial 3 und das Füllmaterial 5 über die Temperaturgrenze er­ wärmt werden, ab der sie flüssig werden. Anschlie­ ßendes Abkühlen des Pakets 7 führt dazu, daß das elektrisch leitende Verbindungsmaterial 3 und das Füllmaterial 5 erstarren, so daß einerseits elek­ trisch leitende Verbindungen zwischen den elektri­ schen Kontaktierflächen 2 und den am Substrat 6 vorgesehenen Gegenkontaktierflächen 8 entstehen, und andererseits das Füllmaterial 5 mit der Qber­ fläche des Mikrochips 1 und des Substrats 6 eine mechanische Verbindung herstellt, so daß Mikrochip 1 und Substrat 6 mechanisch fest miteinander ver­ bunden sind.

Für das Füllmaterial 5, also das mechanische Ver­ bindungsmaterial, werden insbesondere Materialien verwendet, die eine adhäsive Wirkung an den angren­ zenden Oberflächen des Substrats 6 und des Mikro­ chips 1 entfalten, wenn sich ihr Aggregatszustand von flüssig nach fest ändert, also bei einem Abküh­ len nach dem vorstehend erwähnten Reflow-Prozeß. Insbesondere werden hierfür Gläser verwendet, die vorzugsweise einen niedrigen Schmelzpunkt besitzen.

Selbstverständlich kann die vorstehend bestehende Flip-Chip-Verbindung auch dann hergestellt werden, wenn mehrere Mikrochips 1 auf einem sogenannten Wa­ fer zusammengefaßt vorliegen. Es kann dann ein eine Seite des Wafers abdeckendes Substrat mittels dem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial 3 und dem Füllmaterial 5 auf dem Wafer lagerichtig befestigt werden, wobei durch den anschließenden Reflow- Prozeß die einzelnen Verbindungen fertiggestellt werden. Durch einen anschließenden Trennvorgang werden dann die einzelnen Mikrochips mit ihrem zu­ gehörigen Substrat voneinander getrennt.

Es kann natürlich auch vorgesehen sein, daß jedem auf dem Wafer vorliegenden Mikrochip ein einzelnes Substrat zugeordnet wird und auf dem Mikrochip 1 mittels der Flip-Chip-Verbindung befestigt werden kann.

Das elektrisch leitende Verbindungsmaterial 3 und das Füllmaterial 5 werden auf das Substrat 6 und/oder den Mikrochip 1 mit einem nach dem Tinten­ druckprinzip arbeitenden Druckkopf 9 aufgebracht, der in Fig. 3 dargestellt ist. Der Druckkopf um­ faßt eine Mediumkammer 10, in der das elektrisch leitende Verbindungsmaterial 3 oder das Füllmateri­ al 5 vorliegt. Werden beide Materialien mittels ei­ nes Druckkopfes 9 auf das Substrat 6 oder den Mi­ krochip 1 aufgebracht, weist der Druckkopf 9 vor­ zugsweise zumindest zwei Mediumkammern 10 auf, die voneinander getrennt sind, oder aber es werden zwei Druckköpfe 9 verwendet.

Die Mediumkammer 10 weist eine Ausspritzöffnung 11 auf, aus der das Verbindungsmaterial 3 oder 5 auf die Oberfläche der Seite 4 des Mikrochips 1 und/oder des Substrats 6 ausgespritzt wird. Hierzu ist vorgesehen, daß eine Wandung der Medium­ kammer bildende Membran 12 ausgelenkt wird, so daß das Verbindungsmaterial 3 oder 5 tropfenförmig aus der Ausspritzöffnung 11 heraustritt. Für die Aus­ lenkung der Membran 12 weist der Druckkopf 9 einen Aktor 13 auf, der insbesondere als piezoelektri­ sches Element ausgebildet ist und für seine elek­ trische Ansteuerung zwei Kontaktierflächen auf­ weist, wobei lediglich die Kontaktierfläche 14 in Fig. 3 ersichtlich ist. Durch die elektrische An­ steuerung des Aktors 13 ändert dieser seine Länge, so daß die Membran 12 entweder in Richtung zum Bo­ den 16 der Mediumkammer bewegt oder vom Boden 16 entfernt wird, wobei die Membran 12 dabei gewölbt ausgelenkt wird. Werden heiße Verbindungsmateriali­ en 3 oder 5 aus der Mediumkammer 10 ausgespritzt, so weist der Aktor 13 ein Wärmesperrelement 17 auf, welches einen Wärmeübergangswiderstand zwischen Membran 12 und Aktor 13 bildet. Dadurch wird ge­ währleistet, daß die piezoelektrisch aktiven Teile des Aktors 13 unterhalb der piezoelektrischen Cu­ rie-Temperatur liegen, so daß gewährleistet ist, daß der Aktor 13 optimal arbeitet, also seine Län­ genänderung in Abhängigkeit der angelegten elektri­ schen Spannung konstant bleibt, wodurch aus der Ausspritzöffnung 11 konstante Tropfenvolumen aus­ bringbar sind.

Es ist ersichtlich, daß der Aktor 13 innerhalb ei­ nes Gehäuses 18 des Druckkopfes 9 gehalten ist, und zwar mit seinem Ende, welches die Kontaktflächen 14 aufweist.

Der Druckkopf 9 weist vorzugsweise eine Heizein­ richtung 19 auf, so daß das in der Mediumkammer 10 vorliegende Verbindungsmaterial 3 oder 5 auf ent­ sprechender Temperatur gehalten werden kann, bei der es flüssig vorliegt. Es kann jedoch auch vorge­ sehen sein, daß das Verbindungsmaterial bereits heiß und flüssig in die Mediumkammer 10 eingebracht wird, wodurch gegebenenfalls auf die Heizeinrich­ tung 19 verzichtet werden kann.

Je nach Ansteuerung des Aktors 13 können einzelne Tropfen oder aber innerhalb kurzer Zeit eine große Tropfenanzahl aus der Ausspritzöffnung 11 ausge­ bracht werden. Beispielsweise kann hierzu eine im­ pulsartige elektrische Ansteuerung des Aktors 13 vorgesehen sein. Um eine optimale Betriebstempera­ tur für den Aktor 13 gewährleisten zu können, kann auch vorgesehen sein, daß durch eine Gehäuseöffnung 20 ein Kühlmedium in das Gehäuseinnere einbringbar ist, welches den Aktor 13 umströmt, so daß es an einer in der Nähe der Ausspritzöffnung 11 liegenden Gehäuseöffnung 21 wieder austritt.

In Fig. 3 ist noch ersichtlich, daß an der der Me­ diumkammer 10 abgewandten Seite der Membran 12 Tem­ peratursensoren 22 anordenbar sind, die die in der Mediumkammer 10 vorherrschende Temperatur der Ver­ bindungsmaterialien detektieren, so daß gegebenen­ falls die Heizeinrichtung 19 entsprechend angesteu­ ert, das heißt ein- oder ausgeschaltet werden kann.

Werden mehrere Druckköpfe 9 verwendet, kann vorge­ sehen sein, daß die Ausspritzöffnungen 11 der Druckköpfe 9 unterschiedlich große Öffnungsquer­ schnitte aufweisen, so daß unterschiedliche Trop­ fengrößen ausbringbar sind. Wird nur ein Druckkopf mit mehreren Mediumkammern 10 verwendet, können selbstverständlich die Ausspritzöffnungen unter­ schiedliche Querschnittsgrößen aufweisen.

Claims (12)

1. Verfahren zum Aufbringen von Verbindungsmateria­ lien für eine Verbindung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat, wobei für die elektrische Ver­ bindung ein elektrisch leitendes Material und für die mechanische Verbindung von Substrat und Mikro­ chip ein Füllmaterial auf den Mikrochip und/oder das Substrat aufgebracht werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elektrisch leitende Material (3) und/oder das Füllmaterial (5) mittels zumindest ei­ nes nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druck­ kopfes (9) nacheinander oder gleichzeitig auf das Substrat (6) und/oder den Mikrochip (1) aufge­ spritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die flüssigen Verbindungsmaterialien (3, 5) tropfenförmig aus dem Druckkopf (9) ausgespritzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß flüssige Hilfsstoffe, beispiels­ weise Lotflußmittel, für die Verbindung mit dem Druckkopf (9) auf das Substrat (6) und/oder den Mi­ krochip (1) mit aufgespritzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Druckköpfe (9) für das Ausspritzen der Verbindungs­ materialien (3, 5) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitendes Verbindungsmaterial (3) metallisches Lot und als Füllmaterial (5) ein Glas verwendet wird, wobei das metallische Lot und Glas heiß und flüssig zum Ausspritzen vorliegen.

6. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen einem Mikrochip und einem Substrat, mit folgenden Schritten:

• - Aufbringen von elektrisch leitendem Verbindungs­ material (3) und eine mechanische Verbindung er­ möglichendem Verbindungsmaterial (5) auf den Mi­ krochip (1) und/oder das Substrat (6) mittels eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes (9),
• - lagerichtiges Aufeinanderlegen von Substrat (6) und Mikrochip (1), wobei die elektrischen Kon­ taktierflächen (2) des Mikrochips (1) und die elektrischen Gegenkontaktierflächen (8) des Substrats (6) mit dem elektrisch leitenden Ver­ bindungsmaterial (3, 5) versehen sind, und die jeweiligen Kontaktierflächen (2) und Gegenkon­ taktierflächen (8) des Mikrochips (1) und des Substrats (6) einander zugewandt liegen, und
• - anschließendes Erwärmen des aufeinanderliegenden Pakets (7) aus Mikrochip (1) und Substrat (6), so daß die elektrischen und mechanischen Verbin­ dungsmaterialien (3, 5) wieder flüssig werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß als elektrisch leitendes Verbindungsmate­ rial (3) ein metallisches Lot verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß für die mechanische Ver­ bindung Verbindungsmaterialien (5) verwendet wer­ den, die eine adhäsive Wirkung an den angrenzenden Oberflächen des Substrats (6) und des Mikrochips (1) entfalten, wenn sich ihr Aggregatszustand von flüssig nach fest ändert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmaterial (5) für die mechanische Verbindung Glas verwendet wird, das vorzugsweise einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß mehrere Mikrochips (1) in Form eines Wafers vorliegen, wobei jeder Mikrochip (1) mit einem Substrat (6) verbunden wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkopf (9) meh­ rere, vorzugsweise mit unterschiedlich großem Quer­ schnitt, Ausspritzöffnungen (11) aufweist, aus de­ nen die Verbindungsmaterialien (3, 5) auf das Substrat (6) und/oder den Mikrochip (1) gespritzt werden.

12. Verwendung eines nach dem Tintendruckprinzip arbeitenden Druckkopfes (9), der zumindest eine Me­ diumkammer (10) mit einer auslenkbaren Membran (12) aufweist, die mittels eines Aktors (13) auslenkbar ist, wobei der Aktor (13) von der Membran (12) thermisch entkoppelt ist und wobei in der Medium­ kammer (10) ein Verbindungsmaterial (3, 5) in heißer flüssiger Phase vorliegt, das auf ein Substrat (6) und/oder einen Mikrochip (1) aufgebracht wird.