DE102006059534A1 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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bonding
shielding
integrated circuit
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Axel Dr. Pannwitz
Fred Liebermann
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Microchip Technology Munich GmbH
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Atmel Germany GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement (10), insbesondere für LIN-Bussysteme, mit einem integrierten Schaltkreis (12), der auf einer Oberseite mehrere Anschlussflächen (20) für eine Ein- und/oder Auskopplung elektrischer Signale aufweist; sowie mit mehreren elektrisch leitfähigen Kontaktzungen (22, 42, 46), die zumindest teilweise mit Verbindungs-Bonddrähten (24) an jeweils zugeordnete Anschlussflächen (20) des integrierten Schaltkreises (12) elektrisch angeschlossen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass benachbart zu einem Verbindungs-Bonddraht (24) ein Abschirm-Bonddraht (28) vorgesehen ist, der mit beiden Enden auf einem einheitlichen elektrischen Potential, insbesondere auf einer der Kontaktzungen (22, 42, 46), angeordnet ist. Verwendung für elektronische Schaltkreise.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem integrierten Schaltkreis, der auf einer Oberseite mehrere Anschlussflächen für eine Ein- und/oder Auskopplung elektrischer Signale aufweist; sowie mit mehreren elektrisch leitfähigen Kontaktzungen, die zumindest teilweise mit Verbindungs-Bonddrähten an jeweils zugeordnete Anschlussflächen des integrierten Schaltkreises elektrisch angeschlossen sind.
  • Ein derartiges Halbleiterbauelement ist vom Markt her bekannt und kann in vielfältiger Weise als Prozessor, Speicher, Steuereinrichtung, etc. für eine Integration in eine elektronische Schaltung ausgebildet sein. Das Halbleiterbauelement wird im Wesentlichen aus einem integrierten Schaltkreis gebildet, der als Anordnung von elektronischen Strukturkomponenten wie Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, etc. auf einem Halbleiterkristall verwirklicht ist. Für eine elektrische Ankopplung des integrierten Schaltkreises an eine elektronische Schaltung, die insbesondere als mit diskreten elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte ausgeführt sein kann, sind dem integrierten Schaltkreis eine Vielzahl von elektrisch leitenden Kontaktzungen zugeordnet. Die Kontaktzungen werden auch als Trägerstreifen oder Leadframe bezeichnet und sind üblicherweise aus dünnem Blech geätzte oder gestanzte Strukturen. Die Kontaktzungen können als Kontaktbeinchen für eine Aufnahme in korrespondierenden Bohrungen der Leiterplatte ausgebildet sein, sie können auch als Kontaktzungen für eine Oberflächenmontage (surface mount device/SMD) oder für eine Lötkugelkontaktierung (ball grid array/BGA) verwirklicht werden. Andere Bauformen von Halbleiterbauele menten können als „chip-an-board" oder als „ball-grid-array" ausgebildet sein. Bei solchen Bauformen wird der integrierte Schaltkreis nicht auf ein Leadframe aufgesetzt, sondern auf eine einseitig oder beidseitig mit Leiterbahnen versehene, gegebenenfalls mit Durchkontaktierungen versehene Leiterplatte, wobei entsprechend ausgebildete Bereiche der Leiterbahnen als Kontaktzungen dienen.
  • Für einen elektrischen Kontakt zwischen dem integrierten Schaltkreis und den Kontaktzungen sind Bonddrähte vorgesehen, die sich von Anschlussflächen des integrierten Schaltkreises zu den Kontaktzungen erstrecken. Die Bonddrähte verlaufen üblicherweise im Wesentlichen parallel zueinander oder sind umlaufend strahlenförmig abragend an dem integrierten Schaltkreis angebracht.
  • Um eine sinnvolle Handhabung des Halbleiterbauelements bei der Produktion elektronischer Schaltungen zu gewährleisten, wird der integrierte Schaltkreis zusammen mit den Bonddrähten und den Kontaktzungen derart in einer Kunststoff-Vergussmasse aufgenommen, dass lediglich die Kontaktzungen bereichsweise aus der Vergussmasse herausragen und für die elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements benutzt werden können. Die übrigen Bestandteile des Halbleiterbauelements wie die integrierte Schaltung auf dem Halbleiterkristall und die Bonddrähte sind in dem formstabilen Vergussmaterial versiegelt. Bei Verwendung von Leiterplatten ragen entsprechend ausgebildete Kontaktflächen der Leiterplatte aus der Vergussmasse heraus und ermöglichen somit eine elektrische Verbindung zu weiteren Schaltungsteilen.
  • Integrierte Schaltkreise weisen mittlerweile eine hohe Integrationsdichte auf, haben also eine große Anzahl von elektrischen Schaltungskomponenten auf kleinem Raum, und erfordern somit auch eine hohe Dichte der Anschlussflächen und der jeweils zugeordneten Bonddrähte. Da über die Bonddrähte auch hochfrequente elektrische Signale zum oder vom integrierten Schaltkreis übertragen werden, kann es zur gegenseitigen Beeinflussung der elekt rischen Signale durch Induktions-Wechselwirkungen zwischen benachbarten Bonddrähten kommen. Derartige Störeinstrahlungen können über die im integrierten Schaltkreis vorgesehenen, internen elektrischen Leitungen an unterschiedliche Orte innerhalb des integrierten Schaltkreises eingekoppelt werden und können somit zu unerwünschten Störungen an mehreren Stellen im integrierten Schaltkreis führen.
  • Dies ist insbesondere bei integrierten Schaltkreisen von Bedeutung, bei denen nur ein geringer Aufwand bezüglich der Abschirmung gegenüber Störeinstrahlungen und Störsignalen getroffen werden soll, um eine kostengünstige Aufbauweise verwirklichen zu können. Eine derartige elektronische Schaltung kann beispielsweise zur Verwendung mit einem LIN-Bus (Local Interconnect Network) verwirklicht sein, der zu den Feldbussen gehört. Der LIN-Bus wurde speziell für die kostengünstige Kommunikation von intelligenten Sensoren und Aktuatoren in Kraftfahrzeugen entwickelt. Typische Anwendungsbeispiele für einen LIN-Bus sind die Vernetzung innerhalb einer Tür oder eines Sitzes für Kraftfahrzeuge. Der LIN-Standart kommt überall dort zum Einsatz, wo die Bandbreite und Vielseitigkeit von CAN (Controller Area Network) nicht benötigt wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Störungsempfindlichkeit eines Halbleiterbauelements mit einfachen Mitteln zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Günstige Ausgestaltungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist das Halbleiterbauelement derart ausgebildet, dass benachbart zu einem Verbindungs-Bonddraht ein Abschirm-Bonddraht vorgesehen ist, der mit beiden Enden auf einem einheitlichen elektrischen Potential, insbesondere auf einer der Kontaktzungen, angeordnet ist. Der Abschirm-Bonddraht hat die Aufgabe, Störstrahlungen eines benachbart ange ordneten zweiten Verbindungs-Bonddrahts (Signal-Bonddrahts/Bezugspotential-Bonddrahts), der mit hochfrequenten elektrischen Signalen beaufschlagt ist, vom einem ersten Verbindungs-Bonddraht fernzuhalten oder zumindest teilweise zu bedämpfen bzw. umgekehrt auch Störstrahlungen des ersten Verbindungs-Bonddrahts teilweise oder vollständig zu bedämpfen. Dies wird erreicht, indem das hochfrequente elektrische Störsignal, das von dem zweiten Verbindungs-Bonddraht ausgesendet wird, induktiv in den Abschirm-Bonddraht eingekoppelt wird und dort eine Spannung induziert. Da der Abschirm-Bonddraht zwischen dem die Störstrahlung aussendenden zweiten Verbindungs-Bonddraht und dem abzuschirmenden ersten Verbindungs-Bonddraht angeordnet ist und mit seinen beiden Enden auf einem einheitlichen elektrischen Potential liegt, bildet er eine Kurzschlusswicklung für die induzierte Energie. Das heißt, dass das vom zweiten Verbindungs-Bonddraht ausgesendete elektromagnetische Feld zumindest anteilig induktiv in Abschirm-Bonddraht eingekoppelt und dort kurzgeschlossen wird. Somit wirkt der Abschirm-Bonddraht für das hochfrequente elektrische Störsignal als Kurzschlusswicklung und wandelt das eingestrahlte elektromagnetische Feld in Wärme um.
  • Dadurch ist der Abschirm-Bonddraht in der Lage, einen erheblichen Anteil eines vom hochfrequenten elektrischen Störsignal ausgehenden elektromagnetischen Feldes zu absorbieren und somit die Störeinstrahlung auf den benachbarten Bonddraht zu reduzieren. Dies gewährleistet eine Verbesserung der Funktion des integrierten Schaltkreises, da Störeinstrahlungen, insbesondere in Bezugspotentialleitungen oder Bezugspotentialnetze, reduziert werden können.
  • Der überraschende Effekt der Erfindung besteht darin, dass ein zusätzlicher, mit beiden Enden auf ein einheitliches elektrische Potential geklemmter Abschirm-Bonddraht als Kurschlusswicklung in der Lage ist, Störeinstrahlungen auf benachbarte Bonddrähte signifikant zu reduzieren.
  • In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abschirm-Bonddraht und der Verbindungs-Bonddraht auf einer gemeinsamen Kontaktzunge angeordnet sind. Somit kann ein Abstand zwischen dem Abschirm-Bonddraht und dem Verbindungs-Bonddraht gering gewählt werden, wodurch eine vorteilhafte induktive Kopplung der Bonddrähte erreicht werden kann. Zudem ist damit gewährleistet, dass der Verbindungs-Bonddraht und der Abschirm-Bonddraht auf dem gleichen, einheitlichen elektrischen Potential liegen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abschirm-Bonddraht zumindest abschnittsweise in Hüllzylinderabschnitten verläuft, die konzentrisch um dem Bezugspotential-Bonddraht angeordnet sind und die Radien aufweisen, die maximal ein 6faches des Bonddrahtradius, vorzugsweise maximal ein 4,5faches des Bonddrahtradius, besonders bevorzugt maximal ein 3,5faches des Bonddrahtradius, betragen. Die Hüllzylinderabschnitte beschreiben jeweils zylindrische Bereiche um den Bezugspotential-Bonddraht herum, wobei ein Zentrum eines jeden Hüllzylinderabschnitts koaxial zum Bezugspotential-Bonddraht angeordnet ist und wobei der Abschirm-Bonddraht mit seinem gesamten Durchmesser in dem Hüllzylinderabschnitt aufgenommen ist. Die Teilung der Hüllzylinderabschnitte kann derart variieren, dass die Gesamtheit der Hüllzylinderabschnitte eine Art Schlauchgeometrie oder Hüllschlauch um den Bezugspotential-Bonddraht herum bilden, wobei der Verlauf einer Mittelachse des Hüllschlauchs dem Verlauf der Mittelachse des Bonddrahts entspricht. Die einzelnen Hüllzylinder weisen jeweils einen Radius auf, der einem Vielfachen eines üblicherweise konstanten Radius des Bonddrahtes angepasst ist. Ein typischer Gold-Bonddraht weist einen Radius zwischen 0,0125 mm und 0,025 mm auf, so dass die Hüllzylinderabschnitte einen maximalen Radius von 0,075 mm bis 0,15 mm aufweisen können. Das heißt beispielsweise, dass ein Abstand, also eine minimale Distanz, zwischen einer Oberfläche des Bezugspotential-Bonddrahts und einer Oberfläche des Abschirm-Bonddrahts bei einem Bonddrahtradius von 0,025 mm und einem 5fach größeren Hüllzylinderradius 0,05 mm beträgt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abschirm-Bonddraht zumindest über 50 Prozent seiner Länge, bevorzugt über zumindest 75 Prozent seiner Länge, besonders bevorzugt über zumindest 85 Prozent seiner Länge, in den Hüllzylinderabschnitten des Verbindungs-Bonddrahts verläuft. Als Länge des Abschirm-Bonddrahts wird die Ausdehnung längs des Bonddrahts zwischen den beiden auf dem einheitlichen elektrischen Potential liegenden Bondverbindungen angesehen. Darüber hinausstehende Endbereiche des Abschirm-Bonddrahts, wie sie bei Wedge-Bonds auftreten können, werden für die Länge des Abschirm-Bonddrahts nicht berücksichtigt. Mit einer zunehmenden Länge des Abschirm-Bonddrahts, der in den Hüllzylinderabschnitten des Verbindungs-Bonddrahts verläuft, wird die vorteilhafte Abschirmwirkung für den Verbindungs-Bonddraht vergrößert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Abschirm-Bonddraht über zumindest 50 Prozent, vorzugsweise über zumindest 75 Prozent, besonders bevorzugt über zumindest 85 Prozent der Länge des Verbindungs-Bonddraht in den Hüllzylinderabschnitten des Verbindungs-Bonddraht liegt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Bondverbindung des Abschirm-Bonddrahts unmittelbar benachbart zu einer Bondverbindung des Verbindungs-Bonddrahts, insbesondere in einem Umkreis um den Verbindungs-Bonddraht mit einem Radius, der kleiner als ein 6facher Bonddrahtradius ist, angeordnet ist. Durch einen möglichst geringen Abstand des Abschirm-Bonddrahts zum Verbindungs-Bonddraht kann eine vorteilhafte Abschirmwirkung gewährleistet werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Radius des Umkreises, dessen Mittelpunkt zentrisch zur Bondverbindung des Verbindungs-Bonddraht angeordnet ist und der den Abschirm-Bonddraht vollständig umfasst, kleiner als ein 4facher Bonddrahtradius. Dies kann insbesondere dann erreicht werden, wenn beide benachbarten Bondverbindungen als Wedge-Bonds, also als nur geringfügig gegenüber dem Bonddraht verbreiterte Bondverbindungen ausgeführt sind. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Abschirm-Bonddraht auf eine übliche Kontaktzunge neben den Verbindungs-Bonddraht gebondet. Somit ist zur Verwirklichung der vorteilhaften Abschirmung keine Änderung der Geometrie der Kontaktzungen bzw. des Leadframe notwendig und es kann trotz der Abschirm-Bonddrähte ein Standard-Leadframe verwendet werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zweite Bondverbindung des Abschirmbonddrahts unmittelbar benachbart zu dem integrierten Schaltkreis, insbesondere mit einem Abstand, der kleiner als ein 5faches des Bonddrahtradius ist, von einer Außenkante des integrierten Schaltkreises entfernt angeordnet ist. Der Abstand bezeichnet die Distanz zwischen den unmittelbar gegenüberliegenden Außenkanten des integrierten Schaltkreises und des Abschirmbonddrahts. Durch eine derartige Wahl der Beabstandung kann erreicht werden, dass der Abschirm-Bonddraht in unmittelbarer Nähe einer Stirnseite des integrierten Schaltkreises in Richtung des Verbindungs-Bonddraht geführt werden kann. Damit können der Abschirm-Bonddraht und der Verbindungs-Bonddraht über eine möglichst lange Strecke im Wesentlichen parallel geführt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abschirm-Bonddraht ausgehend von der dem integrierten Schaltkreis benachbarten Bonddraht zumindest nahezu senkrecht zur Bezugspotentialfläche verläuft und auf Höhe des Verbindungs-Bonddraht mit einem geringen Biegeradius, insbesondere zumindest nahezu mit einem minimalen Bonddraht-Biegeradius, derart abgebogen ist, dass er im Wesentlichen parallel zum Verbindungs-Bonddraht bis zur Kontaktzunge verläuft. Dadurch kann die Zielsetzung erfüllt werden, dass der Abschirm-Bonddraht auf dem kürzesten Wege von der Bondverbindung zum Verbindungs-Bonddraht verläuft und von dort aus längstmöglich und im Wesentlichen parallel zum Verbindungs- Bonddraht ausgeführt werden kann. Der minimale Bonddraht-Biegeradius wird durch die Materialauswahl und Geometrie des Bonddrahts bestimmt und beträgt für einen Gold-Bonddraht typisch das 4–6 fache des Bonddrahtradius.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Anschlussfläche des integrierten Schaltkreises für eine Bereitstellung eines Bezugspotentials an eine Bezugspotentialleitung des integrierten Schaltkreises vorgesehen ist und der integrierte Schaltkreis auf einer elektrisch leitenden Bezugspotentialfläche aufgebracht ist; wobei ausgehend von einer Bezugspotential-Kontaktzunge ein Bezugspotential-Bonddraht an die erste Anschlussfläche geführt ist, die mit der ersten Bezugspotentialleitung verbunden ist; und wobei benachbart zu dem Bezugspotential-Bonddraht ein Abschirm-Bonddraht vorgesehen ist, der mit beiden Enden auf dem elektrischen Potential der Bezugspotentialfläche liegt. Dies gewährleistet eine Verbesserung der Funktion des integrierten Schaltkreises, da Störeinstrahlungen in Bezugspotentialleitungen reduziert werden können. Der Abschirm-Bonddraht ist zusätzlich zu der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der Bezugspotentialfläche und der Bezugspotential-Kontaktzunge vorgesehen. Der integrierte Schaltkreis weist Leiterbahnstrukturen auf, die zur Bereitstellung des Bezugspotentials innerhalb des integrierten Schaltkreises vorgesehen sind und die als Bezugspotentialleitungen bezeichnet werden. Eine den Anschlussflächen abgewandte Oberfläche des integrierten Schaltkreises liegt üblicherweise flächig auf der Bezugspotentialfläche auf, die Teil der Kontaktzungen bzw. des Leadframe ist und die auch als „Kelle", „die attach pad" oder „die pad" bezeichnet wird. Die Bezugspotentialfläche ist mit zumindest einer Bezugspotential-Kontaktzunge elektrisch leitend verbunden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bezugspotentialfläche und die Bezugspotential-Kontaktzunge einstückig ausgebildet sind. Dadurch wird eine besonders geringe Impedanz zwischen der Bezugspotentialfläche und der Bezugspotential-Kontaktzunge gewährleistet und der Abschirm-Bonddraht bildet zwischen Bezugspotentialfläche und der Bezugspotential-Kontaktzunge eine Kurzschlussschleife mit geringer Impedanz und hoher Absorptionsfähigkeit für die eingekoppelten elektromagnetischen Signale.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der integrierte Schaltkreis mit mehreren Verbindungs-Bonddrähten versehen ist, denen jeweils ein Abschirm-Bonddraht zugeordnet ist. Durch den Einsatz von jeweils zugeordneten Abschirm-Bonddrähten kann trotz der erhöhten Anzahl an elektrischen Leitungen, die potentiell zur Einkopplung von Störeinstrahlung geeignet sind, insgesamt ein niedriger Störeinstrahlungspegel für den integrierten Schaltkreis gewährleistet werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Verbindungs-Bonddraht beidseitig Abschirm-Bonddrähte zugeordnet sind. Damit kann eine Abschirmwirkung für den jeweiligen Verbindungs-Bonddraht erhöht werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ausgehend von der Bezugspotential-Kontaktzunge zwei Bezugspotential-Bonddrähte zu unterschiedlichen Bezugspotentialleitungen des integrierten Schaltkreises geführt sind und dass zumindest ein Abschirm-Bonddraht zwischen den benachbarten Bezugspotential-Bonddrähten verläuft. Besonders vorteilhaft ist die Wirkung des Abschirm-Bonddrahtes, wenn sowohl der das Störsignal aussendende Bonddraht als auch der das Störsignal empfangende Bonddraht auf einem gemeinsamen Bezugspotential liegen und aus Platz- und/oder Kostengründen auf die gleiche Bezugspotential-Kontaktzunge gebondet sind.
  • Wenn in eine der beiden Bezugspotentialleitungen, beispielsweise in die einem LIN-Bus zugeordnete Bezugspotentialleitung, ein Störsignal eingekoppelt wird, kann es zu einem massiven Stromfluss mit hoher Frequenz über den entsprechenden Bezugspotential-Bonddraht kommen. Dadurch sendet dieser Bonddraht starke Störsignale aus, die ohne den Abschirm-Bonddraht in den nahezu parallel verlaufenden zweiten Bezugspotential-Bonddraht eingekoppelt würden und somit zu einer unerwünschten Störungseinkopplung führen könnten, die die ursprüngliche Idee zweiter getrennter Bezugspotentiale (Bus- und Signalmasse) zunichte machen würde. Da Busleitungen in einem LIN-Bussystem nicht ohne Weiteres mit Filtergliedern abgeblockt werden können, weil hierdurch die Signalübertragung auf dem LIN-Bus behindert würde, muss akzeptiert werden, dass die eingekoppelten Störsignale über die Bezugspotentialleitung und den Bezugspotential-Bonddraht abfließen. Durch die Verwendung des Abschirm-Bonddrahts kann die Störeinstrahlung auf den benachbarten, zweiten Bezugspotential-Bonddraht, der die zweite Bezugspotentialleitung versorgt, minimiert werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigt:
  • 1 eine schematische Seitenansicht eines Halbleiterbauelements mit einem integrierten Schaltkreis, einem Leadframe sowie Bonddrähten,
  • 2 eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einer einstückigen Verbindung zwischen der Bezugspotentialfläche und der Bezugspotential-Kontaktzunge
  • 3 eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einem separat ausgeführten Kontaktzungenabschnitt,
  • 4 eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einer verlängerten Kontaktzunge für den Abschirm-Bonddraht,
  • 5 eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement mit einer separaten Kontaktzunge für den Abschirm-Bonddraht.
  • Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden für funktionsgleiche Bauelemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • In der 1 wird in schematischer Darstellung ein Halbleiterbauelement 10 in einer Seitenansicht gezeigt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung auf die Illustration der Vergussmasse verzichtet wird. Ein integrierter Schaltkreis 12 ist auf einem Siliziumsubstrat mit einem nicht näher dargestellten Schichtaufbau verwirklicht und ist mit seiner Unterseite 14 auf einer Bezugspotentialfläche 16 mittels leitfähigen Klebstoffs 18 aufgebracht. An einer Oberseite des Siliziumsubstrats sind Anschlussflächen 20 verwirklicht, die für eine elektrisch leitende Verbindung mit elektrisch leitfähigen Kontaktzungen 22 ausgebildet sind. Bei der in 1 dargestellten Kontaktzunge 22 handelt es sich um eine Bezugspotential-Kontaktzunge, die zur Einkopplung eines elektrischen Bezugspotentials in eine oder mehrere Bezugspotentialleitungen des integrierten Schaltkreises 12 vorgesehen ist.
  • In der 1 sind mehrere Bonddrähte dargestellt, die unterschiedliche Funktionen wahrnehmen. Alle dargestellten Bondverbindungen der Bonddrähte sind als Ball-Wege-Bondverbindungen ausgeführt. Ein Bezugspotential-Bonddraht 24 ist für eine Einkopplung des elektrischen Bezugspotentials in eine erste, nicht näher dargestellte Bezugspotentialleitung des integrierten Schaltkreises 12 vorgesehen. Ein Verknüpfungs-Bonddraht 26, der auch als Bezugspotential-Bonddraht bezeichnet werden kann, stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 und der Bezugspotentialfläche 16 her. Ein Abschirm-Bonddraht 28, der zusätzlich zum Verknüpfungs-Bonddraht zwischen der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 und der Bezugspotentialfläche 16 vorgesehen ist, dient zur Abschirmung des Bezugspotential-Bonddrahts 24 gegenüber Störeinstrahlungen hochfrequenter elektrischer Störsignale. Zu diesem Zweck wird der Abschirm- Bonddraht 28 mit beiden Enden auf das einheitliche elektrische Potential der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 und der elektrisch über den Verknüpfungs-Bonddraht 26 verbundenen Bezugspotentialfläche 16 gelegt. Somit bildet der Abschirm-Bonddraht 28 eine Kurzschlusswicklung, die es ermöglicht, induktiv eingekoppelte Signale zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln.
  • Die Störsignale können beispielsweise über die in der 2 näher dargestellten, dem Bezugspotential-Bonddraht 24 benachbarten Signal-Bonddrähte 30 in den integrierten Schaltkreis 12 eingekoppelt oder aus diesem ausgekoppelt werden. Durch die räumliche Nähe zwischen den Bonddrähten 24 und 30 können ohne den Abschirm-Bonddraht 28 unerwünschte Signaleinkopplungen des oder der Störsignale in den Bezugspotential-Bonddraht 24 stattfinden.
  • Für eine vorteilhafte Wirkungsweise des Abschirm-Bonddrahts 28 ist ein möglichst geringer Abstand zwischen dem Bezugspotential-Bonddraht 24 und dem Abschirm-Bonddraht 28 sowie ein zumindest im Wesentlichen paralleler Verlauf der Bonddrähte 24, 28 über einen erheblichen Teil der Länge der Bonddrähte 24, 28 zu verwirklichen, ohne dass sich die Bonddrähte 24, 28 berühren. Bei den in den 1 und 2 schematisch dargestellten, nicht maßstäblichen Ausführungsbeispielen ist eine Länge der Bezugspotential-Bonddrähte 24 von ungefähr 2,1 mm bei einem Bonddrahtradius von 0,035 mm vorgesehen. Der Abschirm-Bonddraht 28 verläuft über eine Länge von ungefähr 1,6 mm und damit zu ca. 80 Prozent im Wesentlichen parallel zum Bezugspotential-Bonddraht 24 in dessen Hüllzylinder 32.
  • Bei der Ausführungsform gemäß der 1 ist zwischen der Bezugspotentialflache 16 und der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 der Verknüpfungs-Bonddraht 26 für eine elektrische Verbindung vorgesehen. Bei der Ausführungsform der 2 ist es hingegen vorgesehen, dass die Bezugspotential-Kontaktzunge 22 einstückig an der Bezugspotentialfläche 16 angebracht ist. Eine solche Anbindung der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 wird auch als „fused-lead” bezeichnet und erübrigt den Verknüpfungs-Bonddraht 26. Dadurch kann eine besonders geringe Impedanz zwischen der Bezugspotential-Kontaktzunge 22 und der Bezugspotentialfläche 16 sichergestellt werden.
  • In den 1 und 2 ist jeweils exemplarisch ein Hüllzylinderabschnitt 32 dargestellt, der konzentrisch um den Bezugspotential-Bonddraht 24 angeordnet ist. Ein Radius des Hüllzylinderabschnitts 32 ist so gewählt, dass er maximal ein 6faches des Bonddrahtradius beträgt. Der Abschirm-Bonddraht 28 ist derart angeordnet, dass er in der Praxis über 75 Prozent seiner Länge in den Hüllzylinderabschnitten 32 des Bezugspotential-Bonddrahts 24 verläuft. Der Bezugspotential-Bonddraht 24 wird sogar über ca. 80 Prozent seiner Länge durch den Abschirm-Bonddraht 28 abgeschirmt. Durch diese räumliche Nähe des Abschirm-Bonddrahts 28 gegenüber dem Bezugspotential-Bonddraht 24 ist eine vorteilhafte Bedämpfung von eingestrahlten Störsignalen durch den als Kurzschlusswicklung wirkenden Abschirm-Bonddraht 28 gewährleistet.
  • Darüber hinaus ist ein Kontaktbereich 34 der Bondverbindung des Abschirm-Bonddrahts 28, der in den 1 und 2 symbolisch dargestellt ist, derart in Nachbarschaft eines Kontaktbereichs 36 der Bondverbindung des Bezugspotential-Bonddrahts 24 angeordnet, dass der Kontaktbereich 34 in einem Umkreis 38 des Kontaktbereichs 36 liegt. Der Umkreis 38 weist einen Radius auf, der einem 5fachen Bonddrahtradius entspricht.
  • Der Ball-Bond des Abschirm-Bonddrahts 28 ist unmittelbar benachbart zu dem integrierten Schaltkreis 12 angeordnet, wobei ein Abstand 40 des Ballbonds zu einer Außenkante des integrierten Schaltkreises 10 weniger als ein 5faches des Bonddrahtradius beträgt. Der Abschirm-Bonddraht 28 verläuft ausgehend von dem Ball-Bond zumindest nahezu senkrecht zur Unterseite 14. Auf Höhe des Bezugspotential-Bonddrahts 24 ist der Abschirm-Bonddraht 28 mit einem geringen Biegeradius abgewinkelt, um zu gewährleisten, dass er auf dem kürzesten Wege im Wesentlichen parallel zum Be zugspotential-Bonddraht 24 bis zur Bezugspotential-Kontaktzunge 22 verlaufen kann.
  • Bei der Ausführungsform der 3 ist vorgesehen, dass an der Bezugspotentialfläche 16 ein nach außen abragender Kontaktzungenabschnitt 42 vorgesehen ist, der als Grundlage für den Abschirm-Bonddraht 28 dient. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der 1 und 2 ist der Kontaktzungenabschnitt 42 nicht als Kontaktzunge nach außen aus der Vergussmasse 44 herausgeführt und dient auch nicht als Bondfläche für den Bezugspotential-Bonddraht 24. Vielmehr ist der Kontaktzungenabschnitt 42 ausschließlich zur Bildung einer Kurzschlussschleife mit dem Abschirm-Bonddraht 28 vorgesehen und kann auf einem vom elektrischen Potential des Bezugspotential-Bonddrahts 24 bzw. des Signal-Bonddrahts 30 abweichenden elektrischen Potential liegen.
  • Bei der Ausführungsform der 4 sind der Bezugspotential-Bonddraht 24 und der Abschirm-Bonddraht 28 auf einer gemeinsamen, langgestreckt ausgeführten Abschirm-Kontaktzunge 46 angebracht, die nicht mit der Bezugspotentialfläche 16 verbunden ist. Damit kann an der integrierte Schaltkreis 12 mit seiner Unterseite 14, die elektrisch leitend auf der Bezugspotentialfläche 16 aufgebracht ist, auf ein anderes elektrisches Bezugspotential als der Bezugspotential-Bonddraht 24 gelegt werden. Entscheidend ist, dass der Abschirm-Bonddraht dem Bezugspotential-Bonddraht 24 in unmittelbarer Nachbarschaft zugeordnet ist und dass die Abschirm-Kontaktzunge 46 sich von einer Außenkante des Halbleiterbauelements bis kur vor den integrierten Schaltkreis 12 erstreckt, so dass ein im Wesentlichen paralleler Verlauf des Abschirm-Bonddrahts 28 über eine möglichst große Länge des Bezugspotential-Bonddraht 24 gewährleistet werden kann.
  • Bei der Ausführungsform der 5 ist der Abschirm-Bonddraht 28 auf eine separat ausgeführte Abschirm-Kontaktzunge 46 gebondet und ist als Wedge-Wedge-Bondverbindung ausgeführt, um einen möglichst geringen Ab stand zum integrierten Schaltkreis 12 verwirklichen zu können. Die von dem unmittelbar benachbart angeordneten Signal-Bonddraht 30 ausgesendeten elektromagnetischen Impulse werden zu einem überwiegenden Anteil in den Abschirm-Bonddraht 28 eingekoppelt und dort in der Kurzschlussschleife in Wärme ungewandelt und beeinflussen somit die jeweils benachbarten Bezugspotential-Bonddrähte 24 nur in geringerem Maße.
  • Bei einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der integrierte Schaltkreis in sogenannter „Silicon an Oxide" (SOI)-Technologie hergestellt. Das heißt, dass die elektrischen Bauteile (Transistoren, Widerstände, Kondensatoren etc.) des integrierten Schaltkreises in einer ersten, oberen Siliziumschicht verwirklicht sind. Diese erste Siliziumschicht ist von einer zweiten, auch als Trägerwafer oder Handlewafer bezeichneten Siliziumschicht durch eine dünne Oxidschicht isoliert. Der Trägerwafer wird zwar elektrisch leitend auf die Bezugspotentialfläche geklebt, ist jedoch wegen der Oxidschicht lediglich kapazitiv mit den elektrischen Bauteilen verbunden, so dass eine Verbindung der elektrischen Bauteile mit der Bezugspotentialfläche sehr hochohmig ist. Für hochfrequente Signale wirkt die Oxidschicht allerdings wie ein Dieelektikum eines großen Kondensators, so dass die integrierte Schaltung für HF-Störungen faktisch auf dem Bezugspotential liegt.
  • Bei einem nicht näher dargestellten, als Halbleiterbauelement für ein LIN-Bussystem ausgeführten integrierten Schaltkreis sind sowohl der „Störer"-Bonddraht als auch der „gestörte" Bonddraht als Massedrähte ausgeführt und liegen auf dem gleichen Bezugspotential. Durch den „Störer"-Massebonddraht fließt der Strom des LIN-Busses. Der zweite Massebonddraht ist als allgemeine Signalmasse des integrierten Schaltkreises (für z. B. Spannungsreferenz, Taktgenerator etc.) vorgesehen. Bei elektromagnetischer Störung des LIN-Busses von außen fließt ein großer hochfrequenter Strom vom LIN-Bus durch die integrierte Schaltung und dann durch den ersten Massebonddraht. Dieser induziert eine Spannung im zweiten Massebonddraht, so dass die Signalmasse des integrierten Schaltkreises stark ge stört werden kann und es zu einem Funktionsausfall des integrierten Schaltkreises kommen kann.
  • Da es bei Standard-LIN-Halbleiterbauelementen typischerweise nur eine Kontaktzunge für Masse gibt, müssen beide Masse-Bonddrähte zwangsläufig dicht nebeneinander auf diese Kontaktzunge gebondet werden. Damit liegt eine hohe magnetische Kopplung zwischen diesen Masse-Bonddrähten vor, die durch den oder die Abschirm-Bondverbindungen bedämpft werden kann.
    • 10
    Halbleiterbauelement
    12
    integrierter Schaltkreis
    14
    Unterseite (integrierter Schaltkreis)
    16
    Bezugspotentialfläche
    18
    leitfähiger Klebstoff
    20
    Anschlussfläche
    22
    Kontaktzungen
    24
    Bezugspotential-Bonddraht
    26
    Verknüpfungs-Bonddraht
    28
    Abschirm-Bonddraht
    30
    Signal-Bonddraht
    32
    Hüllzylinderabschnitt
    34
    Kontaktbereich (Abschirm-Bonddraht)
    36
    Kontaktbereich (Bezugspotential-Bonddraht)
    38
    Umkreis
    40
    Abstand
    42
    Kontaktzungenabschnitt
    44
    Vergussmasse
    46
    Abschirm-Kontaktzunge

Claims (12)

  1. Halbleiterbauelement (10), insbesondere für LIN-Bussysteme, mit einem integrierten Schaltkreis (12), der auf einer Oberseite mehrere Anschlussflächen (20) für eine Ein- und/oder Auskopplung elektrischer Signale aufweist; sowie mit mehreren elektrisch leitfähigen Kontaktzungen (22, 42, 46), die zumindest teilweise mit Verbindungs-Bonddrähten (24) an jeweils zugeordnete Anschlussflächen (20) des integrierten Schaltkreises (12) elektrisch angeschlossen sind; dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu einem Verbindungs-Bonddraht (24) ein Abschirm-Bonddraht (28) vorgesehen ist, der mit beiden Enden auf einem einheitlichen elektrischen Potential, insbesondere auf einer der Kontaktzungen (22, 42, 46), angeordnet ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirm-Bonddraht (28) und der Verbindungs-Bonddraht (24) auf einer gemeinsamen Kontaktzunge (22, 42, 46) angeordnet sind.
  3. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirm-Bonddraht (28) zumindest abschnittsweise in Hüllzylinderabschnitten (32) verläuft, die konzentrisch um dem Verbindungs-Bonddraht (24) angeordnet sind und die Radien aufweisen, die maximal ein 6faches des Bonddrahtradius, vorzugsweise maximal ein 4,5faches des Bonddrahtradius, besonders bevorzugt maximal ein 3,5faches, des Bonddrahtradius betragen.
  4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirm-Bonddraht (28) zumindest über 50 Prozent seiner Länge, bevorzugt über zumindest 75 Prozent seiner Länge, besonders bevorzugt über zumindest 85 Prozent seiner Länge, in den Hüllzylinderabschnitten (32) des Verbindungs-Bonddrahts (24) verläuft.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bondverbindung (34) des Abschirm-Bonddrahts (28) unmittelbar benachbart zu einer Bondverbindung (36) des Verbindungs-Bonddrahts (24), insbesondere in einem Umkreis um den Verbindungs-Bonddraht (24) mit einem Radius, der kleiner als ein 6facher Bonddrahtradius ist, angeordnet ist.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Bondverbindung des Abschirm-Bonddrahts (28) unmittelbar benachbart zu dem integrierten Schaltkreis (12), insbesondere mit einem Abstand (40), der kleiner als ein 5faches des Bonddrahtradius ist, von einer Außenkante des integrierten Schaltkreises (12) entfernt angeordnet ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirm-Bonddraht (28) ausgehend von der dem integrierten Schaltkreis (12) benachbarten Bondverbindung zumindest nahezu senkrecht zu einer Bezugspotentialfläche (14) verläuft und auf Höhe des Verbindungs-Bonddrahts (24) mit einem geringen Biegeradius, insbesondere zumindest nahezu mit einem minimalen Bonddraht-Biegeradius, derart abgebogen ist, dass er im Wesentlichen parallel zum Verbindungs-Bonddraht (24) bis zur Kontaktzunge (22, 42, 46) verläuft.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste Anschlussfläche (20) des integrierten Schaltkreises (12) für eine Bereitstellung eines Bezugspotentials an eine Bezugspotentialleitung des integrierten Schaltkreises (12) vorgesehen ist; und – der integrierte Schaltkreis (12) auf einer elektrisch leitenden Bezugspotentialfläche (16) aufgebracht ist; wobei – ausgehend von einer Bezugspotential-Kontaktzunge (22, 42, 46) ein Bezugspotential-Bonddraht (24) an die erste Anschlussfläche (20) geführt ist, die mit der ersten Bezugspotentialleitung verbunden ist; und – benachbart zu dem Bezugspotential-Bonddraht (24) ein Abschirm-Bonddraht (28) vorgesehen ist, der mit beiden Enden auf dem elektrischen Potential der Bezugspotentialfläche (16) liegt.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugspotentialfläche (16) und die Bezugspotential-Kontaktzunge (22, 42, 46) einstückig ausgebildet sind.
  10. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (12) mit mehreren Verbindungs-Bonddrähten (24) versehen ist, denen jeweils zumindest ein Abschirm-Bonddraht (28) zugeordnet ist.
  11. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Verbindungs-Bonddraht (24) beidseitig Abschirm-Bonddrähte (28) zugeordnet sind.
  12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der Bezugspotential-Kontaktzunge (22, 42, 46) zwei Bezugspotential-Bonddrähte (24, 44) zu unterschiedlichen Bezugspotentialleitungen des integrierten Schaltkreises (12) geführt sind und zumindest ein Abschirm-Bonddraht (28) zwischen den benachbarten Bezugspotential-Bonddrähten verläuft.
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