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Die
Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbarem
Gehäuse
mit Flachleiterstücken
auf der Unterseite des Gehäuses,
die in eine Kunststoffgehäusemasse
eingebettet sind, wobei mindestens eine Außenkontaktfläche der
Flachleiterstücke
frei von Kunststoffgehäusemasse
gehalten ist. Derartige Gehäuse
werden auch "lead-less
packages" genannt.
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Bisher
werden derartige oberflächenmontierbare
Gehäuse
auf eine Leiterplatte einer übergeordneten
Schaltung platziert. Dazu sind entsprechende Kontaktanschlussflächen, die
in Größe, Anordnung und
Form den Flachleiterstücken
bzw. Außenkontaktflächen der
Flachleiterstücke,
entsprechen und frei von Kunststoffgehäusemasse gehalten, sind, auf den
Leiterplatten vorgesehen. Die oberflächenmontierbaren Gehäuse werden
derart ausgerichtet, dass zwischen beiden Flächen eine Weichlotverbindung, beispielsweise
aus SnPb oder SnAgCu in einem Lötvorgang
realisiert werden kann.
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Die
zunehmende Miniaturisierung der Bauelemente zwingt zu fortlaufender
Verminderung der Lotmenge, die für
diese Verbindungen zur Verfügung steht.
Da die Gehäuse
der Halbleiterbauteile und die Leiterplatten aus verschiedenen Materialien
bestehen, ergeben sich bei thermischen Belastungen Scherspannungen,
die auf die Verbindungen zwischen Halbleiterbauteil bzw. den Außenkontaktflächen und
den Weichlotverbindungen der Halbleiterbauteile mit den Kontaktanschlussflächen der
Leiterplatten wirken. Diese Scherspannungen können zum vollständigen Versagen
der Gesamtschaltung beitragen, wenn eine die ser Lotverbindungen
aufgrund der thermischen Belastungen unterbrochen wird.
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Ursache
dieser thermischen Belastungen sind die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
(CTE coefficient of thermal expansion), die für Halbleiterchips aus Silizium
etwa bei 3 ppm/°C,
für die
Kunststoffgehäusemasse
bei 10 ppm/°C,
für Kupfer
bei etwa 18 ppm/°C
und für
das Leiterplattenmaterial bei etwa 18 ppm/°C liegen. Jede Differenz in der
thermischen Ausdehnung zwischen der Leiterplatte und dem zu montierenden
Bauteil führt
zu derartigen Scherspannungen in der zwischen Bauteil und Leiterplatte
liegenden Lötstelle.
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Steigt
die Anzahl der Temperaturzyklen an, so führt dieses zu einem Ermüden der
Lötstelle
und damit kann ein Ausfall des Bauelements bzw. eine Unterbrechung
der elektrischen Verbindung zwischen Halbleiterbauelement und Leiterplatte
auftreten. Diese Gefahr wird noch vergrößert, wenn die Lotvolumina
vermindert werden und gleichzeitig die Größe der Gehäuse in ihren absoluten Abmessungen
zunehmen. Dieses wirkt sich besonders bei den oben erwähnten oberflächenmontierbaren
Gehäusen mit
Flachleiterstücken
aus, so dass ihr Einsatzbereich aufgrund der unzuverlässigen Oberflächenmontagemöglichkeiten
begrenzt ist.
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Aus
der Druckschrift
US 5,805,424 sind
erste und zweite elektronische Teile bekannt, die durch einen nicht
leitenden Film mit Nanoporen mechanisch verbunden sind und zusammengehalten
werden. Dieser Film weist metallgefüllte Nanoporen auf, die sich
durch die Dicke des Filmes erstrecken, so dass die beiden Teile
durch das Metall zumindest in einigen der Poren kontaktiert werden,
wobei der Film einen Polymerfilm umfasst. Der Nachteil dieser Konstruktion
ist es, dass die metallgefüllten
Nanoporen nicht gezielt einem der beiden Teile zugeordnet werden
können
und nicht auf einem der beiden Teile fixiert sind, sondern die Kontaktierung
mehr oder minder dem Zufall überlassen
wird, so dass gerade zwischen den beiden Teilen eine oder auch mehrere
mit Metall gefüllte
Nanoporen positioniert sind, die erst dann einen elektrischen Druckkontakt
herstellen, wenn ein entsprechender Anpressdruck auf die ersten
und zweiten elektronischen Teile ausgeübt wird. Somit stellen die
mit einem Metall gefüllten
Nanoporen eines Polymerfilms keine zuverlässige elektrische Verbindung
zwischen den elektrisch zu verbindenden Teilen bereit, wobei die
Abhängigkeit
von dem Zufall, welcher Bereich der Folie mit wie vielen Nanoporen
gerade in den Kontaktierungsbereich zwischen zwei Teile fällt, keine
zuverlässige
Verbindung gewährleistet,
selbst wenn thermische Scherspannung bei dieser auf einer Druckkontaktgabe
basierenden Verbindungstechnik keine Rolle spielt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbarem
Gehäuse
und Außenkontaktflächen auf
der Unterseite des Gehäuses
zu schaffen, bei dem die Gefahr des Abrisses der Verbindung bei
thermischer Belastung vermindert ist.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein
Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbarem
Gehäuse
mit Flachleiterstücken
auf der Unterseite des Gehäuses,
die in eine Kunststoffgehäusemasse
eingebettet sind, geschaffen, wobei mindestens eine Außenkontaktfläche der
Flachleiterstücke
auf der Unterseite des Gehäuses frei
von Kunststoffmasse ist. Die Außenkontaktflächen ihrerseits
weisen eine strukturierte, lötbare
Beschichtung auf, wobei die Struktur der Beschichtung einer einzelnen
Außenkontaktfläche eine Vielzahl
von elektrisch leitenden und mechanischelastischen Kontaktelementen
aufweist, die auf der Außenkontaktfläche angeordnet
sind.
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Dieses
Halbleiterbauteil hat den Vorteil, dass die Außenkontaktflächen auf
der Unterseite des Halbleiterbauteils eine Vielzahl elektrisch leitender und
mechanischelastischer Kontaktelemente aufweist, die einer Auslenkung
durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen der zu verbindenden
Teile folgen können,
ohne zu ermüden
und ohne zu reißen.
Somit wird eine sonst massive Lötstelle,
die bei thermischer Wechselbelastung zu Ermüdungserscheinungen neigt, durch
eine Vielzahl wesentlich kleinerer, einzelner Verbindungen zwischen
einem Halbleiterbauteil mit oberflächenmontierbarem Gehäuse und
einer Leiterplatte ersetzt.
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Dabei
bilden die Kontaktelemente die strukturierte Beschichtung und können vorzugsweise
auf die Außenkontaktflächen des
Halbleiterbauteils auf der Unterseite des Gehäuses auflegiert oder aufgelötet sein.
Für ein
Auflegieren oder Auflöten
werden die Kontaktelemente in einer Kunststofffolie gehalten, die entsprechende
Durchgangsöffnungen
aufweist, welche mit den Kontaktelementen aufgefüllt sind. Dabei können die
Kontaktelemente vorzugsweise eine Säulenform und/oder eine Rippenform
aufweisen, so dass eine zuverlässige
Verbindung mit den Außenkontaktflächen des
oberflächenmontierbaren
Gehäuses
möglich
ist.
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Die
Kunststofffolie mit Durchgangsöffnungen,
welche mit den Kontaktelementen gefüllt sind, dient bei dem Bond-
bzw. Löt- oder Legierungsvorgang
gleichzeitig als Halter, um die Vielzahl der Kontaktelemente für jede der
Außenkontaktflächen des Halbleiterbauteils
ausgerichtet und in Position zu halten. Dazu weist die strukturierte
Kunststofffolie mit Durchgangsöffnungen
die gleiche Dicke auf, wie die Dicke der zu bildenden strukturierten
Beschichtung auf den einzelnen Außenkontaktflächen, so
dass diese Kunststofffolie auch beibehalten werden kann, wenn das
Halbleiterbauteil auf einer Leiterplatte bzw. auf dem Kontaktanschlussflächen einer
Leiterplatte befestigt werden soll.
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Vorzugsweise
weist somit die strukturierte Kunststofffolie eine Vielzahl von
mit kontaktgebendem Material gefüllte
Durchgangsöffnungen
auf, wobei die Vielzahl der gefüllten
Durchgangsöffnungen an
die Vielzahl der Kontaktelemente pro Außenkontaktfläche des
Halbleiterbauteils angepasst ist. Weiterhin ist die Folie in ihrer
flächigen
Erstreckung der flächigen
Erstreckung der Unterseite des Halbleiterbauteils angepasst und
weist in den Positionen der Außenkontaktflächen jeweils
eine Vielzahl von Durchkontaktöffnungen
mit darin angeordneten Kontaktelementen pro Außenkontaktfläche auf.
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Ein
Halbleiterbauteil, das auf seiner Unterseite eine derartige Folie
aufweist, hat den Vorteil, dass nicht für jeden einzelnen Außenkontakt
eine entsprechend strukturierte Beschichtung mit Hilfe einer entsprechend
kleinen Folie vorzusehen ist, sondern dass eine der flächigen Erstreckung
der Unterseite des Halbleiterbauteils angepasste größere Folie
zur Verfügung
steht, die lediglich in den Bereichen strukturiert ist, in denen
eine Vielzahl von Kontaktelementen für entsprechende Außenkontaktflächen zur Verfügung zu
stellen ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann als strukturierte Kunststofffolie eine photolithographisch
strukturierbare Schicht auf der Unterseite des Halbleiterbauteils
vorgesehen sein, die eine Vielzahl mit Metall gefüllter Durchgangsöffnungen
in den Bereichen der Außenkontaktflächen des
oberflächenmontierbaren
Gehäuses
aufweist. Dabei bilden die Metallfüllungen der Durchgangsöffnungen
die strukturierte Beschichtung.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Montageanordnung, die
ein Halbleiterbauteil entsprechend der oben beschriebenen Art und
eine Leiterplatte aufweist, auf der das oberflächenmontierbare Halbleiterbauteil
mit seinen Außenkontaktflächen auf
entsprechenden Kontaktanschlussflächen über eine Lotschicht angeordnet
ist. Bei dieser bevorzugten Montageanordnung ist zwischen der Lotschicht
der Kontaktanschlussfläche
und der Außenkontaktfläche die
strukturierte Beschichtung aus einer Vielzahl von Kontaktelementen
angeordnet. Dabei ist die Vielzahl der Kontaktelemente auf der Außenkontaktfläche des
Halbleiterbauteils fixiert und gleichzeitig mit der Lotschicht auf
den Kontaktanschlussflächen
der Leiterplatte verlötet,
während
das Kunststoffmaterial einer Kunststofffolie zwischen den Kontaktelementen
auf der Außenkontaktfläche angeordnet
ist.
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Diese
Montageanordnung hat den Vorteil, dass durch das Kunststoffmaterial,
das zwischen den Kontaktelementen eingeschlossen bleibt, dafür Sorge
getragen wird, dass kein Lotmaterial der Lotbeschichtung der Kontaktanschlussfläche der
Leiterplatte die Zwischenräume
zwischen den Kontaktelementen der strukturierten Beschichtung der
Außenkontaktflächen auffüllt und
dadurch eventuell die Elastizität
und Biegsamkeit der Kontaktelemente der strukturierten Beschichtung
behindert bzw. vollständig
außer
Kraft setzt. Deshalb ist als Kunststoffmaterial bzw. Kunststofffolie
mit Kontaktelementen in ihren Durchgangsöffnungen ein Material vorgesehen,
das äußerst nachgiebig
und annährend
gummielastisch ist. Die Kontaktelemente ihrerseits können sowohl elastisch
als auch plastisch verformbar sein und sind derart filigran gestaltet,
dass sie bei thermischer Wechselbeanspruchung eine geringere Ermüdungsversprödung aufweisen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren Halbleiterbauteils
mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden und mechanischelastischen
Kontaktelementen auf Außenkontaktflächen der
Unterseite des Halbleiterbauteils weist die nachfolgenden Verfahrensschritte
auf.
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Zunächst wird
eine Kunststofffolie mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen
hergestellt, wobei die Anzahl, Anordnung und Größe der Durchgangsöffnungen
der Vielzahl von Kontaktelementen auf den Außenkontaktflächen angepasst
ist. Anschließend
werden die Durchgangsöffnungen
in der Folie mit elektrisch leitendem Material der Kontaktelemente,
die von der Folie in Position gehalten werden, aufgefüllt. Anschließend wird
die Folie ausgerichtet und auf die Unterseite des Halbleiterbauteils
mit seinen Außenkontaktflächen aufgebracht.
Schließlich
erfolgt ein Auflegieren oder Auflöten der Kontaktelemente auf
die Außenkontaktflächen des
Halbleiterbauteils unter Zuhilfenahme der Folie, die während des
Auflegierens und/oder Auflötens
die in den Durchgangsöffnungen
angeordneten Kontaktelemente stützt.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass die Strukturierung der erfindungsgemäßen Beschichtung der
Außenkontaktflächen des
oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils mit einer Vielzahl von Kontaktelementen relativ
preiswert und einfach in einem Parallelprozess herstellbar wird.
Ferner hat dieses Verfahren den Vorteil, dass es Halbleiterbauteile
bereit stellt, die unabhängig
zunächst
von übergeordneten Schaltungsplatinen
gelagert werden können
und jederzeit vom Kunden abgerufen werden können.
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Schließlich hat
das Verfahren den Vorteil, dass die Kontaktelemente bereits auf
den Außenkontaktflächen fixiert
sind und nicht erst vom Kunden, wie im Stand der Technik, justiert
und ausgerichtet werden müssen.
Somit werden Justage und andere Probleme vom Kunden ferngehalten,
so dass er das Halbleiterbauteil so einsetzen kann wie bisher ein Standardhalbleiterbauteil,
jedoch mit dem Vorteil, dass die Probleme der Ermüdungsversprödung in den
Lotverbindungen weitgehend überwunden
sind.
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Ein
alternatives Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden und
mechanischelastischen Kontaktelemente auf Außenkontaktflächen auf
der Unterseite des Halbleiterbauteils weist die nachfolgenden Verfahrensschritte
auf.
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Zunächst wird
eine photolithographisch strukturierbare Kunststoffschicht auf die
Unterseite des Halbleiterbauteils aufgebracht. Anschließend wird
diese Kunststoffschicht mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen
durch die Kunststoffschicht zu den Außenkontaktflächen des
Halbleiterbauteils durch Strukturieren der Kunststoffschicht gebildet. Schließlich werden
die Durchgangsöffnungen
mit dem Material der Kontaktelemente unter Verbinden der Kontaktelemente
mit den Außenkontaktflächen aufgefüllt. Für das Auffüllen der
Durchgangsöffnungen
in der photolithographisch strukturierbaren Kunst stoffschicht eignen
sich besonders galvanische Abscheideverfahren oder stromlose chemische
Abscheideverfahren von Metallen. Auch in diesem Fall wird die Vielzahl
von Kontaktelementen auf den Außenkontaktflächen des
Halbleiterbauteils durch ein Parallelverfahren hergestellt, so dass
nicht jedes Kontaktelement einzeln auf die Außenkontaktfläche aufzubringen
ist. Darüberhinaus
werden durch die strukturierte Kunststoffschicht die Zwischenräume zwischen
den Kontaktelementen vor einem Eindringen von Lotmaterial geschützt.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenmontage
eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils mit einer Vielzahl von elektrisch leitenden und
mechanischelastischen Kontaktelementen auf den Außenkontaktflächen auf
der Leiterplatte mit Kontaktanschlussflächen, deren Anordnung und Größe den Außenkontaktflächen entsprechen.
Dieses Verfahren weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf.
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Zunächst werden
die Kontaktanschlussflächen
auf der Leiterplatte mit einem Lotmaterial beschichtet. Anschließend wird
das Halbleiterbauteil auf der Leiterplatte mit seinen Kontaktelementen,
die von einem Kunststofffolienmaterial umgeben sind, ausgerichtet
und aufgebracht. Schließlich
erfolgt ein Anlöten
der Kontaktelemente auf der Lotbeschichtung durch Aufheizen der
Lotbeschichtung. Dabei schützt
in vorteilhafter Weise das die Kontaktelemente umgebende Kunststofffolienmaterial
die Kontaktelemente davor, vom Lotmaterial beim Lötvorgang umhüllt zu werden
und damit die elastischen und nachgiebigen Eigenschaften zu verlieren.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Randbereich gemäß 1 unter thermischer
Belastung des Halbleiterbauteils;
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3 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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5 zeigt
eine Montagefolie für
die gleichzeitige Aufbringung einer Vielzahl von Kontaktelementen
in entsprechenden Außenkontaktpositionen eines
oberflächenmontierbaren
Gehäuses;
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6 zeigt
einen Ausschnitt einer Montagefolie mit mettallgefüllten Durchgangsöffnungen
im Bereich einer Außenkontaktfläche.
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1 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils 13 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere
die Randbereiche von oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteilen 13 sind mit ihrer Kontaktgabe zu einer
Leiterplatte 17, auf der die Halbleiterbauteile 13 angeordnet
sind, besonders gefährdet,
da sich in den Randbereichen die Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen der Leiterplatte 17 mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von
18 ppm/°C
und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffgehäuses 1 von
10 ppm/°C
bemerkbar machen, zumal die Randbereiche weit von der neutralen
Mitte der sich gegeneinander ausdehnenden schaltungstechnischen
Teile entfernt sind.
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Die
Leiterplatte 17 ist in dieser Ausführungsform der Erfindung aus
einer faserverstärkten
Kunststoffplatte hergestellt, die auf ihrer Oberseite 22 eine Verdrahtungsstruktur 21 aus
einer strukturierten Kupferschicht aufweist, wobei die Verdrahtungsstruktur 21 Kontaktanschlussflächen 18 aufweist,
die mit einer Lotschicht 19 bedeckt sind. Über diese
Lotschicht 19 ist das oberflächenmontierbare Halbleiterbauteil 13 sowohl
mechanisch als auch elektrisch mit der Verdrahtungsstruktur 21 der
Leiterplatte 17 verbunden.
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Dazu
weist das Halbleiterbauteil 13 ein oberflächenmontierbares
Gehäuse 1 auf,
das von einer die Komponenten des Halbleiterbauteils 13 einbettenden
Kunststoffgehäusemasse 4 gebildet
wird. Auf der Unterseite 3 des Gehäuses 1, die gleichzeitig auch
die Unterseite 3 der Kunststoffmasse sowie die Unterseite 16 des
Halbleiterbauteils 13 darstellt, weist das Gehäuse 1 Flachleiterstücke 2 auf,
von denen eine Außenkontaktfläche 5 frei
von Kunststoffgehäusemasse 4 gehalten
ist. Die Flachleiterstücke 2 bilden
oberflächenmontierbare
Außenkontakte
und sind in der Kunststoffgehäusemasse 4 so
weit eingebettet, dass sie lediglich im Randbereich 23 des
Gehäuses 1 und
auf der Unterseite 3 des Gehäuses 1 für elektrische
Verbindungen zugänglich
sind.
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Auf
der von Kunststoffgehäusemasse 4 frei gehaltenen
Außenkontaktfläche 5 des
Flachleiterstückes 2 ist
eine strukturierte Beschichtung 6 mit einer Dicke d angeordnet,
wobei die Strukturierung der strukturierten Beschichtung 6 aus
Kontaktelementen 8 und diese umgebendem Kunststoffmaterial 20 besteht.
Dabei weisen die Kontaktelemente 8 eine Höhe h auf,
welche der Dicke d der strukturierten Beschichtung 6 entspricht.
Das Kunststoffmaterial 20, das die Zwischenräume zwischen
den Kontaktelemente 8 der strukturierten Beschichtung 6 auffüllt, sorgt
dafür,
dass beim Auflöten
der Kontaktelemente 8 auf die Lotschicht 19 kein
Lotmaterial in die Zwischenräume
dringt und damit die Funktion der Vielzahl von Kontaktelementen 8 gefährdet.
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Die
Vielzahl von Kontaktelementen 8 in der Beschichtung 6 bewirken
nicht nur eine mechanische Verbindung des Halbleiterbauteils 13 auf
der Leiterplatte 17, sondern sorgen auch durch ihre Elastizität und Nachgiebigkeit
dafür,
dass das Halbleiterbauteil 13 auf der Leiterplatte 17 thermischen
Belastungen ausgesetzt werden kann, ohne dass die dabei entstehenden
Scherspannungen das Material der Kontaktelemente 8 bzw.
das Material der Lotschicht 19 ermüden. Auch das Kunststoffmaterial 20 ist
aus einem Elastomer, der nachgiebig den Verformungen der Kontaktelemente 8 durch
thermische Belastungen folgen bzw. diesen nachgeben kann. Deutlicher
wird diese Belastung und die Reaktion der strukturierten Beschichtung 6 mit
der nächsten
Figur.
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch den Randbereich des Halbleiterbauteils 13 gemäß 1 unter
thermischer Belastung des Halbleiterbauteils 13. Bei einer
Temperaturerhöhung dehnt
sich die Leiterplatte 17 in Pfeilrichtung A stärker aus
als die Kunststoffgehäusemasse 4 im
Randbereich des Halbleiterbauteils 13. Durch die Vielzahl der
Kontaktelemente 8 in der strukturierten Beschichtung 6 wird
der Übergang
von der Außenkontaktfläche 5 des
Halbleiterbauteils 13 zu der Lotschicht 19 auf
den Kontaktanschlussflächen 18 der
Leiterplatte 17 derart abgefedert, dass eine Ermüdung der
Lotschicht 19 vermieden wird, da ihre Belastung durch Scherspannungen
gegenüber
einer direkten Lotverbindung zwischen der Außenkontaktfläche 5 und
der Lotschicht 19 vermindert ist. Während in dieser Ausführungsform
der Erfindung die Kunststoffgehäusemasse 4 noch
teilweise zwischen den strukturierten Beschichtungen 6 der
Flachleiterstücke 2 angeordnet
ist und somit die Nachgiebigkeit der strukturierten Beschichtung 6 behindern
könnte,
wird dieses mit der zweiten Ausführungsform
des Halbleiterbauteils 14, das in 3 gezeigt
wird, vermindert.
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3 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen, wie in den vorhergehenden
Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht
extra erörtert.
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In
dieser Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich die Kunststoffgehäusemasse 4 nur bis zur
Außenkontaktfläche 5 der
oberflächenmontierbaren
Flachleiterstücke 2,
während
die strukturierte Beschichtung 6 über die Unterseite 3 des
oberflächenmontierbaren
Gehäuses 1 hinausragt.
Somit bilden die Außenkontaktflächen 5 mit
der Unterseite 3 der Kunststoffgehäusemasse 4 eine koplanare
Fläche, die
gleichzeitig die Unterseite 16 des Halbleiterbauteils 14 darstellt.
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Diese
Variante hat den Vorteil, dass die von der koplanaren Fläche herausragende
strukturierte Beschichtung 6 leichter auf der Lotschicht 19 der Kontaktanschlussflächen 18 der
Leiterplatte 17 ausgerichtet bzw. justiert werden kann.
Andererseits hat diese Struktur den Nachteil, dass bei der Herstellung jede
einzelne Außenkontaktfläche 5 mit
einer entsprechenden Struktur aus Kontaktelementen 8 und dazwischen
angeordnetem Kunststoffmaterial 20 einzeln bestückt ist,
und bei einer Lagerung des Halbleiterbauteils 14 vor einer
endgültigen
Montage auf einer Leiterplatte 17 die filigranen Kontaktelemente 8 auf
den Außenkontaktflächen 5 lagerungsbedingten
Belastungen ausgesetzt sein können,
die eine spätere
Montage erschweren könnten.
Dieses wird mit einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wie
sie die nächste
Figur zeigt, überwunden.
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4 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch einen Randbereich eines oberflächenmontierbaren
Halbleiterbauteils 15 einer dritten Ausführungsform
der Erfindung. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden
Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren
mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Die
Unterseite 3 der Kunststoffgehäusemasse 3 bildet
auch hier eine koplanare Fläche
mit den Außenkontaktflächen 5 aus,
jedoch ist die gesamte Unterseite 3 der Kunststoffgehäusemasse 4 mit
dem Kunststoffmaterial 20 der strukturierten Beschichtung 6 bedeckt.
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Dazu
wird eine Kunststofffolie 12 eingesetzt, welche die Dicke
D aufweist, die der Dicke d der strukturierten Beschichtung 6 entspricht.
Diese Kunststofffolie 12 weist exakt in den Bereichen der Außenkontaktflächen 5 Durchgangsöffnungen 11 auf,
die mit dem Material der Kontaktelemente 8 gefüllt sind.
Die Form der Durchgangsöffnungen 11 bestimmt
gleichzeitig die Form der Kontaktelemente 8, wobei eine
Säulenform 10 oder
eine Rippenform bevorzugt eingesetzt wird. Diese Ausführungsform
der Erfindung hat den Vorteil, dass die empfindlichen Kontaktelemente 8 auf
den Außenkontaktflächen 5 des
Halbleiterbauteils 15 bei Lagerung und Transport besser
geschützt
werden als in den vorher diskutierten Ausführungsformen.
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Da
die Kunststofffolie 12 aus einem gummielastischen Elastomer
hergestellt ist, behindert sie auch nicht die freie Verformbarkeit
der elastischen Kontaktelemente 8 auf den Außenkontaktflächen 5 des
Halbleiterbauteils 15.
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5 zeigt
eine Montagefolie 24 für
die gleichzeitige Aufbringung einer Vielzahl von Kontaktelementen 8 in
entsprechenden Außenkontaktpositionen 25 eines
oberflächenmontierbaren
Gehäuses 1.
Dazu besteht die Montagefolie 24 aus einem Folienstreifen,
der mehrere Halbleiterbauteilpositionen 26 aufweist, von
denen eine Halbleiterbauteilposition 26 dieser Montagefolie 24 in 5 gezeigt
wird. Diese Halbleiterbauteilposition 26 weist sechzehn
Außenkontaktpositionen 25 auf,
wobei in jeder Außenkontaktflächenposition 25 eine
Vielzahl von Kontaktelementen 8 angeordnet ist.
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Diese
Kontaktelemente 8 sind eine metallische Füllung von
Durchgangsöffnungen 11 durch
die Montagefolie 24 in den einzelnen Außenkontaktflächenpositionen 25.
Wie vorher bereits erwähnt,
können
diese Durchgangsöffnungen 11 beliebige
Formen aufweisen, vorzugsweise eine Säulenform und/oder eine Rippenform.
Außerdem
hängt die
Art der Durchgangsöffnungen 11,
die mit Kontaktelementen 8 aufgefüllt sind, auch von dem Herstellungsverfahren
der Montagefolie 24 und dem Einbringverfahren von Durchgangsöffnungen 11 ab.
Eine photolithographisch strukturierte Vielzahl von Kontaktelementen 8 in
einer Kunststofffolie 12 für eine Außenkontaktfläche zeigt
die nachfolgende Figur.
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6 zeigt
einen Ausschnitt einer Montagefolie 24 mit metallgefüllten Durchgangsöffnungen 11 im
Bereich einer Außenkontaktflächenposition 25. Bei
dieser Konstruktion wurde darauf geachtet, dass die Durchgangsöffnungen 11 so
angeordnet und strukturiert werden, dass die Kunststofffolie 12 nicht auseinander
fallen kann, sondern vielmehr als Maske für die geplante strukturierte
Beschichtung einer Außenkontaktfläche dienen
kann. Dabei wurden in dem Bereich der Außenkontaktfläche Durchgangsöffnungen 11 für eine Rippenform 9 und/oder
Säulenform 10 der
Kontaktelemente 8 vorgesehen, die entsprechend säulenförmige bzw.
rippenförmige
Kontaktelemente 8 anschließend auf der Außenkontaktfläche auflegieren
oder anlöten
können.
Andererseits kann eine derartige Folie auch als Maske dienen, um
photolithographisch die strukturierte Beschichtung mit entsprechenden
Kontaktelementen 8 auf der Außenkontaktfläche des
Halbleiterbauteils zu realisieren.