DE19653782A1 - Halbleiter-Bauelement - Google Patents

Halbleiter-Bauelement

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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Bauelement mit einem Halbleiter-Chip und mehreren elektrisch leitenden Anschlußfingern, die in der sogenannten LOC-Technik (Lead-On-Chip-Technik) auf dem Halbleiter-Chip montiert sind.
Seit einigen Jahren werden Halbleiter-Bauelement unter Verwendung der sogenannten LOC-Technik hergestellt, bei der die die Kontaktbeine des Bauelements bildenden An­ schlußfinger auf einer mit Anschluß-Pads versehenen Hauptseitenfläche des Halbleiter-Chips durch Verkleben mechanisch fixiert werden (EP-A-0 198 194). Die einzel­ nen Anschlußfinger sind während dieses Prozeßschrittes über einen umlaufenden Rahmen miteinander verbunden. Die Klebeverbindung der Anschlußfinger mit dem Halblei­ ter-Chip hat während der Herstellung des Halbleiter-Bausteins den Zweck, die Anschlußfinger am Halbleiter-Chip zu fixieren, um nämlich die Bonddraht-Verbindung zwischen den Anschlußfingern und den Anschluß-Pads des Halbleiter-Chips zu erstellen und um die Anschlußfinger positioniert zu halten, wenn der Halbleiter-Chip zusam­ men mit den Anschlußfingern mit Kunststoffmasse um­ spritzt wird. Dadurch, daß sich die Anschlußfinger ver­ hältnismäßig weit in das Kunststoffgehäuse des Halblei­ ter-Bauelements hinein erstrecken, ist ihre Stabilität erhöht, was sich positiv auf die mechanische Wider­ standskraft des Halbleiter-Bauelements auswirkt.
Aus den obigen Gründen hat sich die Verklebung der An­ schlußfinger mit dem Halbleiter-Chip grundsätzlich be­ währt. Ein Problem dieser LOC-Technik ist, daß die ver­ wendeten Kleber im allgemeinen nicht lösungsmittelfrei sind. Das bedeutet, daß nach dem Aushärten der Kleber immer noch Lösungsmittelreste im Kleber verbleiben. Hinzu kommt, daß die im Regelfall verwendeten Kleber hygroskopisch sind, so daß sich im ausgehärteten Kleber Feuchtigkeit ansammeln kann. Die nach dem Umspritzen von Halbleiter-Chip und Anschlußfinger mit Kunststoff noch eingeschlossene Feuchtigkeit sowie Lösungsmittel­ reste bürgen die Gefahr in sich zu verdampfen, wenn das Halbleiter-Bauelement bei der Weiterbehandlung bei­ spielsweise durch Löten erwärmt wird. Durch den erhöh­ ten Dampfdruck im Inneren des Kunststoffgehäuses können sich Risse bilden, durch die Verunreinigungen eindrin­ gen können. Als Folge davon können Funktionsstörungen oder gar Totalausfälle des Bauelements verzeichnet wer­ den.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in LOC-Technik montiertes Halbleiter-Bauelement zu schaffen, bei dem die Gefahr von Beschädigungen infolge des Ein­ schlusses von Feuchtigkeits- und Lösungsmittelresten in dem Kunststoffgehäuse ausgeschlossen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Halbleiter-Bauelement vorgeschlagen, das versehen ist mit einem Halbleiter-Chip, der mehrere Anschluß-Pads auf mindestens einer seiner Hauptseitenflächen auf­ weist, mehreren sich teilweise über die mindestens eine Hauptseitenfläche des Halbleiter-Chips erstreckenden, elektrisch leitenden Anschlußfinger und Bonddrähten zum elektrischen Verbinden der Anschlußfinger mit den An­ schluß-Pads des Halbleiter-Chips. Dabei ist erfindungs­ gemäß vorgesehen,
  • - daß die mindestens eine Hauptseitenfläche des Halbleiter-Chips zumindest in den den Anschlußfin­ gern gegenüberliegenden Bereichen mit Kunststoff­ material versehen ist,
  • - daß die Anschlußfinger auf ihren der mindestens einen Hauptseitenfläche des Halbleiter-Chips gegenüberliegenden Seitenflächen zumindest teil­ weise mit Kunststoffmaterial versehen sind und
  • - daß die Kunststoffmaterialien der Haupt seiten­ flächen des Halbleiter-Chips und der Anschlußfin­ ger miteinander verschweißt sind.
Nach der Erfindung weist die mit Anschluß-Pads ver­ sehene Hauptseitenfläche des Halbleiter-Chips bereichs­ weise Kunststoffmaterial auf, welches mit auf den An­ schlußfingern befindlichem Kunststoffmaterial ins­ besondere durch Ultraschall-Verschweißung verbunden ist. Da die Verbindung der Anschlußfinger mit den Halbleiter-Chips nicht durch Verklebung erfolgt, können als Kunststoffmaterialien klebe- und lösungsmittelfreie Materialien eingesetzt werden bzw. können die Kunst­ stoffmaterialien von Lösungsmittel vollständig befreit sein, wenn die Anschlußfinger mit dem Halbleiter-Chip verschweißt werden. Für die erfindungsgemäße mechani­ sche Verbindungstechnik des Verschweißens sind Klebe- und/oder Lösungsmittelbestandteile in den Kunststoff­ materialien von Halbleiter-Chip und Anschlußfingern nicht erforderlich. Daher sind diese Bestandteile, so­ fern sie beim Aufbringen der Kunststoffmaterialien auf das Halbleiter-Chip und die Anschlußfinger enthalten sein sollten, spätestens in dem Augenblick unwirksam bzw. verflüchtigt (ausgegast), wenn die Verschweißung erfolgt.
Die Aufbringung des Kunststoffmaterials auf den Halb­ leiter-Chip und die Anschlußfinger erfolgt vorzugsweise durch Beschichten, wobei sich eine dünne Kunststoff­ schicht von wenigen 1/100 µm ergibt.
Vorzugsweise sind die Anschlußfinger und/oder die die­ sen gegenüberliegenden Bereiche des Halbleiter-Chips nicht durchgängig sondern abschnittsweise bzw. punk­ tuell mit Kunststoffmaterial versehen. Hier ist insbe­ sondere an Punktmuster o. dgl. zonenweise Kunststoffbe­ schichtung gedacht. Insbesondere sind die Anschlußfin­ ger (oder alternativ die Anschlußfingerbereiche des Halbleiter-Chips) durchgehend mit Kunststoffmaterial versehen, während die Anschlußfingerbereiche des Halb­ leiter-Chips (oder alternativ die Anschlußfinger) ab­ schnittsweise mit Kunststoffmaterial versehen sind.
Die Kunststoffbeschichtung auf dem Halbleiter-Chip ist insbesondere derart ausgeführt, daß sich Kunststoff­ material auch zwischen den Anschlußfingerbereichen be­ findet. So ist es z. B. möglich, einen Streifen oder mehrere beabstandete Streifen Kunststoffmaterial, der bzw. die im wesentlichen quer zur Erstreckung der An­ schlußfinger verläuft bzw. verlaufen, auf den Halblei­ ter-Chip aufzubringen. Auf den Anschlußfingern sind vorzugsweise punktförmige Kunststoffmaterial-Zonen auf­ gebracht.
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zei­ gen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen im LOC-Technik auf einen Halbleiter-Chip montierten Lead-Frame mit Anschlußfingern, die erfindungsgemäß durch Ver­ schweißung mit der Oberseite des Halbleiter-Chips verbunden sind,
Fig. 2 eine Ansicht auf die im montierten Zustand der Oberseite des Halbleiter-Chips zugewandte Unterseite des Lead-Frame zur Verdeutlichung der mit Kunststoffmaterial versehenen Bereiche der Anschlußfinger und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1 durch den Halbleiter-Chip mit mit diesem verschweißten Anschlußfingern.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht einen Halbleiter-Chip 10 mit einem auf diesen aufgeklebten Lead-Frame 12. Der Halb­ leiter-Chip 10 weist eine in der Darstellung gemäß Fig. 1 obenliegende Hauptseitenfläche 14 (Oberseite) auf, auf der einzelne Anschluß-Pads 16 ausgebildet sind. Auf diese Hauptseitenfläche 14 wird der Lead-Frame 12 auf­ gelegt, der aus einem dünnen Metallstreifen besteht und einen umlaufenden Rahmen 18 mit von diesem nach innen abstehenden, in zwei Reihen nebeneinander und einander gegenüberliegend angeordneten Anschlußfingern 20 be­ steht. Diese Anschlußfinger 20 weisen im Bereich ihrer innenliegenden und einander gegenüberliegenden Enden Anschlußfelder 22 auf, die über Bonddrähte 24 mit den Anschluß-Pads 16 des Halbleiter-Chips 10 verbunden sind.
Auf die Oberseite 14 des Halbleiter-Chips 10 ist eine Kunststoffbeschichtung 26 aufgebracht, und zwar in Form zweier Streifenzonen, die sich quer zu den jeweils nebeneinanderliegenden Anschlußfingern 20 unterhalb dieser erstrecken. Pro Reihe von Anschlußfingern 20 ist ein Kunststoffbeschichtungsstreifen 26 vorgesehen. Gemäß der Unteransicht auf den Lead-Frame 12 gemäß Fig. 2 befinden sich auf den Unterseiten 28 der Anschluß­ finger 20 Kunststoffbeschichtungszonen 32. Diese Kunst­ stoffbeschichtungszonen 32 sind bei auf dem Halbleiter-Chip 10 aufliegendem Lead-Frame 12 den Kunststoffbe­ schichtungsstreifen 26 gegenüber angeordnet (siehe Fig. 3). Durch Ultraschall-Verschweißung der Kunststoff­ materialien innerhalb der Beschichtungszonen 32 der Anschlußfinger 20 und der Beschichtungsstreifen 26 des Halbleiter-Chips 10 kommt es zu einer innigen mechani­ schen Verbindung der Zonen 32 mit den Streifen 26, wo­ durch die Anschlußfinger 20 auf der Oberseite 14 des Halbleiter-Chips 10 mechanisch fixiert sind. Hierbei werden keinerlei Klebeeffekte ausgenutzt, so daß die oben geschilderten Probleme bei Verwendung von lösungs­ mittelbehafteten Klebematerialien bei der hier be­ schriebenen LOC-Verbindungstechnik nicht auftreten.

Claims (5)

1. Halbleiter-Bauelement mit
  • - einem Halbleiter-Chip (10), der mehrere An­ schluß-Pads (16) auf mindestens einer seiner Hauptseitenflächen (14) aufweist,
  • - mehreren sich teilweise über die mindestens eine Hauptseitenfläche (14) des Halbleiter-Chips (10) erstreckende, elektrisch leitende Anschlußfinger (20), und
  • - Bonddrähten (24) zum elektrischen Verbinden der Anschlußfinger (20) mit den Anschluß-Pads (16) des Halbleiter-Chips (10) dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die mindestens eine Hauptseitenfläche (14) des Halbleiter-Chips (10) zumindest in den den Anschlußfingern (20) gegenüberliegenden Be­ reichen (26) mit Kunststoffmaterial versehen ist,
  • - daß die Anschlußfinger (20) auf ihren der min­ destens einen Hauptseitenfläche (14) des Halb­ leiter-Chips (10) gegenüberliegenden Seiten­ flächen (32) zumindest teilweise mit Kunst­ stoffmaterial versehen sind und
  • - daß die Kunststoffmaterialien der Hauptseiten­ flächen (14) des Halbleiter-Chips (10) und der Anschlußfinger (20) miteinander verschweißt sind.
2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmaterialien der Hauptseitenflächen (14) des Halbleiter-Chips (10) und der Anschlußfinger (20) miteinander ultra­ schallverschweißt sind.
3. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Anschlußfingern (20) gegenüberliegende Bereiche (26) der min­ destens einen Hauptseitenfläche (14) des Halblei­ ter-Chips (10) abschnittsweise mit Kunststoff­ material versehen sind.
4. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß­ finger (20) abschnittsweise mit Kunststoffmaterial versehen sind.
5. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Hauptseitenfläche (14) des Halbleiter-Chips (10) auch zwischen den den Anschlußfingern (20) gegenüberliegenden Bereichen (26) zumindest ab­ schnittsweise mit Kunststoffmaterial versehen ist.
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