-
Die Erfindung betrifft elektronische Vorrichtungen und insbesondere die Aufbau- und Verbindungstechnik für integrierte Halbleiterschaltungschips.
-
Hersteller con Halbleitervorrichtungen sind ständig bestrebt, die Leistungsfähigkeit ihrer Produkte zu erhöhen, während die Herstellungskosten verringert werden sollen. Ein kostenintensives Gebiet in der Herstellung von Halbleitervorrichtungen ist die Prüfung der Halbleiterchips. Wie den Fachleuten bekannt ist, beinhaltet das Prüfen auf Gehäuse-Niveau das Ablegen einzelner Chip-Gehäuse in Testsockel, um schlechte Gehäuse von guten auszusondern. Prüfen kann zeitaufwendig sein und kann eine große Anzahl von Testsockeln erfordern, die beim Hersteller verfügbar sein müssen.
-
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, ein Chip-Gehäuse zu schaffen, welches die Herstellungskosten verringern und/oder die Ausbeute erhöhen kann.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die beigefügten Zeichnungen sind vorgesehen, um ein tieferes Verständnis der Ausführungsformen bereitzustellen. Die Zeichnungen stellen Ausführungsformen dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien von Ausführungsformen zu erklären. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile der Ausführungsformen werden ohne weiteres ersichtlich, wenn sie durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise zueinander maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
-
1A ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Chip-Gehäuse 100 gemäß einer Ausführungsform darstellt;
-
1B ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Chip-Gehäuse 200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
-
2 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften Chip-Gehäuses, welches in einem Burn-in-Testsockel zum Durchführen eines Burn-in-Tests eingesetzt ist;
-
3 ist eine Schnittansicht eines beispielhaften Chip-Gehäuses, welches in einem Testsockel zum Durchführen einer Funktionsprüfung eingesetzt ist;
-
4 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
5 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
6 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
7 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
8 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
9 zeigt ein Beispiel eines Chip-Gehäuses, welches auf einer Anwendungsplatine z.B. durch Drahtbonden montiert ist;
-
10 zeigt das Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses nach 4 und ein Detail dieses beispielhaften Layouts;
-
11A–11C veranschaulichen weitere Einzelheiten des Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses;
-
12 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses; und
-
13 zeigt ein Beispiel eines Layouts einer Anschlussfläche eines beispielhaften Chip-Gehäuses.
-
Aspekte und Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen allgemein verwendet werden, um sich auf gleiche Elemente zu beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um für ein gründliches Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu sorgen. Es muss jedoch für einen Fachmann offensichtlich sein, dass einer oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad an spezifischen Details umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form zur Erleichterung der Beschreibung eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen dargestellt. Die folgende Beschreibung darf daher nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Darstellungen der verschiedenen Schichten, Platten, Chips oder Substrate in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind.
-
In der folgenden Beschreibung wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen dargestellt werden, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht werden Richtungsbegriffe, wie z. B., "obere", "untere", "oben", "unten", "links", "rechts", "Vorderseite", "Rückseite" etc., mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl unterschiedlicher Ausrichtungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen, hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich anders vermerkt.
-
Wie in dieser Beschreibung verwendet, bedeuten die Begriffe "gekoppelt" und/oder "elektrisch gekoppelt" nicht, dass die Elemente direkt miteinander verbunden sein müssen; Zwischenelemente können zwischen den "gekoppelten" oder "elektrisch gekoppelten" Elementen bereitgestellt werden. Jedoch ist eine der möglichen Bedeutungen der Begriffe "gekoppelt" und/oder "elektrisch gekoppelt", dass eine direkte Verbindung ohne dazwischenliegende Elemente zwischen "gekoppelten" oder "elektrisch gekoppelten" Elementen besteht.
-
Die hierin beschriebenen Halbleiterchips können von unterschiedlicher Art sein, können durch unterschiedliche Technologien hergestellt werden und können beispielsweise integrierte elektrische, elektro-optische oder elektromechanische Schaltungen und/oder passive Bauelemente umfassen. Die Halbleiterchips können integrierte Schaltungen, wie z.B. integrierte Logikschaltungen, Steuerschaltungen, Mikroprozessoren, Speichervorrichtungen usw. umfassen. Die Halbleiterchips müssen nicht aus bestimmtem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Si, SiC, SiGe, GaAs, hergestellt sein und des Weiteren anorganische und/oder organische Materialien umfassen, die keine Halbleiter sind, wie beispielsweise Isolatoren, Kunststoffe oder Metalle.
-
Der Halbleiterchip kann Chipkontaktpads (oder Elektroden) aufweisen, die die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit den integrierten Schaltungen in den Halbleiterchips erlauben können. Die Elektroden können eine oder mehrere Elektroden-Metallschichten umfassen, die auf dem Halbleitermaterial der Halbleiterchips aufgebracht werden. Die Elektrodenmetallschichten können mit einer beliebigen geometrischen Form und einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Die Elektrodenmetallschichten können beispielsweise in Form einer Schicht auf einer Fläche vorliegen. Beliebige Metalle, beispielsweise Cu, Ni, NiSn, Au, Ag, Pt, Pd, und eine Legierung von einem oder mehreren dieser Metalle können als Material verwendet werden. Die Elektrodenmetallschicht(en) muss(müssen) nicht homogen sein oder aus nur einem Material hergestellt sein, das heißt, verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der Materialien, welche in der Elektroden-Metallschicht(en) enthalten sind, sind möglich.
-
Vorrichtungen, die einen oder mehrere Chips in Gehäusen (Packages) umfassen, werden nachfolgend beschrieben. Das Chip-Gehäuse (Chip-Package) umfasst den(die) Halbleiterchip(s) und ein Gehäusesubstrat. Das Gehäusesubstrat kann eine elektrische Zwischenverbindung, wie z.B. eine strukturierte Umverteilungsschicht, umfassen. Die elektrische Zwischenverbindung steht in elektrischem Kontakt mit Chipelektroden. Ferner kann das Gehäusesubstrat die Anschlusspads des Chip-Gehäuses umfassen. Die Anschlusspads des Chip-Gehäuses sind elektrisch mit der integrierten Schaltung über die elektrischen Zwischenverbindung verbunden. Somit kann die elektrische Zwischenverbindung als elektrische Umleitungsstruktur dienen, welche die Anschlusspads des Chip-Gehäuses mit den Chipelektroden koppelt.
-
Das Gehäusesubstrat kann Polymermaterial oder Keramik umfassen oder aus diesen Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann das Gehäusesubstrat mindestens eine isolierende Schicht aus einem Polymermaterial umfassen, welche mit einer strukturierten Metallfolienschicht beschichtet ist. Die strukturierte Metallfolienschicht kann eine elektrische Umverteilungsschicht sein, welche an der Isolierschicht angebracht ist. Die Isolierschicht kann auf der Basis von Epoxidharz, Polythetrafluoroäthylen, Aramidfasern oder Kohlenstofffasern hergestellt sein und kann Verstärkungsmittel wie Fasermatten, beispielsweise mit Glas- oder Kohlenstofffasern, umfassen. Beispielsweise kann solch ein Gehäusesubstrat eine Einzelschicht-PCB (Leiterplatte) oder eine Mehrschicht-PCB sein. Elektrische Umverteilungsstrukturen, wie oben beschrieben, können durch Dünnschichtverarbeitung auf Wafer-Ebene angewendet werden. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäusesubstrat eine Platte aus Keramik, welche mit einer strukturierten Metallschicht beschichtet ist, umfassen. Beispielsweise können solche Gehäusesubstrate DCB(Direct Copper Bonded)-Keramiksubstrate sein.
-
Das Gehäusesubstrat und die elektrische Zwischenverbindung können verwendet werden, um Gehäuse vom Typ Fan-out zu produzieren. In einem Gehäuse vom Typ Fan-out sind wenigstens einige der Anschlusspads und/oder Leiterbahnen der elektrischen Zwischenverbindung, welche den Halbleiterchip mit den Anschlusspads verbinden, seitlich außerhalb der Kontur des Halbleiterchips angeordnet oder überschneiden sich nicht mit der Kontur des Halbleiterchips. Somit wird in Fan-out-Gehäusen ein Außenumfangsteil des Gehäuses des Halbleiterchips typischerweise (zusätzlich) zum elektrischen Verbinden des Gehäuses mit externen Anwendungen, wie beispielsweise Anwendungsplatten usw., verwendet. Dieser äußere Teil des Gehäuses, welcher den Halbleiterchip umgibt, vergrößert effektiv die Kontaktfläche des Gehäuses in Bezug auf die Grundfläche des Halbleiterchips, was zu herabgesetzten Einschränkungen in Hinblick auf die Gehäuseanschlusspadgrößen und -raster (bzw. -teilung) in Bezug auf die spätere Verarbeitung, z.B. Board-Level-Systemintegration (Second-Level Montage) führt.
-
Ferner können die Gehäuse ein Verkapselungsmittel umfassen. Das Verkapselungsmittel kann beispielsweise ein duroplastisches Material oder ein thermoplastisches Material umfassen oder aus einem solchen hergestellt sein. Ein duroplastisches Material kann z.B. auf der Basis eines Epoxidharzes hergestellt werden. Ein thermoplastisches Material kann z.B. ein oder mehrere Materialien aus der Gruppe Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyamid-Imid (PAI) sein. Thermoplastische Kunststoffe schmelzen durch Anwendung von Druck und Wärme während der Formgebung oder Laminierung und härten (umgekehrt) bei Kühlung und Druckentspannung aus. Das Verkapselungsmittel kann ein Formstoffmaterial oder ein Laminatmaterial sein. Das Verkapselungsmittel kann beispielsweise während eines Prozesses des Wafer-Level-Packaging (WLP) oder bei anderen Einhausungsverfahren aufgebracht werden.
-
1A zeigt ein Chip-Gehäuse (Chip-Package) 100 gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Das Gehäuse 100 enthält einen Halbleiterchip 110, welcher elektrisch und mechanisch mit einem Gehäusesubstrat 120 gekoppelt ist. Der Halbleiterchip 110 kann von Front-End-Wafer-Level-Technologie berarbeitet worden sein, um eine integrierte Schaltung zu enthalten. Beispielsweise wurde die obere Oberfläche 110a des Halbleiterchips 110 so berarbeitet, dass ein aktiver Bereich des Halbleiterchips 110, welcher z.B. integrierte Transistoren usw. umfasst, benachbart zur oberen Oberfläche 110a desselben implementiert ist.
-
Des Weiteren kann eine Vielzahl von Chip-Elektroden 111 auf der oberen Oberfläche 110a des Halbleiterchips 110 angeordnet sein. Die Chipelektroden 111 sind elektrisch mit der integrierten Schaltung des Halbleiterchips 110 über eine Chipinterne Verdrahtung verbunden.
-
Das Gehäusesubstrat 120 kann eine obere Hauptfläche 120a und eine untere Hauptfläche 120b gegenüberliegend der oberen Fläche 120a aufweisen. Die untere Fläche 120b des Gehäusesubstrats 120 ist der oberen Fläche 110a des Halbleiterchips 110 zugewandt und ist mit dieser verbunden.
-
Die obere Fläche 120a des Gehäusesubstrats 120 kann mit einer ersten Gruppe von Anschlusspads 300 und einer zweiten Gruppe von Anschlusspads 400 vorgesehen sein. Die erste und die zweite Gruppe von Anschlusspads 300, 400 stellen die äußeren Anschlüsse des Halbleiterchip-Gehäuses 100 dar. Die obere Fläche 120a des Gehäusesubstrats 120 stellt somit eine gemeinsame Anschlussfläche des Chip-Gehäuses 100 dar, auf der die Anschlusspads 300, 400 angeordnet sind. Das Gehäusesubstrat 120 kann beispielsweise ein organisches Substrat, ein Keramiksubstrat usw. sein. Des Weiteren kann das Gehäusesubstrat 120 beispielsweise ein Laminatsubstratstreifen, welcher ein flexibles Kunstharzband, ein steifes Glasfaser/Kupferfolienlaminat, ein gemeinsam gebranntes ("co-fired") Keramiksubstrat usw. umfasst, sein.
-
Das Gehäusesubstrat 120 umfasst eine elektrische Zwischenverbindung (nicht gezeigt), welche ausgebildet ist, um einzelne Chipelektroden 111 elektrisch mit einzelnen Anschlusspads 300, 400 des Gehäuses 100 zu koppeln. Wie einem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik bekannt sein wird, steht eine Vielzahl von Techniken zur Verfügung, um solch eine elektrische Zwischenverbindung auszuführen, beispielsweise Dünnfilmtechnologie zum Erzeugen einer elektrischen Umverteilungsstruktur, Durchkontaktierungstechnologien zum Erstellen elektrischer Durchgänge, die durch das Gehäusesubstrat 120 hindurchgehen usw. Die elektrische Zwischenverbindung (nicht gezeigt) kann auf der oberen Fläche 120a des Gehäusesubstrats 120, der unteren Fläche 120b des Gehäusesubstrats 120 angeordnet sein oder kann als eine interne elektrische Zwischenverbindung des Gehäusesubstrats 120 zwischen Isolierschichten davon sandwichartig eingelegt sein. In all diesen Fällen kann die elektrische Zwischenverbindung durch eine strukturierte Metallfolie ausgebildet werden und/oder das Gehäusesubstrat 120 zusammen mit der elektrischen Zwischenverbindung kann eine elektrische Umverteilungsstruktur darstellen.
-
Die Montagefläche des Halbleitergehäuses 100 kann durch die untere (rückseitige) Fläche 110b des freiliegenden Halbleiterchips 110 realisiert werden. Somit kann diese untere Fläche 110b des Halbleiternacktchips teilweise oder vollständig freiliegend sein. Das Halbleitergehäuse 100 kann somit ein "Nacktchip-Gehäuse" sein, wie im Einzelnen weiter unten erläutert wird. Eine Montagefläche stellt die Fläche des Gehäuses dar, die, wenn sie auf einer Anwendungsplatine befestigt ist, direkt mit der Anwendungsplatine verbunden ist.
-
1B zeigt ein Chip-Gehäuse 200. Im Hinblick auf den Halbleiterchip 110, die Chipelektroden 111, das Gehäusesubstrat 120, die elektrische Zwischenverbindung (nicht gezeigt) und die erste und die zweite Gruppe von Anschlusspads 300, 400 kann das Chip-Gehäuse 200 die gleiche Struktur und die gleichen Merkmale wie das Chip-Gehäuse 100 aufweisen und es wird auf die obige Offenbarung Bezug genommen, um eine Wiederholung zu vermeiden. Ferner kann das Chip-Gehäuse 200 eine Einkapselung 500 umfassen.
-
Die Einkapselung 500 kann aus einem Formgussmaterial oder einem Laminatmaterial, z.B. ein thermoplastisches oder duroplastisches Material, wie oben erwähnt, hergestellt sein. Die Einkapselung 500 kann einen Teil oder alle Seitenflächen des Halbleiternacktchips 110 abdecken. Einige oder alle Seitenflächen des Halbleiternacktchips 110 können vollständig von der Einkapselung 500 abgedeckt werden. Nur die Seitenflächen des Halbleiternacktchips 110 können durch die Einkapselung 500 abgedeckt sein. Die Außenseitenflächen 510c und 510d der Einkapselung 500 können jeweils bündig mit den Außenseitenflächen 120c, 120d des Gehäusesubstrats 120 sein, wodurch entsprechende Gehäuseseitenflächen 120c, 510c und 120d, 510d ausgebildet werden. Des Weiteren kann die untere (Rückseiten-)Fläche 110b des Halbleiterchips 110 eben mit den unteren Gehäusebodenflächen 510e der Einkapselung 500 sein. Es ist zu beachten, dass die Einkapselung 500 nicht die unteren (Rückseiten-)Fläche 110b des Halbleiterchips 110 bedecken darf.
-
Die untere (Rückseiten-)Fläche 110b des Halbleiterchips 110 kann ganz oder teilweise unbedeckt sein, z.B. kann eine nackte Chipoberfläche freiliegen. In diesem Fall, ähnlich wie bei Chip-Gehäuse 100, ist das Chip-Gehäuse 200 ein Nacktchip-Gehäuse ("bare die package"). Nacktchip-Gehäuse wie z.B. Chip-Gehäuse 100 oder 200 können auf Anwendungsplatten genauso wie Nacktchips (sogenannte "bare dies") montiert werden. So können bekannte Nacktchip-Montagetechnik und Haftungsmaterialien (z.B. Klebstoffe) vom Kunden verwendet werden, um die Nacktchip-Gehäuse 100, 200 an einer Anwendungsplatte zu befestigen. Des Weiteren können, da die Rückseitenfläche 110b des Nacktchip-Gehäuses, wie z.B. Chip-Gehäuse 100 oder Chip-Gehäuse 200, identisch zu der Rückseitenfläche eines nackten Chips (z.B. Halbleiterchips 110) ist, die gleichen Vorteile (z.B. hohe Wärmekonnektivität zwischen Nacktchip-Gehäuse 100, 200 und Anwendungsplatine, hohe Design-Flexibilität) wie in der Nacktchip-Montagetechnik, wie z.B. Chip-on-Board-Technologie (COB), erzielt werden.
-
Es ist zu beachten, dass die Rückseitenfläche 110b beispielsweise durch eine dünne Schutzschicht (nicht gezeigt), welche das Halbleitermaterial des Halbleiterchips 110 beschichtet, z.B. eine harte Passivierungsschicht, eine Oxidschicht, eine Nitrid-Schicht oder eine (dünne) Polymerschicht, ausgebildet sein kann. Die Schutzschicht sollte dünn sein und eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzen. Das heißt, die Ausdrücke "Nacktchip" und "freiliegende Oberfläche", wie hierin verwendet, können so verstanden werden, dass sie eine Bedeckung der Rückseitenfläche 110b durch die Einkapselung 500 auszuschließen, können aber Implementierungen umfassen, in denen eine (dünne) Schutzschicht vorgesehen ist, um die Rückseitenfläche 110b auszubilden.
-
Das Chip-Gehäuse 200, dargestellt in 1B, oder andere Beispiele für Chip-Gehäuse, die hierin betrachtet werden, können auf Wafer-Level, z.B. durch einen Wafer-Level-Prozess hergestellt werden, in welchem die verarbeiteten Halbleiterchips von einem Wafer abgeschnitten werden, in einer voneinander beabstandeten Beziehung auf einem temporären Träger angeordnet werden und in einem Formgussmaterial, das die Einkapselung 500 ausbildet, eingebettet werden. Das Gehäusesubstrat 120 kann dann auf dem sogenannten "künstlichen Wafer" oder "gegossenen rekonfigurierten Wafer" aufgebracht werden, welcher von der Einkapselung 500 und den darin verteilten Halbleiterchips 120 ausgebildet wird. Erst nach Aufbringen der Einkapselung 500 und des Gehäusesubstrats 120 werden einzelne Gehäuse 200 aus dem "künstlichen Wafer" geschnitten. Einhausen auf Wafer-Level ist in der Technik bekannt, um sogenannte Wafer-Level-Gehäuse (WLP) zu produzieren. Chip-Gehäuse, die hierin betrachtet werden, z.B. Chip-Gehäuse 200, können z.B. ein WLP sein.
-
Chip-Gehäuse der hier betrachteten Art können Gehäuse vom Typ Fan-out sein, wie beispielsweise in den 1A und 1B dargestellt. Gehäuse vom Typ Fan-out lassen die gemeinsame Anschlussfläche des Gehäuses (hier z.B. die obere Oberfläche 120a) über den Umriss des Halbleiterchips 110 hinaus erstrecken. Das erste und das zweite Anschlusspad 300, 400 müssen daher nicht innerhalb des Umrisses des Halbleiterchips 110 angeordnet sein, sondern können über eine größere Fläche verteilt werden. Selbstverständlich sind in vielen Halbleiterchips 110, z.B. Logikschaltungen, Mikro-Controller usw., eine große Anzahl von Chipelektroden notwendig und somit ist eine große Anzahl von Anschlüssen (oft als "Pin-Anzahl" bezeichnet) des Gehäuses erforderlich. Fan-out-Typ-Gehäuse wie die Chip-Gehäuse 100, 200 stellen eine erhöhte Fläche für die Anordnung der (externen) Gehäuseanschlusspads 300, 400 zur Verfügung. Zu diesem Zweck ist zumindest eine seitliche Abmessung des Gehäusesubstrats 120 größer als die entsprechende seitliche Abmessung des Halbleiterchips 110.
-
In anderen Beispielen können die Chip-Gehäuse, die hierin betrachtet werden, Fan-in-Typ-Gehäuse sein. Bei Fan-in-Typ-Gehäusen sind alle Anschlusspads 300, 400 innerhalb der Kontur des Halbleiterchips 110 angeordnet. Des Weiteren kann jede seitliche Abmessung des Gehäusesubstrats 120 beispielsweise gleich oder kleiner als die entsprechende seitliche Abmessung des Halbleiterchips 110 sein. Beispielsweise kann das Chip-Gehäuse 100 als Fan-in-Typ-Gehäuse realisiert sein, wenn das Gehäusesubstrat 120 seitlich begrenzt ist, um sich nicht über den Umriss des Halbleiterchips 110 zu erstrecken.
-
Hierin betrachtete Gehäuse können z.B. sogenannte Nacktchip-Gehäuse sein. Beispielsweise werden sowohl das Gehäuse 100 als auch das Gehäuse 200, wie in den 1A und 1B dargestellt, als Nacktchip-Gehäuse in Übereinstimmung mit den obigen Erläuterungen bezeichnet.
-
Hierin betrachtete Gehäuse können z.B. Single-Chip-Gehäuse sein. Beispielsweise sind die Chip-Gehäuse 100, 200, welche in den 1A und 1B dargestellt sind, Beispiele für Single-Chip-Gehäuse. Alternativ können hierin betrachtete Gehäuse z.B. Multi-Chip-Gehäuse sein.
-
Hierin betrachtete Gehäuse können z.B. Chip-Scale-Gehäuse (CSP) und/oder Wafer-Scale-Gehäuse (WSP) sein. Ein CSP ist hierin als ein Gehäuse definiert, dessen seitliche Abmessungen kleiner sind als das 1,5-fache des Halbleiternacktchips 110. Somit können beide oben beschriebenen Gehäuse 100, 200 z.B. CSPs sein. Ferner kann das Gehäuse 200 ein WSP sein, wenn es durch Wafer-Level-Packaging(WLP)-Technologie gefertigt ist.
-
Hierin betrachtete Gehäuse können z.B. Draht-Bond-Gehäuse sein. Draht-Bond-Gehäuse, wie hierin bezeichnet, sind Gehäuse mit einer gemeinsamen Anschlussfläche, die alle (externen) Anschlusspads des Gehäuses enthält und wobei die Anschlusspads derart ausgebildet sind, dass ein elektrischer Kontakt zu einer Anwendungsplatine ausschließlich durch Draht-Bonden erfolgt.
-
Hierin betrachtete Gehäuse werden von den Komponenten-Herstellern getestet, bevor sie an den Kunden ausgeliefert werden. Im Folgenden werden Testprozesse auf Gehäuseebene betrachtet. Ein Typ eines Testprozesses auf Gehäuseebene wird als Burn-in-Test in der Technik bezeichnet. In einem Burn-in-Test werden ein oder mehrere Chip-Gehäuse einzeln in entsprechenden Testsockeln einer Burn-in-Platte angeordnet und die Kontaktstifte in den Burn-In-Sockeln stellen elektrische Verbindungen mit den (externen) Anschlusspads der Chip-Gehäuse her. Die Vorrichtungen (d.h. Gehäuse) im Test werden dann einer Umgebung mit erhöhter Temperatur ausgesetzt und Komponenten des Gehäuses werden durch Anlegen von Eingabe-Vorspannungen belastet, um einen Halbleiterchipbetrieb für eine lange Zeitspanne, z.B. mehrere Stunden, zu simulieren. Die Burn-in-Test-Temperatur übersteigt 100°C und die Burn-in-Zeit kann länger als z.B. 8 oder 12 Stunden sein. Somit können durch Anlegen eines Burn-in frühe Einsatzausfälle auf Kosten einer reduzierten Ausbeute, die durch die Burn-in-Verfahren verursacht wird, vermieden werden. Es ist zu beachten, dass ein Gehäuseebenen-Burn-in-Test das gesamte System (d.h. das Gehäuse) überprüft und somit Fehler aufzeigt, die durch den integrierten Schaltkreis oder den Chip sowie durch Fehler auftreten, die durch einen Verlust des elektrischen Kontakts an der Chip-Substrat-Grenzfläche oder in der elektrischen Zwischenverbindung des Substrats 120 oder auf den Anschlusspads verursacht sind. Solche Fehler können beispielsweise durch unterschiedliche CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) des Halbleiterchips 110 und des Gehäusesubstrats 120 verursacht werden, oder können auch durch fehlerhafte Burn-in-Testsockel verursacht werden.
-
Eine andere Art von Testverfahren auf Gehäuseebenen ist hierin als eine Funktionsprüfung bezeichnet. Bei einer Funktionsprüfung wird ein Chip-Gehäuse in einem Testsockel zum Durchführen der Funktionsprüfung angeordnet. In einem Funktionstest werden die Struktur und die Funktionalität des Chips getestet. Die Testdauer pro Chip-Gehäuse beträgt nur ein paar Sekunden, das heißt, viele Größenordnungen kürzer als die Testdauer von einem Burn-in-Test. Typischerweise werden unterschiedliche Testsockel für den Burn-in-Test und die Funktionsprüfung verwendet.
-
Aufgrund der langen Burn-In-Testdauer ist eine große Anzahl von Burn-In-Testsockel beim Hersteller erforderlich. Daher sind die Kosten für einen Burn-in-Testsockel ein sehr kostenwirksamer Parameter im gesamten Herstellungsprozess. Beispielsweise können die Kosten eines Burn-in-Testsockels etwa US$ 5 bis US$ 50 betragen, während die Kosten für einen Sockel für einen Funktionstest ungefähr US$ 1.000 bis US$ 5.000 betragen können, jedoch aufgrund der hohen Anzahl von benötigten Burn-in-Testsockeln werden die Gesamtkosten wesentlich stärker von den Kosten eines Burn-in-Testsockels als von den Kosten eines Testsockels für Funktionstests beeinflusst.
-
2 zeigt einen beispielhaften Burn-in-Testsockel 600, in dem ein Chip-Gehäuse, wie beispielsweise Chip-Gehäuse 200, eingesetzt ist. Der Burn-in-Testsockel 600 kann einen Sockelkörper 601 und eine Mehrzahl von Kontakten 602, die im Sockelkörper 601 vorhanden sind, umfassen. Ferner kann der Burn-In-Testsockel 600 einen Deckel 603 umfassen, der beweglich auf dem Sockelkörper 601 montiert ist. Beispielsweise kann der Deckel 603 z.B. schwenkbar an dem Sockelkörper 601 bei Bezugszeichen 603a gehalten werden und kann durch eine Bewegung in Richtung des Pfeils P offen sein. In 2 ist der Deckel 603 geschlossen. Das Chip-Gehäuse 200 ist in einer Ausnehmung des Fassungskörpers 601 eingesetzt. Ein Teil oder alle Teile der Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads stehen in Kontakt mit entsprechenden Kontakten 602 des Burn-in-Testsockels. Somit sind die Kontakte 602 des Burn-in-Testsockels mit den Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads ausgerichtet. In Bezug auf die zweite Gruppe von Anschlusspads 400 umfasst der Burn-in-Testsockel keine Kontakte, um elektrische Verbindungen zu diesen Klemmen zu errichten.
-
3 zeigt einen Testsockel 700 für einen Funktionstest. Der Testsockel 700 für einen Funktionstest kann einen Sockelkörper 701, einen entfernbaren Deckel 703, beispielsweise schwenkbar an dem Sockelkörper 701 bei Bezugszeichen 703a angebracht, und Kontakte 704 umfassen. Im Hinblick auf den Sockelkörper 701 und den Deckel 703 ist der Testsockel 700 für einen Funktionstest ähnlich dem Burn-in-Testsockel 600 und es wird auf die entsprechende Offenbarung Bezug genommen, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Kontakte 704 sind jedoch im Betrieb mit den Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads des Chip-Gehäuses 200 verbunden. Im Hinblick auf die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads kann es sein, dass der Testsockel 700 für einen Funktionstest keine Kontakte aufweist, um einen elektrischen Kontakt mit diesen Anschlüssen herzustellen. In einem anderen Beispiel, wie in 3 dargestellt, können die Kontakte 702 im Sockelkörper 701 aufgenommen werden, um einen elektrischen Kontakt zu wenigstens einem Teil der Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads herzustellen. Es ist zu beachten, dass die Anschlusspads 300 auch als Fehlersuchpads für diagnostische Zwecke vor oder nach der Gehäuseintegration verwendet werden können. Insbesondere können die Anschlusspads 300 nach der Systemintegration, z.B. durch Drahtbonden, verwendet werden, um das System mit einem speziellen Adapter auf Fehler zu durchsuchen.
-
Somit werden während des Burn-in-Testens ausschließlich die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads kontaktiert. Auf der anderen Seite werden während der Funktionsprüfung die Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads und gegebenenfalls ein Teil der oder möglicherweise alle Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads kontaktiert.
-
Die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads haben einen Formfaktor, der zum Formfaktor der Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads unterschiedlich ist. Wie hier verwendet, umfasst die Bedeutung des Ausdrucks "Formfaktor" von Anschlusspads die Padgröße und/oder die Rasterung der Anschlusspads. Das heißt, dass die Padgröße eines Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads größer sein kann als die Padgröße eines Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads. Ferner kann ein Abstand (Teilung, Rasterabstand) zwischen den Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads größer sein als ein Abstand (Teilung, Rasterabstand) zwischen den Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads.
-
Der Unterschied in den Formfaktoren, welche mit der ersten und der zweiten Gruppe von Anschlusspads 300, 400 verbunden sind, erlaubt es, die Kosten für einen Burn-In-Testsockel, z.B. Burn-in-Testsockel 600, deutlich zu reduzieren. Im Gegensatz zum herkömmlichen Ansatz, bei dem alle Anschlusspads, welche für Burn-in-Tests und für Funktionsprüfungen verwendet werden, dieselben Parameter im Hinblick auf die Padgröße, -rasterung usw. haben, ermöglicht die hierin vorgenommene Offenbarung, Anschlusspads eines loseren Formfaktors (z.B. Padgröße, -rasterung) während der Burn-in-Testung ausschließlich zu nutzen und Anschlussflächen eines "engeren" Formfaktors während der Funktionsprüfung zu verwenden.
-
Dieses Konzept ermöglicht es, die Kosten für einen Burn-In-Testsockel zu verringern, da, je größer die Padgröße und/oder je größer die Rasterung, der Burn-In-Sockel desto günstiger ist. Ferner wird die Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwischen den Kontakten 602 und den Anschlusspads 300 des Chip-Gehäuses 200 während des Burn-in-Tests verbessert. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Burn-in-Testfehlern, die durch elektrische Kontaktprobleme zwischen dem Sockel 600 und dem Gehäuse 200 während der langen Dauer eines Burn-in-Tests in einem Ofen verursacht werden können. Da die elektrischen Kontakttoleranzen zwischen dem Burn-in-Testsockel 600 und dem Chip-Gehäuse 200 erhöht sind, können die Burn-in-Testsockel 600 im Vergleich zu herkömmlichen Burn-in-Testsockeln, welche die Standard(d.h. kleineren)-Rasterung und/oder Padgrößenabmessungen aufweisen, eine längere Lebensdauer haben.
-
Hinsichtlich des Testsockels 700 für die Durchführung der Funktionsprüfung können die Kontaktparameter wie Anschlusspadgröße und/oder Rasterung der Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads deutlich kleiner sein als die entsprechenden Parameter der Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads. Wie zuvor erwähnt, ist jedoch die Anzahl der Burn-in-Testsockel 600, welche beim Hersteller benötigt werden, viel größer als die Anzahl der Testsockel 700 zur Durchführung des Funktionstests von kurzer Dauer. Daher ist die Verwendung feinerer Kontaktparameter für Padgröße oder Rasterung (d.h. enge Formfaktoren) für die Funktionsprüfung unter dem Gesichtspunkt der Kosten eher akzeptabel als für Burn-in-Tests.
-
Allgemein gesagt wird der Testablauf auf Gehäuseebene, welcher mindestens den Burn-in-Test und die Funktionsprüfung umfasst, in die Anschlusspad-Gestaltung der gemeinsamen Anschlussfläche des Gehäuses abgebildet. Während Anschlusspads 300 mit einem lockereren Formfaktor für Burn-in-Tests verfügbar sind, werden Anschlusspads 400 mit einem vergleichsweise geschrumpften Formfaktor während der Funktionsprüfung verwendet.
-
4 zeigt ein Beispiel eines Anschlussflächenlayouts 1100 eines beispielhaften Chip-Gehäuses, wie z.B. Chip-Gehäuse 100 oder 200. 4 ist eine Draufsicht auf die obere Fläche 120a des Gehäusesubstrats 120. Eine Kontur 1101 des Anschlussflächenlayouts 1100 kann durch die Kontur des Gehäusesubstrats 120 definiert sein. In diesem Beispiel sind die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads in einer ersten Anordnung und die Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads in einer zweiten Anordnung angeordnet. Hier definiert die erste Anordnung einen ersten Anschlussbereich auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120a und die zweite Anschlussanordnung einen zweiten Anschlussbereich auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120a des Gehäuses. In 4 ist beispielweise der erste Anschlussbereich ein Innenbereich der gemeinsamen Anschlussfläche 120a, die von dem zweiten Anschlussbereich vollständig umgeben ist. Der erste Anschlussbereich kann ein zusammenhängender Bereich, z.B. ein zusammenhängender Bereich mit einer rechteckigen oder quadratischen Form, sein. Der zweite Anschlussbereich kann auch ein zusammenhängender Bereich sein, wie z.B. in 4 gezeigt ist. Beispielsweise ist der zweite Anschlussbereich in einem Randbereich des Anschlussflächenlayouts 1100 angrenzend an den Umriss 1101 angeordnet. Der zweite Anschlussbereich kann benachbart zu dem gesamten Umriss 1101 des Anschlussflächenlayouts 1100 angeordnet sein. Der zweite Anschlussbereich kann den ersten Anschlussbereich vollständig umgeben. Der erste Anschlussbereich und der zweite Anschlussbereich sind beispielsweise voneinander getrennt, das heißt, sie überlappen sich nicht. Andere mögliche Ausführungen und Variationen davon werden weiter unten beschrieben.
-
Die erste Anordnung von ersten Anschlusspads 300 kann in Reihen und/oder Spalten organisiert sein. Spaltenabstand und Zeilenabstand können Abstände P1a beziehungsweise P1b definieren. Unter Bezugnahme auf die zweiten Anschlusspads 400, welche in der zweiten Anordnung der zweiten Anschlusspads 400 angeordnet sind, können die Abstände P2a und P2b zwischen den Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads in einer ähnlichen Art und Weise definiert sein.
-
Des Weiteren kann eine Padgröße S1 eines Anschlusspads 300 der ersten Gruppe der Anschlusspads und eine Padgröße S2 eines Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads definiert werden. Die entsprechenden Padgrößen S1 und S2 sind die Querabmessung der entsprechenden Anschlusspads 300, 400. In 4 weisen beispielhaft die Anschlusspads 300, 400 die Form eines Quadrats auf. Wenn die Anschlusspads 300, 400 unterschiedlich geformt sind, kann sich S1 und S2 auf einen Durchmesser, eine minimale seitliche Abmessung usw. beziehen.
-
Padabstände und Padgrößen können z.B. wie folgt sein. Die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads (Burn-in-Testpads) können die folgenden Abmessungen aufweisen:
400 µm ≤ P1a ≤ 1000 µm und/oder 400 µm ≤ P1b ≤ 1000 µm, 200 µm ≤ S1 ≤ 600 µm.
-
Der(Raster- bzw. Teilungs-)Abstand P1a, P1b der Anschlusspads 300 kann gleich oder größer sein als 400 µm oder 500 µm, insbesondere gleich oder größer als 600 µm, noch spezieller gleich oder größer als 700 µm oder sogar 800 µm. Die Padgröße S1 jedes Anschlusspads 300 kann gleich oder größer sein als 200 µm oder 250 µm, insbesondere gleich oder größer als 300 µm, und noch spezieller gleich oder größer als 400 µm oder sogar 500 µm. Beispielsweise kann ein Abstand P1a und/oder P1b etwa 800 µm sein, und beispielsweise kann eine Padgröße S1 etwa 500 µm sein.
-
Die Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads (Testpads für die Funktionsprüfung) können die folgenden Abmessungen aufweisen:
200 µm ≤ P2a ≤ 400 µm und/oder 200 µm ≤ P2b ≤ 400 µm, 150 µm ≤ S2 ≤ 250 µm.
-
Der(Raster- bzw. Teilungs-)Abstand P2a, P2b der Anschlusspads 400 kann gleich oder kleiner sein als 400 µm, insbesondere kleiner oder gleich 300 µm oder 250 µm. Die Padgröße S2 des einzelnen Anschlusspads 400 kann gleich oder kleiner sein als 250 µm, insbesondere kleiner oder gleich 200 µm sein. Beispielsweise kann der Abstand P2a und/oder P2b etwa 300 µm sein, und beispielsweise kann eine Padgröße S2 etwa 170 µm sein.
-
Hier und in den anderen Ausführungsformen kann eine Anzahl von beispielsweise 20–60 Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads (z.B. Burn-in-Testpads) vorgesehen sein. Diese Anschlusspads 300 können I/O(Eingabe/Ausgabe)-Anschlusspads und Stromversorgungsanschlusspads umfassen. Als ein spezifisches Beispiel kann eine Gesamtzahl von beispielsweise etwa 30 Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads vorgesehen werden.
-
Hier und in den anderen Ausführungsformen kann eine Anzahl von 100–180 Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads vorgesehen sein. Beispielsweise können alle Anschlusspads 400 I/O-Anschlusspads sein. In diesem Fall wird die Stromversorgung während der Funktionsprüfung über einige der Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads (siehe z.B. 3) zugeführt. Beispielsweise kann zusätzlich zu den Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads eine Reihe von z.B. 10–25 Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads während der Funktionsprüfung kontaktiert werden. Es ist auch möglich, dass alle Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads, die während des Funktionstests in Kontakt sind, Stromversorgungsanschlusspads sind. Als ein spezielles Beispiel kann eine Anzahl von beispielsweise etwa 140 I/O-Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads und eine Anzahl von beispielsweise etwa 20 Stromversorgungsanschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads während der Funktionsprüfung kontaktiert werden.
-
Insbesondere kann in dem obigen Beispiel die gemeinsame Anschlussfläche 120 beispielsweise 30 Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads (I/O-Pads und Stromversorgungsanschlusspads) und z.B. 140 Anschlusspads 400 der zweite Gruppe von Anschlusspads (bloße I/O-Pads) umfassen. Der Burn-in-Test auf Gehäuseebene (siehe 6) kann alle, z.B. 30 Anschlusspads 300 nutzen und die Funktionsprüfung kann einen Teil, z.B. 20, der Anschlusspads 300 verwenden (nur Stromversorgunganschlusspads) und z.B. alle 140 Anschlusspads 400 (nur I/O-Pads).
-
Wie zuvor erwähnt, können die Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads in der Nähe zu einer oder zu einer Mehrzahl von Kanten (entsprechend der Kontur 1101) der gemeinsamen Anschlussfläche 120a angeordnet sein. Beispielsweise können die Anschlusspads 400 in zwei bis vier parallelen Reihen entlang einer oder mehrerer der Vielzahl von Kannnten verlaufend angeordnet sein. In 4 sind beispielhaft die Anschlusspads 400 dargestellt, um in z.B. zwei parallelen Reihen nahe aller vier Kanten der gemeinsamen Anschlussfläche 120a zu verlaufen.
-
Eine Vielzahl von verschiedenen Designs und Formen des ersten Bereichs (definiert von der Kontur der ersten Anordnung von Anschlusspads 300) und des zweiten Bereichs (definiert von der Kontur der zweiten Anordnung von Anschlusspads 400) sind denkbar. Ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit, zeigen 5–8 eine nicht beschränkende Auswahl verschiedener Anschlussflächenlayoutentwürfe.
-
5 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1200. Das Anschlussflächenlayout 1200 unterscheidet sich vom Anschlussflächenlayout 1100 dadurch, dass beispielsweise nur zwei Kanten der gemeinsamen Anschlussfläche 120a mit Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads ausgerüstet sind. Abgesehen davon ist die gesamte obige Offenbarung auf das Anschlussflächenlayout 1200 aus 5 anwendbar.
-
6 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1300. Das Anschlussflächenlayout 1300 unterscheidet sich vom Anschlussflächenlayout 1100 dadurch, dass eine zentrale Zone des ersten Bereichs, welche durch den Umriss der ersten Anordnung von Anschlusspads 300 definiert ist, frei von Anschlusspads 300 ist. Abgesehen davon ist die gesamte obige Offenbarung auf das Anschlussflächenlayout 1300 aus 6 anwendbar.
-
7 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1400. Das Anschlussflächenlayout 1400 unterscheidet sich vom Anschlussflächenlayout 1300 dadurch, dass der zentrale Bereich frei von Anschlusspads 300 mit Anschlusspads 400 gefüllt ist. Abgesehen davon ist die gesamte obige Offenbarung auf das Anschlussflächenlayout 1400 aus 7 anwendbar.
-
8 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1500. Das Anschlussflächenlayout 1500 unterscheidet sich vom Anschlussflächenlayout 1200 dadurch, dass eine Reihe von Anschlusspads 400 durch die erste Region, welche durch die Kontur der ersten Anordnung (Array) von Anschlusspads 300 definiert ist, hindurchgeht. Abgesehen davon ist die gesamte obige Offenbarung auf das Anschlussflächenlayout 1500 aus 8 anwendbar. In allen Ausführungsformen kann ein standardisiertes Anschlusspadlayout verwendet werden und Produktskalierbarkeit kann erzielt werden.
-
Beispielsweise, wie in 9 dargestellt, kann ein Chip-Gehäuse, wie z.B. Chip-Gehäuse 100, 200, mit einer Anwendungsplatine 800 verbunden sein. Die Chip-Gehäuse 100, 200 können auf die Anwendungsplatine des Kunden 800, z.B. eine Leiterplatte (PCB), auf gleiche Weise wie ein Nacktchip montiert werden. Aus diesem Grund wird das Chip-Gehäuse 100, 200 als Nacktchip-Gehäuse bezeichnet. Das heißt, ein Klebstoff 550 kann verwendet werden, um das Chip-Gehäuse 100, 200 mit einer Montagefläche der Anwendungsplatte zu verkleben. Der Klebstoff 550 kann als eine dünne Schicht gestaltet sein, die zwischen der unteren Oberfläche 110b des Halbleiterchips 110 und der Montagefläche der Anwendungsplatine und beispielsweise in direktem Kontakt mit der unteren Oberfläche des Halbleiterchips aufgebracht wird. Der Klebstoff 550 kann eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzen, um die gleichen Vorteile, wie in der Technologie der Nacktchip-Montage bekannt, bereitzustellen.
-
Beispielsweise kann die Technik des Drahtbondens verwendet werden, um das Chip-Gehäuse 100, 200 elektrisch mit der Anwendungsplatine 800 zu verbinden. In diesem Fall werden die Drahtbonds 810 von den Anschlusspads auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120a des Chip-Gehäuses 100, 200 zu Stromkreisen oder zur Verbindungsanschlussstruktur der Anwendungsplatine 800 gezogen. Die Befestigungsfläche der Anwendungsplatine und die Verbindungsstruktur der Anwendungsplatine, an welche elektrischer Kontakt über z.B. Drahtbonden hergestellt wird, kann z.B. aus der gleichen strukturierten Metallschicht (nicht gezeigt) an der Oberseite der Anwendungsplatine 800 hergestellt werden. Der elektrische Kontakt des Chip-Gehäuses 100, 200 zur Anwendungsplatine 800 durch Bonddrähte und der thermische Kontakt des Chip-Gehäuses 100, 200 zur Anwendungsplatine 800 an der freiliegenden Rückseite 110b des Halbleiterchips 110 kann somit durch dieselbe Struktur und/oder auf der gleichen Ebene der Anwendungsplatine 800 gemacht werden. Beispielsweise kann die Anwendungsplatine 800 eine Leiterplatte (PCB) oder ein Keramiksubstrat, beschichtet mit einer Metallschicht, z.B. ein DCB, sein. 9 veranschaulicht beispielsweise eine Draht-Bond-Systemintegration eines Nacktchip-Gehäuses 100, 200, das typischerweise durch den Kunden nach dem Versand des Halbleitergehäuses 100, 200 an den Kunden durchgeführt wird.
-
Beispielsweise können Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads nicht für Platten-Level-Systemintegration bestimmt sein, d.h. kein Anschlusspad 300 ist z.B. drahtgebunden, wie in dem Beispiel von 9 veranschaulicht. Daher können diese Kontaktpads 300 ausschließlich als Testpads, insbesondere als bloße Burn-in-Pads oder als Burn-in-Pads und Testpads für die Funktionsprüfung ausgebildet sein.
-
Die Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads können als Draht-Bond-Pads verwendet werden, entweder ein Teil davon oder alle. Beispielsweise können in Anschlussflächenlayouts 1100, 1200, 1300, alle Anschlusspads 400 als Draht-Bond-Pads verwendet werden, während in den Anschlussflächenlayouts 1300 und 1500 nur die Anschlusspads 1400, welche dicht an einer Kante der gemeinsamen Anschlussfläche 120a angeordnet sind, als Draht-Bond-Pads verwendet werden können.
-
Des Weiteren können zusätzlich zu den Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads und gegebenenfalls zusätzlich zu den Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads die Anschlusspads 900 einer dritte Gruppe von Anschlusspads des Chip-Gehäuses auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120a des Chip-Gehäuses, hierin offenbart, bereitgestellt werden. Der untere Abschnitt von 10 zeigt ein Detail des oberen Abschnitts von 10, wobei letzterer identisch mit 4 ist. Das im unteren Abschnitt von 10 gezeigte Detail zeigt einen vergrößerten Randabschnitt des Abschlussflächenlayouts 1100. Es ist zu beachten, dass das im unteren Abschnitt von 10 dargestellte Detail für alle Gehäuse und Anschlussflächenlayouts von 1100 bis 1500 davon anwendbar ist und ganz allgemein für alle gemeinsamen Anschlussflächen, die hierin betrachtet werden. Die Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads können eine Rasterung P3 und eine Padgröße S3 aufweisen.
-
Padabstände und Padgrößen können z. B., wie folgt, sein. Die Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads können die folgenden Abmessungen aufweisen:
5 µm ≤ P3 ≤ 150 µm,
40 µm ≤ S3 ≤ 100 µm.
-
Der Abstand P3 jedes Anschlusspads 900 kann gleich oder kleiner sein als 150 μm, insbesondere kleiner oder gleich 120 μm oder 100 μm. Die Padgröße S3 jedes Anschlusspads 900 kann gleich oder kleiner sein als 150 μm, insbesondere kleiner oder gleich 100 μm. Die Padgröße S3 eines Anschlusspads 900 kann kleiner sein als eine Padgröße S2 eines Anschlusspads 400. Beispielhaft kann der Abstand P3 z.B. etwa 100 µm sein. Beispielhaft kann die Padgröße S3 z.B. 60 × 100 µm sein.
-
Die Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads können in einem dritten Feld angeordnet werden, wobei die Umrisse davon einen dritten Anschlussbereich auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120a des Gehäuses definieren, wobei der erste Anschlussbereich und der dritte Anschlussbereich voneinander getrennt sein können, also sich nicht überlappen. Ferner kann der dritte Anschlussbereich teilweise oder vollständig den ersten Anschlussbereich umgeben. Wie im unteren Abschnitt von 10 dargestellt, können die Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads, beispielsweise in einer oder mehreren der äußersten Reihen angeordnet sein. Das heißt, dass die Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads in einem Bereich zwischen der Kontur 1101 der gemeinsamen Anschlussfläche 120a und der äußersten Reihe der Anschlusspads 400 der zweiten Gruppe von Anschlusspads angeordnet sein können.
-
Alle Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads können Anschlusspads sein, welche für Leiterplatten-Level-Systemintegration verwendet werden, z.B. Draht-Bond-Pads (siehe 9). Insbesondere können Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads teilweise oder ausschließlich Stromversorgungspads sein. Solche Stromversorgungspads sind nach unten bis zu Versorgungsschienen auf die Anwendungsplatte 800 des Kunden drahtgebondet.
-
Beispielsweise kann eine Anzahl von 50 bis 100 Anschlusspads 900 der dritten Gruppe von Anschlusspads vorgesehen sein. Zum Beispiel können diese Anschlusspads 900 alle Stromversorgungspads sein. In dem oben beschriebenen spezifischen Beispiel können z.B. 140 Anschlusspads 400, die beispielsweise ausschließlich I/O-Pads sein können, und beispielsweise 70 Anschlusspads 900, die zum Beispiel ausschließlich Stromversorgungspads sind, auf der gemeinsamen Anschlussfläche 120 vorgesehen sein und elektrisch mit der Anwendungsplatine 800 beispielsweise durch Bonddrähte elektrisch verbunden sein.
-
Anschlusspads des Chip-Gehäuses, welche für die Leiterplatten-Level-Systemintegration (d.h. für die elektrische Verbindung mit der Anwendungsplatine), wie oben beschrieben, verwendet werden, müssen nicht Draht-Bond-Pads sein. Leiterplatten-Level-Systemintegration kann auch durch andere Techniken ausgeführt werden, wie z.B. Löten, Ultraschallverbinden, leitfähiges Kleben, Sintern usw. In diesem Fall sind die Anschlusspads des Chip-Gehäuses, welche für Leiterplatten-Level-Systemintegration verwendet werden, für eine dieser Verbindungstechniken konfiguriert.
-
11A zeigt einen vergrößerten Eckabschnitt des Anschlussflächenlayouts 1100. Die zweiten Anschlusspads 400 können in Gruppen zusammengefasst werden und sind z.B. von den ersten Anschlusspads 300 durch einen Mindestabstand beabstandet, welcher größer ist als beispielsweise eine maximale Padgrößenabmessung der ersten Anschlusspads 300.
-
11B zeigt eine Variante des Layouts, welches in 11A gezeigt ist. Beispielsweise kann ein oder können mehrere erste Anschlusspads 300 in der Nähe des Umrisses 1101 der Grundfläche 1100 angeordnet sein, z.B. bei einer Ecke des Umrisses 1101. Das eine oder die mehreren ersten Anschlusspads 300 kann(können) innerhalb des zweiten Anschlussbereichs verteilt sein.
-
11C zeigt eine weitere Variante des Layouts, welches in 11A gezeigt ist. Beispielsweise können die ersten Anschlusspads 300 in einer Reihe und/oder einer Spalte verteilt sein, welche durch die zweiten Anschlusspads gebildet wird.
-
Es ist zu beachten, dass ein Teil oder alle Anschlusspads des Chip-Gehäuses so konfiguriert werden können, mit einer Anwendungsplatine durch andere Mittel als Drahtbonds verbunden zu werden. Beispielsweise können Lötablagerungen, elektrisch leitende Klebstoffe oder Metallsäulen verwendet werden, um das Chip-Gehäuse auf einer Leiterplatte elektrisch anzubinden und es mechanisch anzubringen. In diesen und anderen Fällen kann das Verfahren der Flip-Chip-Montage des Gehäuses auf der Anwendungsplatine verwendet werden.
-
12 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1200. Dieses Layout 1200 ist nicht darauf beschränkt, sondern kann z.B. insbesondere für eine Anschlussfläche verwendet werden, welche für Lotkugelbefestigung und Flip-Chip-Montage ausgebildet ist. Die gemeinsame Anschlussfläche eines Chip-Gehäuses, wie beispielsweise hierin vorstehend beschrieben, kann eine erste Gruppe von Anschlusspads 300 des Chip-Gehäuses umfassen, die elektrisch mit dem Integrierten-Schaltkreis-Chip verbunden sind. Wiederum sind die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads als Burn-in-Pads konfiguriert, welche während des Burn-in-Chiptests (d.h. Burn-in-Gehäusetests) verwendet werden. Sie können auch für die Fehlersuche verwendet werden, wie zuvor beschrieben. Hierbei kann beispielsweise die erste Gruppe von Anschlusspads 300 eine Teilmenge der Menge aller Anschlusspads bilden, welche über die gemeinsame Anschlussfläche angeordnet sind. Insbesondere sind die Anschlusspads 300 der ersten Gruppe von Anschlusspads in einem vorbestimmten regelmäßigen Muster angeordnet, wobei sie ein Untermuster eines Musters bilden, welches von der Menge aller Anschlusspads ausgebildet wird.
-
Das Teilmuster kann verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann das Untermuster ein regelmäßiges Muster umfassen, welches die Form einer geraden Linie oder einer polygonalen Linie aufweist, die von angrenzenden Anschlusspads gebildet ist. In 12 sind die benachbarten Anschlusspads 300, welche zum Untermuster beitragen, als beispielsweise in einer rechteckigen Linienanordnung angeordnet gezeigt. Die Linie, welche die Linienanordnung ausbildet, kann beispielsweise geschlossen sein. Wie bereits erwähnt, können die Anschlusspads 300 beispielsweise auch teilweise oder vollständig als funktionelle Test-Pads verwendet werden.
-
In 12 weist das Muster, welches durch den Satz aller Anschlusspads gebildet ist, einen variierenden (d.h. nicht konstanten) Abstand auf. Allerdings kann der Abstand des regelmäßigen Untermusters, welches durch die benachbarten Anschlusspads 300 gebildet wird, beispielsweise konstant sein.
-
Des Weiteren sind als bloße Beispiele zwei alternative Teilmuster von angrenzenden Anschlusspads 300 in 12 dargestellt, nämlich ein "kleineres" Linien-Feld LA2, beispielsweise in einer rechteckigen Form ausgebildet, und ein "größeres" Linien-Feld LA1, beispielsweise in einer rechteckigen Form ausgebildet. Wie aus 12 ersichtlich ist, weist jedes dieser regelmäßigen Untermuster einen konstanten Abstand auf (jedoch können die Abstände der beiden Teilmuster beispielsweise unterschiedlich sein).
-
Abbilden der Burn-in-Test-Funktionalität von Anschlusspads 300 in einer Pad-Feldgeometrie, wie z.B. oben beispielhaft vorgestellt (z.B. im Linien-Feld LA1 oder im Linien-Feld LA2), bietet die Möglichkeit, Standard-Low-Cost-Burn-In-Sockel mit gelockerten Designeinschränkungen zu verwenden.
-
13 zeigt ein beispielhaftes Anschlussflächenlayout 1300. Dieses Layout 1300 ist nicht darauf beschränkt, sondern kann z.B. insbesondere für eine Anschlussfläche eingesetzt werden, welche für Lotkugelbefestigung und Flip-Chip-Montage konfiguriert ist. Hier kann beispielhaft das Muster, welches durch den Satz von allen Anschlusspads ausgebildet ist, einen konstanten Abstand aufweisen. Aber das regelmäßige Muster oder Teilmuster von Anschlusspads 300, welche für den Einsatz in einem Burn-in-Test konfiguriert sind, ist z.B. durch nicht benachbarte Anschlusspads ausgebildet. Genauer gesagt, kann das Teilmuster von Anschlusspads 300 eine regelmäßig abwechselnde oder verschachtelte nx-ny Struktur aufweisen (nx: Anzahl der Pads zwischen zwei benachbarten Anschlusspads 300 in x-Richtung; ny: Anzahl der Pads zwischen zwei benachbarten Anschlusspads 300 in y-Richtung). Nur zu Veranschaulichungszwecken und ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit zeigt 13 beispielhaft eine regelmäßig abwechselnde oder verschachtelte 1-1 Struktur. Es ist zu beachten, dass das regelmäßige Untermuster von Anschlusspads 300 sich nur über einen Teilbereich des Anschlussflächenlayouts 1300 erstrecken kann, z.B. über einen zentralen Bereich davon.
-
Bei Verwendung des Konzepts, welches in 13 dargestellt ist, ist der (Raster-)Abstand, welcher für Burn-in-Tests (und z.B. zur Fehlersuche) wird, gelockert, wodurch somit die gleichen Vorteile, wie oben in Verbindung mit 12 erläutert, angeboten werden.
-
Alle hierin beschriebenen Implementierungen basieren auf dem Konzept der Aufteilung der Grundfläche in einen (ein) ersten (erstes) Layoutunterabschnitt/Unterfeld/Untermuster von Anschlusspads 300, welcher (welches) für Burn-in-Tests (und z.B. Fehlersuche) konfiguriert ist, und in einen (ein) verbleibenden (verbleibendes) Unterabschnitt/Unterfeld/Untermuster von Anschlusspads, welcher (welches) für eine oder mehrere andere Funktionalitäten, wie beispielsweise Funktionsprüfung, Systemintegration usw. verwendet wird. Somit sind die Gehäuseanschlüsse in zumindest zwei Kategorien oder Klassen getrennt, nämlich Anschlusspads 300, welche für Burn-in-Tests konfiguriert sind, und andere Anschlusspads. Es ist zu beachten, dass die Anschlusspadfunktion (konfiguriert für Burn-in-Tests oder nicht) eine implementierte Funktion der Vorrichtung ist.
-
Es ist zu beachten, dass die Layoutdesigns aller Figuren und alle in Verbindung mit diesen beschriebenen spezifischen Merkmale kombiniert werden können, wenn nicht anderweitig hierin bestimmt. Ferner können verschiedene Verbindungstechnologien (Draht-Bonden, Lotball-Bonden, Metallsäulen-Bonden usw.) für die Systemintegration in den oben genannten Beispielen verwendet werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
-
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, wird der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet der Technik erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen die spezifischen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen kann, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen abdecken.
