DD221601A1 - Verfahren zum herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter schaltkreise - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit engtolerierter Lage der inneren Anschluesse der metallischen Traegerstruktur. Ziel ist, die automatische Bondbarkeit zu verbessern und damit die Ausbeute zu erhoehen. Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit engtolerierter Lage der inneren Anschluesse anzugeben. Erfindungsgemaess ist die Aufgabe dadurch geloest, dass eine Traegerstruktur verwendet wird, deren innere Anschluesse mit dem Chiptraeger verbunden sind. Die inneren Anschluesse und die Haltestege des Chiptraegers werden ueber ein elektrisch isolierendes Material mit einem metallischen Rahmen in der Naehe des Kontaktierbereiches fest miteinander verbunden. Anschliessend werden die inneren Anschluesse untereinander und vom Chiptraeger getrennt. Schliesslich wird der integrierte Schaltkreis in bekannter Weise fertiggestellt. Als isolierendes Material wird vorteilhaft ein Glaslot oder ein hochschmelzender organischer Isolierstoff verwendet.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit engtolerierter Lage der inneren Anschlüsse der metallischen Trägerstruktur, so daß diese für eine automatische Drahtbondung geeignet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Montageprozeß von Halbleiterbauelementen werden metallische Trägerstrukturen verwendet, wobei mehrere gleichartige Strukturen nebeneinander in Streifenform angeordnet sind, die Trägerstreifen genannt werden. Im Zentrum jeder Trägerstruktur ist das Halbleiterchip auf einem Chipträger befestigt, mittels Mikrodrähten mit den umliegenden inneren Anschlüssen der Trägerstruktur verbunden (Drahtbondung), und schließlich wird dieser Aufbau mit Kunststoff verkappt. Die Drahtbondung erfolgt automatisch, wobei die inneren Anschlüsse als in ihrer Sollage befindlich angenommen werden. Nach Justage der einzelnen Trägerstruktur werden durch den Automaten ohne weitere Justage die Drahtkontakte auf die inneren Anschlüsse der Trägerstrukturen gebondet. Belastungen der Trägerstruktur, beispielsweise durch technologische Prozesse oder Transportvorgänge, führen zu Auswanderungen der inneren Anschlüsse aus ihrer Sollage; die Folgen sind Fehlkontaktierungen bei der automatischen Drahtbondung. Es ist bekannt und naheliegend, die inneren Anschlüsse um Herstellungstoleranzen und einen Teil der möglichen Auswanderung aus der Sollage breiter auszuführen. Das hat zur Folge, daß die Anzahl der inneren Anschlüsse, die entlang der Chipträgerperipherie angeordnet werden können, sich verringert. Ein weiterer Mangel besteht darin, daß beim Verkappen durch den unter Druck einströmenden Kunststoff die inneren Anschlüsse sich verwerfen, so daß es zu Kurzschlüssen kommen kann.

Es ist ein 40poliger metallischer Trägerstreifen bekannt (Titelblattfoto der Zeitschrift Semiconductor International, April 1980), dessen längste innere Anschlüsse einschließlich der Chipträgerhaltestege jeweils mittels eines aufgeklebten Kunststoffstreifens stabilisiert sind. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen in der relativ hohen Flexibilität der Folie und damit ungenügenden Stabilisierung zudem nur eines Teiles der Anschlüsse sowie in dem hohen Preis der Folie wegen ihrer erforderlichen Temperaturbeständigkeit.

Es ist weiterhin eine stabilisierende Anordnung an einem metallischen Trägerstreifen bekannt (DE-PS 2230863; H 01 L-23/08), die aus einer ebenen Grundplatte aus Glas oder Keramik mit aufrechter Umfassungswand besteht. In der Grundplatte ist das Halbleiterchip eingelassen und in der Umfassungswand sind die inneren Anschlüsse eingeschmolzen. Diese Anordnung ist mit Kunststoff verkappt. Nachteilig ist, daß der Isolierkörper aus Glas oder Keramik den Kunststoff körper wegen seiner flächigen Gestaltung in zwei Halbschalen aufteilt, dienuranden Rändern verbunden sind, daß wegen des wesentlich anderen thermischen Ausdehnungsverhaltens von Glas und Kunststoff mechanische Spannungen entstehen, die zur Rißbildung im Kunststoffkörper Abmessungen des Isolierkörpers größere Abmessungen des Kunststoffgehäuses erforderlich sind.

Die bekannten stabilisierenden Anordnungen haben alle den Nachteil, daß die inneren Anschlüsse erst nach ihrer Formgebung beispielsweise durch Stanzen oder Ätzen, in einer Lage fixiert werden, die wegen des Freiwerdens innerer Materialspannungen oder durch Spannungen, die beim Stanzvorgang eingebracht werden, nicht der Sollage entsprechen. Diese Abweichungen von der Sollage haben die bereits beschriebenen Mangel zur Folge.

Es ist nach der DE-AS 2259133 (H 01L-21/92) ein Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiteranordnungen mit mehreren Kontaktstellen mittels Kontaktstreifen bekannt, indem auf die Kontaktstelle ein zumindest im Kontaktierbereich zusammenhängendes Kontaktierungsblech aufgebracht und mit den Kontaktstellen elektrisch leitend verbunden wird. Das Auftrennen des Kontaktierungsbleches in einzelne Kontaktstreifen erfolgt danach mittels Laser- oder Elektronenstrahlen. Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß ein hoher apparativer Aufwand erforderlich ist und daß das Material der Trennstellen verdampft und sich auf der Halbleiteranordnung niederschlägt und deren Funktion beeinträchtigen kann. Es ist weiterhin nach der DE-AS 2159530 (H01L — 21/92) ein Verfahren bekannt, das einen Leiterrahmen zum Drahtbonden verwendet, bei dessen Herstellung wenigstens eine Anzahl nebeneinanderliegender innerer Anschlüsse mittels eines Verbindungsstreifens miteinander verbunden bleiben. Danach wird der Verbindungsstreifen zwischen den nebeneinanderliegenden inneren Anschlüssen durchgeschnitten und diese elektrisch gegeneinander isoliert, indem die inneren

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Anschlüsse untereinander auf ein unterschiedliches Niveau gebracht werden oder aus der Ebene des Leiterrahmens abgewinkelt werden. Anschließend erfolgt dann das Drahtbonden. Dieses Verfahren hat die Nachteile, daß das Drahtbonden wegen des unterschiedlichen Niveaus bzw. der Schräglage der inneren Anschlüsse sehr erschwert wird, d. h. ein automatisches Bonden ist nicht durchführbar. Außerdem ist nach dem Durchschneiden des Verbindungsstreifens die Trägerstruktur empfindlich gegen mechanische Belastungen, wie bereits dargestellt wurde.

Es ist nach der DE-OS 2809883 (H01L — 23/48) bekannt, daß zumindest die längsten inneren Anschlüsse eines Leiterrahmens mit einem oder mehreren Streifen verbunden sind, die entlang der Bruchlinie eingekerbt und aus der Ebene der Leiterrahmens heraus abgewinkelt sind. Dieser Leiterrahmen wird mit einer auf einem keramischen Substrat befindlichen Glasschicht großflächig auf diesem befestigt und anschließend werden die Streifen entlang der eingekerbten Bruchlinien abgebrochen. Nachteilig ist, daß diese Anordnung nur für relativ teuere keramische Gehäuse geeignet ist und daß spezielle Kerb- und Biegeschritte mit den zugehörigen Werkzeugen notwendig sind. Nach der EP-PA 0063408 (H01L — 23/48) ist eine chip-carrier-Anordnung bekannt, die ein auf einem keramischen Substrat aufgebondeten kupfernen oder verkupferten Leiterrahmen besitzt, dessen innere Anschlüsse durch einen Streifen miteinander verbunden sind. Der Streifen sowie der diesem benachbarten Teil der inneren Anschlüsse ist dünner ausgeführt, so daß keine Bondung erfolgt und diese Teile nach der Bondung entfernt werden können. Nachteilig ist, daß das Entfernen des Streifens wegen seines nur geringen Abstandes zum Substrat schwierig ist, und daß ein Keramiksubstrat mit den bereits dargelegten Nachteilen verwendet werden muß. Es ist schließlich nach der US-PS 4141 712 (C03B — 23/20) ein Verfahren bekannt, daß einen Leiterrahmen zum Drahtbonden verwendet, dessen innere Anschlüsse untereinander verbunden sind. Dieser Leiterrahmen wird mittels Glaslot großflächig auf einer Keramikkappe befestigt, die eine durchgehende Öffnung besitzt, in die die inneren Anschlüsse hineinragen. Anschließend werden die inneren Anschlüsse freigestanzt und danach eine keramische Grundplatte mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Halbleiterchips mittels Glaslot auf der den Leiterrahmen tragenden Seite der Keramikkappe befestigt. Die beiden Keramikteile bilden das Gehäuse für das Halbleiterbauelement, wobei die äußeren Anschlüsse aus dem Gehäuse herausragen und nach rechtwinkeligem Umbiegen der bekannte dual-in line-Anschlußstruktur aufweisen. Nachteilig ist, daß dieses Verfahren nur für keramische Gehäuse geeignet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die automatische Bondbarkeit hochpoliger metallischer Trägerstreifen zu verbessern und somit die Ausbeute bei der Herstellung von hochpoligen Halbleiterbauelementen zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit engtolerierter Lage der inneren Anschlüsse der metallischen Trägerstruktur anzugeben.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit einer metallischen Trägerstruktur, bestehend aus einem Chipträger mit Haltestegen und umliegenden inneren Anschlüssen, anzugeben, dadurch gelöst, daß eine Trägerstruktur verwendet wird, deren innere Anschlüsse zunächst untereinander und/oder mit dem Chipträger verbunden sind, daß die inneren Anschlüsse und die Haltestege des Chipträgers über ein elektrisch isolierendes Material mit einem metallischen Rahmen in geringem Abstand vom Kontaktierbereich der inneren Anschlüsse, vorzugsweise auf der Kontaktierseite, miteinander fest verbunden werden und daß anschließend die inneren Anschlüsse untereinander und/oder vom Chipträger so getrennt werden, daß die inneren Anschlüsse untereinander und vom Chipträger elektrisch isoliert sind. Schließlich wird der integrierte Schaltkreis in bekannter Weise fertiggestellt, d. h. nach dem Befestigen des Chips auf dem Chipträger und dem Drahtbonden erfolgt die Verkappung mit Kunststoff.

Es ist zweckmäßig, daß der metallische Rahmen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Trägerstruktur besteht, vorzugsweise aus den Metallen Nickel, Eisen, Kobalt, Kupfer und/oder deren Legierungen.

Es ist zweckmäßig, daß der metallische Rahmen vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 0,3mm und eine Breite der Rahmenteile von 0,3 bis 1 mm besitzt.

Es ist auch zweckmäßig, daß, falls die Trägerstrukturen mit Temperaturen kleiner als 500K belastet werden, als isolierendes Material ein hochschmelzender organischer Isolierstoff verwendet wird.

Es ist ebenfalls zweckmäßig, daß, falls die Trägerstrukturen mit Temperaturen größer als 500K belastet werden, als isolierendes Material ein Glaslot oder Glaslotkomposit mit einem Schmelzpunkt zwischen Schmelzpunkt zwischen 550 K und 800 K verwendet wird, dessen thermisches Verhalten gleich oder ähnlich dem des metallischen Rahmens ist.

Bei Verwendung eines organischen Isolierstoffes ist es zweckmäßig, daß dieser mit anorganischen Isolierstoffen, vorzugsweise mit Glasfasergewebe, gefüllt ist, um die Festigkeit zu erhöhen.

Es ist schließlich zweckmäßig, daß das isolierende Material eine Dicke von 0,04...0,3mm besitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine sehr genaue und engtolerierte Lagefixierung der an sich labilen inneren Anschlüsse metallischer Trägerstrukturen und bietet damit die Vorteile, die Breite der inneren Anschlüsse zu verringern und darüber hinaus ihre Anzahl bei gleichbleibender Chipträgerperipherie zu erhöhen, ohne die automatische Bondbarkeit zu beeinträchtigen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin die Vorteile, daß ein dünneres Trägerstreifenmaterial verwendet und die ökonomisch günstige Kunststoffverkappung beibehalten werden können. Außerdem ist die Empfindlichkeit des drahtgebondeten Aufbaues gegen mechanische Belastungen, wie sie bei Transportvorgängen und beim Verkappen mit Kunststoff entstehen, sehr gering.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen: . ·

Fig. 1: Die Draufsicht auf einen 40poligen Trägerstreifen zur Vorbereitung der Lagefixierung der inneren Anschlüsse, Fig.2: Schnittdarsfellung der Befestigung der inneren Anschlüsse am Metallrahmen, Fig.3: Die Draufsicht auf einen 40poligen Trägerstreifen nach dem Entfernen der in Fig. 1 noch vorhandenen Verbindungen der inneren Anschlüsse untereinander bzw. mit dem Chipträger.

Eine in Fig. 1 dargestellte Trägerstruktur 1 enthält symmetrisch zum Chipträger 3 verteilt innere Anschlüsse 2, die noch untereinander bzw. mit dem Chipträger 3 verbunden sind. Die Schnittdarstellung in Fig.2 zeigt das Querschnittsprofil der inneren Anschlüsse 2 und eines Haltesteges 8 des Chipträgers 3, die auf ihrer Kontaktierseite 4 mittels eines elektrisch

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Fig.3 zeigt die Draufsicht auf die Trägerstruktur 1, nachdem die inneren Anschlüsse untereinander und vom Chipträger 3 getrennt worden sind. Die an sich labilen inneren Anschlüsse 2 sind in ihrer Lage über den metallischen Rahmen 6 und die zwischenliegende haftschlüssige Isolierschicht 5 starr verbunden und fixiert. In der Fig. 3 ist ein annäherend quadratischer Rahmen 6 dargestellt. Der metallische Rahmen 6 kann auch eine andere Form besitzen, beispielsweise rund, oval oder rechteckig. Es istjedoch vorteilhaft, daß er der Form des Chipträgers 3 nahekommt, damit die freie Länge der inneren Anschlüsse 2 innerhalb des metallischen Rahmens 6 klein bleibt und damit auch ihre Neigung zu Auslenkungen oder Schwingungen bei Belastung. Die Lage der fixierten inneren Anschlüsse 2 zueinander entspricht ideal der Lage, die beim ursprünglichen Trägerstreifenherstellungsvorgang erzeugt worden war. Durch Wegfall der Lagetoleranzen besteht die Möglichkeit, die Breite der inneren Anschlüsse 2 entsprechend der Größe des Kontaktierfeldes zu verringern, und es besteht die Möglichkeit einer Verkleinerung der gesamten inneren Trägerstruktur. Vorteilhafterweise werden einige, vorzugsweise 2 gegenüberliegende, inneren Anschlüsse 2 in der Nähe des Kontaktierbereiches 7 so im Trägerstreifenherstellungsprozeß geformt, daß durch die Art ihrer geometrischen Form dem automatischen Bildsuch- und Auswertesystem der automatischen Kontaktiervorrichtung die einfache oder doppelte Istbildlagenerfassung erleichtert bzw. eindeutig gestaltet wird. Somit ist es durch die erfindungsgemäße Anordnung möglich, durch eine Bilderfassung eines bzw. zweier charakteristischer Punkte, die Gesamtheit der Istbildlagen aller inneren Anschlüsse 2 zu erfassen.

Claims (7)

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   Erfindungsansprüche: .

   1. Verfahren zum Herstellen kunststoffverkappter hochpoliger integrierter Schaltkreise mit einer metallischen Trägerstruktur, bestehend aus einem Chipträger mit Haltestegen und umliegenden inneren Anschlüsse, die untereinander und/oder mit dem Chipträger verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Anschlüsse (2) und die Haltestege (8) des Chipträgers (3) über ein elektrisch isolierendes Material (5) mit einem metallischen Rahmen (6) in geringem Abstand vom Kontaktierbereich (7) der inneren Anschlüsse (2), vorzugsweise auf der Kontaktierseite (4), miteinander fest verbunden werden, und daß anschließend die inneren Anschlüsse (2) untereinander und vom Chipträger (3) getrennt werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Rahmen (6) verwendet wird, der vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Trägerstruktur (1) besteht, vorzugsweise aus den Metallen Nickel, Eisen, Kobalt, Kupfer und/ oder deren Legierungen.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Rahmen (6) verwendet wird, der vorzugsweise eine Dicke von 0,1 ...0,3 mm und eine Breite der Rahmenteile von 0,3... 1 mm hat.
4. 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierendes Material (5) ein Glaslot oder Glaslotkomposit mit einem Schmelzpunkt zwischen 550K und 800K verwendet wird, dessen thermisches Verhalten gleich oder ähnlich dem des metallischen Rahmens (6) ist.
5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß SIs isolierendes Material (5) ein hochschmelzender organischer Isolierstoff verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierendes Material (5) ein hochschmelzender Isolierstoff verwendet wird, der mit anorganischen Isolierstoffen, vorzugsweise mit Glasfasergeweben, gefüllt ist.
7. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material (5) mit einer Dicke von vorzugsweise 0,04...0,3mm verwendet wird.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen