Способ сборки полупроводниковых кристаллов в микросборку

 

Использование: технология изготовления микросборок. Сущность изобретения: сборку из полупроводниковой пластины, адгезива и металлического носителя подрезают со стороны пластины на глубину 60-92% толщины адгезива. В качестве адгезива используют клей-расплав с температурой плавления 80 200°С. 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при сборке полупроводниковых кристаллов в микросборку. Целью изобретения является снижение трудоемкости. Сущность изобретения заключается в том, что на металлический носитель наносят слой адгезива толщиной 0,05-0,25 мм, формируют сборку из полупроводниковой пластины, адгезива и металлического носителя, надрезают сборку со стороны полупроводниковой пластины на глубину адгезива, равную 60-92% его толщины, при съеме каждого кристалла с носителя осуществляют разогрев соответствующего участка носителя до температуры, на 10-50^оС превышающей температуру плавления адгезива, прикладыванием нагретого стержня к носителю и приклеивают кристаллы на предварительно разогретую плату микросборки, при этом в качестве адгезива используют клей-расплав с температурой плавления 80-200^оС. В результате проведенных экспериментальных работ определены режимы монтажа кристаллов на клей-расплав. Результаты экспериментов представлены в таблице. Как видно из таблицы, для приклейки кристалла с минимальными размерами 0,4х0,4 мм необходима толщина клея на кристалле 0,03 мм. Однако точность изготовления носителя металлической пластины составляет 0,01 мм и точность настройки составляет 0,01 мм и точность настройки установок резки пластин на глубину реза 0,01 мм. Поэтому минимальная толщина клея, наносимая на носитель, при приклейке полупроводниковых пластин с кристаллами 0,4х0,4 мм составляет 0,05 мм. При уменьшении слоя клея при приклейке полупроводниковой пластины на металлический носитель до 0,04 мм возможны два варианта прорезания адгезивного состава при резке полупроводниковой пластины. Первый прорезание адгезивного состава на 0,02 мм на 50% В этом случае величина слоя клея на кристалле после съема составляет 0,02 мм и тогда не соблюдается требования о необходимости растекания клей из-под компонентов не менее чем стрех сторон и большее, чем 80 МПа, значение внутренних напряжений в кристаллах, приводящих к браку. Второй прорезание слоя клея-расплава на глубину 0,03 мм. В этом случае происходит прорезание носителя. Толщина слоя клея-расплава на кристалле при приклейке кристаллов размером 12 х 12 мм составляет 0,23 мм. При учете точности изготовления носителя металлической пластины и точности настройки установки резки пластин толщина слоя, наносимого на носитель клея-расплава, для этого размера кристалла составляет 0,25 мм. При увеличении толщины наносимого на носителе клея-расплава для кристаллов 12 х 12 мм до 0,26 увеличивается расход клея при тех же параметрах процесса. Прорезание адгезивного состава производится в пределах 60-92% При прорезании клея-расплава на 50% (см.таблицу) для кристаллов размером 0,4 х 0,4 мм, толщина клея-расплава при клейке кристалла недостаточна, так как значение внутренних механических напряжений достигает 80 МПа, что делает ненадежными кристаллы в процессе эксплуатации и растекание клея-расплава не соответствует требованиям. Ниже приведены примеры конкретного выполнения предлагаемого способа. Для выполнения способа используют следующее оборудование, детали и материалы: установка разделения пластин алмазным кругом 04ПП100 с доработкой для сквозной резки: установка ЭМ-225 с доработкой для сквозной резки; устройство для нанесения клея-расплава представляет собой сопло с подогревом; плитка электрическая бытовая ОСТ 14919-83Е; установка 10КУС-15007-устройство для съема кристаллов; металлические пластины из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и 40Х13; металлические пластины из дюралюминия Д-16; металлические пластины из меди М-1; адгезивные составы (клей-расплав РК-КР и ГИПК 25-14). В качестве носителя выбрана металлическая пластина в связи с необходимостью высокой теплопередачи при регулировании процесса съема кристаллов. Для выполнения способа были изготовлены носители металлические пластины плоские разнотолщинные с точностью 0,01 мм из стали марок 12Х18Н10Т, 40Х13, а также из дюралюминия Д-16, меди М-1. В качестве адгезионного состава выбран клей-расплав. Клей-расплав выбирали, исходя из диапазона температур эксплуатации прибора, микросборки (изделия), чтобы верхнее значение температуры эксплуатации изделий было ниже температуры размягчения клея-расплава и температуры сушки, применяемой в процессе изготовления изделия, на 10-20^оC. Второе требование, предъявляемое к клею-расплаву, это минимальное газовыделение в пределах температуры эксплуатации изделия, которое обеспечивает внутреннюю среду изделия после герметизации свободной от выделения из клея-расплава, которые могут повлиять на работоспособность компонентов и элементов, т.е. обеспечивает надежность изделия в процессе эксплуатации. Были опробованы клеи-расплавы РК-КР и ГИПК-25-14. Клей-расплав наносили на носитель металлическую плиту двумя способами: первый из устройства, которое имеет в своем составе сопло для прохождения клея-расплава с воздухом и нагревателя, который нагревал сопло, емкость с клеем-расплавом, воздух. Под давлением воздуха наносили клей-расплав толщиной 0,05-0,25 мм с равнотолщинностью ±0,01 мм; второй на носитель металлическую пластину, расположенную на плитке, наносили клей-расплав в количестве, заведомо большем, чем необходимо для проведения процессов. После расплавления клея-расплава толщину клея-расплава доводили до необходимого значения путем снятия излишков клея с точностью ±0,01 мм, а также предварительно расплавленный клей-расплав наносили на разогретый носитель. Затем на клей устанавливали полупроводниковую пластину так, чтобы толщина адгезивного состава между носителем и полупроводниковой пластиной была одинаковой с точностью ±0,01 мм. После остывания клея-расплава производили сквозную резку полупроводниковой пластины. Установку дисковой резки настраивали на определенную глубину реза, так чтобы можно было прорезать полупроводниковую пластину и не касаться металлической пластины на 60-92% адгезивного состава. Это достигается тем, что носители металлические пластины выполнены плоскими равнотолщинными с точностью до 0,01 мм и при настройке установки на определенную глубину реза нет необходимости перестраивать установку на каждую пластину-носитель, так как при выполнении носителя с указанной выше точностью и достаточной толщины адгезивного состава полупроводниковые пластины будут разделяться на кристаллы без дополнительной настройки и без касания металлического носителя; в зависимости от диаметра полупроводниковой пластины толщина носителя меняется от 0,05 до 2,5 мм. Для съема кристаллов был использован нагревательный столик установки 10КУС-15-007. Установка 10КУС-15-007 имеет блок регулировки температуры (БРТ), позволяющий точно задать температуру адгезивного состава при съеме кристаллов. Температуру нагревательного столика регулируют так, чтобы можно было избежать расплывания кристаллов в процессе съема и адгезионный состав расплавлялся на 8-40% толщины со стороны носителя. Адгезивный состав в этом случае достаточно размягчен, чтобы снимать кристаллы, но не достаточно расплавлен, чтобы кристаллы расплывались. Регулировка производится за счет высокой теплопередачи носителя металлической пластины. Кристаллы, снятые с пластины, устанавливаются в изделия с помощью клея-расплава, находящегося на кристалле. В этом случае отпадает необходимость очистки кристалла от адгезивного слоя. Оставшийся слой может использоваться еще раз. Кристаллы устанавливают на разогретое до температуры на 10-20^оС выше температуры плавления клея-расплава изделие либо на "холодное" изделие. Затем изделие нагревают до температуры плавления клея-расплава для создания соединения между изделием и клеем-расплавом. Возможен другой способ съема кристаллов, когда с нерабочей стороны к носителю прикладывается разогретый до определенной температуры, превышающей температуру плавления на 10-50^оС, стержень, жестко соединенный с оптической системой, и при наведении перекрестия оптической системы на кристалл стержень нагревает адгезивный состав под кристаллом. Кристалл захватывается присоской и снимается с носителя. В данном случае также производится регулирование температуры нагрева адгезивного состава во избежание расплавления кристаллов. Причем прорезание адгезивного состава на определенную глубину позволяет осуществлять съем кристаллов в момент расплавления адгезивного состава, прилегающего к носителю, и избежать расплывания кристаллов. Возможен импульсный нагрев стержня до температуры, на 30-80^оС превышающей температуру плавления клея, совмещенного с оптической системой. Длительность импульса 0,01-3 с. При съеме к кристаллу прикладывается усилие вверх вакуумным присосом и затем производится импульсный нагрев адгезивного состава через стержень производится съем кристалла. Использование предлагаемого способа позволит: производить двукратное использование адгезивного состава для разделения полупроводниковых пластин на кристаллы и для приклейки кристаллов в микросборки; использовать жесткие носители, которые практически в данное время не используются, для разделения полупроводниковых пластин на кристаллы, причем использовать их многократно, что снижает расход носителя; производить контроль электрических параметров разделенных кристаллов и монтировать в микросборки проверенные кристаллы; сэкономить материалы за счет отсутствия операции нанесения клея в микросборки и фактически полного использования адгезивного состава, так как остатки адгезивного состава на носителе позволяет повторно их использовать при разделении полупроводниковых пластин на кристаллы. Применение клея-расплава при приклейке кристаллов позволит осуществлять ремонт микросборок расправлением клея под кристаллом и заменой кристалла.

Формула изобретения

СПОСОБ СБОРКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ В МИКРОСБОРКУ, включающий нанесение термопластичного адгезива на металлический носитель, формирование сборки из полупроводниковой пластины, адгезива и металлического носителя, надрез сборки со стороны полупроводниковой пластины для разделения на полупроводниковые кристаллы, съем кристаллов с носителя и приклеивание кристаллов на предварительно разогретую плату микросборки, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, адгезив наносят слоем толщиной 0,05 0,25 мм, надрез сборки осуществляют на глубину адгезива, равную 60 92% его толщины при съеме каждого кристалла осуществляют разогрев соответствующего участка носителя до температуры на 10 50^oС, превышающей температуру плавления адгезива прикладыванием нагретого стержня к носителю, при этом в качестве адгезива используют клей-расплав с температурой плавления 80 - 200^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---