DE19722022C2 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen.

Im Rahmen der Endmontage von Halbleiter-Bauelementen werden unter anderem auch die schaltungstechnischen Funktionen der Bauelemente getestet. In diesem Zusam­ menhang ist es aus der Praxis bekannt, die vollständig verdrahteten und in ein Kunststoffgehäuse eingegossenen Halbleiter-Chips auf Trägerplatten liegend einer Test­ station zuzuführen, die eine Vielzahl von Kontakt­ elementen aufweist, welche mit den Anschlußbeinchen der Halbleiter-Bauelemente in Kontakt gebracht werden. Die Positionierung der einzelnen Halbleiter-Bauelemente auf den Trägerplatten ist, da die Halbleiter-Bauelemente einzeln vorliegen, nicht unkompliziert und erfordert eine exakt arbeitende Maschinerie. Bei diesen Kontakt­ elementen handelt es sich z. B. um die Kontaktzungen von Testsockeln, die an einer gemeinsamen Halterung ange­ ordnet sind (EP 0 280 565 A2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen anzugeben, das die Handhabung der Halbleiter-Bauelemente beim Testen erleichtert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelementen vorgeschlagen, bei dem

• - ein Metallstreifen mit mehreren Anschlußgruppen von mechanisch verbundenen, frei endenden Vor­ sprungszungen bereitgestellt wird,
• - mehrere Anschlußpads, die sich mindestens auf den Obersei­ ten von Halbleiter-Chips befinden, mit dem Metall­ streifen verbunden werden, wobei mindestens einige der Vorsprungszungen jeder Anschlußgruppe des Metallstreifens jeweils mit den Anschlußpads eines Halbleiter-Chips elektrisch verbunden werden,
• - die mit dem Metallstreifen verbundenen Halbleiter- Chips mit einer Kunststoffmasse umspritzt werden, wobei die Vorsprungszungen in die Kunststoffmasse eingebettet werden, und
• - diejenigen Vorsprungszungen jeder Anschlußgruppe des Metallstreifens, an die zum Testen schaltungs­ technischer Funktionen der Halbleiter-Chips Test­ signale anzulegen sind, mechanisch von dem Metall­ streifen abgetrennt werden, wobei danach pro An­ schlußgruppe des Metallstreifens noch in Kunst­ stoffmasse eingebettete, seitlich aus dieser herausragende und mechanisch mit dem Metallstreifen verbundene Vorsprungszungen vorhan­ den sind.

Der Hauptaspekt der Erfindung besteht darin, Halblei­ ter-Bauelemente nach der Kontaktierung der Halbleiter- Chips mit den Anschlußbeinchen mechanisch an einem ge­ meinsamen Trägerkörper verbunden zu halten, so daß durch den Transport des gemeinsamen Trägerkörpers gleichzeitig mehrere Halbleiter-Bauelemente der Test­ station zugeführt und in dieser von deren Kontakt­ elementen kontaktiert werden können. Als gemeinsamer Trägerkörper wird dabei erfindungsgemäß der Metall­ streifen, d. h. der sogenannte Lead-Frame verwendet, der mehrere (Anschluß-)Gruppen von mechanisch verbundenen, frei endenden Vorsprungszungen aufweist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Halb­ leiter-Chips auf an sich bekannte Weise mit den Vor­ sprungszungen des Metallstreifens (Lead-Frame) mecha­ nisch und elektrisch verbunden. Anschließend werden die Halbleiter-Chips mitsamt den Vorsprungszungen von Kunststoffmasse umspritzt, so daß die Vorsprungszungen in der Kunststoffmasse eingebettet sind und seitlich aus dieser herausragen. Zu diesem Zeitpunkt sind sämt­ liche Vorsprungszungen mechanisch noch am Lead-Frame gehalten. Bei der herkömmlichen Halbleiter-Bauelement- Produktion werden nun die Vorsprungszungen von dem Rest des Lead-Frame abgetrennt, so daß einzelne Halbleiter- Bauelemente mit von diesen abstehenden, die Anschluß­ beinchen bildenden Vorsprungszungen entstehen. Von die­ ser Vorgehensweise wird bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren abgerückt, indem lediglich diejenigen Vor­ sprungszungen mechanisch vom Rest des Lead-Frame abge­ trennt werden, die zur Untersuchung der schaltungstech­ nischen Funktionen der Halbleiter-Bauelemente erforder­ lich sind. Nachdem dieser Abtrennvorgang erfolgt ist, verbleiben immer noch Vorsprungszungen, die einerseits in der Kunststoffmasse der Halbleiter-Bauelemente ein­ gebettet und andererseits mit dem Lead-Frame mechanisch verbunden sind. Über diese Vorsprungszungen sind die Halbleiter-Bauelemente also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch mit dem Lead-Frame mechanisch gekoppelt, wenn sie der Teststation zugeführt werden. Die mecha­ nisch feste Verbindung über diese Vorsprungszungen er­ leichtert die Handhabung der Halbleiter-Bauelemente beim Testen auf die schaltungstechnischen Funktionen ganz entscheidend. In der Teststation werden nun deren Kontaktelemente, bei denen es sich im Regelfall um Tastspitzen handelt, mit den von den Halbleiter-Bau­ elementen abstehenden Vorsprungszungen in Kontakt ge­ bracht, um die elektrischen Tests durchzuführen.

Das besondere Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, sozusagen herstellungsbedingt für eine Gruppe von Halbleiter-Bauelementen einen diese verbin­ denden Trägerkörper geschaffen zu haben, bei dem es sich erfindungsgemäß um den Lead-Frame, d. h. den Metallstreifen handelt, an dem die die späteren An­ schlußbeinchen der Halbleiter-Bauelemente bildenden Vorsprungszungen angeordnet und gehalten sind. Typischerweise werden Metallstreifen eingesetzt, die über acht Gruppen von Vorsprungszungen verfügen. Es bereitet jedoch herstellungstechnisch keinerlei Proble­ me, Metallstreifen bzw. Lead-Frame einzusetzen, die mehr (oder auch weniger) als acht Anschlußgruppen von Vorsprungszungen aufweisen.

Das Hauptmerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, näm­ lich die Aufrechterhaltung einer mechanischen Verbin­ dung jedes Halbleiter-Bauelements eines Lead-Frame mit diesem läßt sich beispielsweise auch bei der Aufbrin­ gung der Beschriftung und deren Überprüfung in der End­ montage von Halbleiter-Bauelementen einsetzen. Auch bei diesen beiden Prozeßschritten der Endmontage wird eine Vereinfachung der Handhabung der den Prozeßschritten ausgesetzten Halbleiter-Bauelemente erreicht.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zei­ gen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Lead-Frame, wobei die einzelnen Prozeßschritte bis zum Abtrennen der für die elektrischen Tests benötigten Vorsprungszungen vom Lead- Frame zeichnerisch dargestellt sind,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Lead-Frame mit vollständig kontaktierten und mit Kunststoffmasse umspritzten Halbleiter-Bau­ elementen unter Aufrechterhaltung einer mecha­ nischen Verbindung dieser Halbleiter-Bauelemen­ te zum Lead-Frame, wobei die für die elektri­ schen Tests erforderlichen Vorsprungszungen bzw. Anschlußbeinchen der Halbleiter-Bauelemen­ te bereits vom Lead-Frame abgetrennt sind, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils der Teststation, in die der Lead-Frame mit von die­ sem gehaltenen Halbleiter-Bauelementen einge­ führt ist und die die Vorsprungszungen des Lead-Frame mit ihren Kontaktelementen kontak­ tiert.

In den Fig. 1 und 2 sind Drauf- und Schnittansichten eines Metallstreifens 10 (nachfolgend mit Lead-Frame bezeichnet) mit auf diesem montierten Halbleiter-Bau­ elementen 12 gezeigt. Wie im äußerst linken Teil der Fig. 1 gezeigt, weist der Lead-Frame 10 mehrere Gruppen 14 von Vorsprungszungen 16 auf, die von Haltestruktur­ elementen 18 des Lead-Frame 10 abstehen. Auf die Vor­ sprungszungen 16 sämtlicher Anschlußgruppen 14 des Lead-Frame 10 werden Halbleiter-Chips 20 aufgelegt, die zumindest auf ihrer Oberseite 22 Anschlußpads 24 auf­ weisen. Wie in der zweiten Anschlußgruppe 14 von links der Fig. 1 gezeigt, erstrecken sich die Vorsprungszun­ gen 16 über die Oberseite 22 der Halbleiter-Chips 20, wobei sie in unmittelbarer Nähe der Anschlußpads 24 enden. Die Halbleiter-Chips 20 werden mechanisch an dem Lead-Frame fixiert, indem die sich über die Oberseiten 22 der Halbleiter-Chips 20 erstreckenden Vorsprungszun­ gen 16 mit den Halbleiter-Chips 20 verklebt werden (so­ genannte LOC-Technik). Sämtliche Vorsprungszungen 16 werden anschließend elektrisch mit den Anschlußpads 24 verbunden, indem Bonddrähte 26 zwischen die Anschluß­ pads 24 und die Vorsprungszungen 16 plaziert werden, was in der mittleren Anschlußgruppe 14 der Fig. 1 ge­ zeigt ist. Als nächstes werden die elektrisch und mechanisch mit dem Lead-Frame 10 verbundenen Halblei­ ter-Chips 20 zur Herstellung der Gehäuse 28 der Halb­ leiter-Bauelemente 12 mit Kunststoffmasse umspritzt, wobei sowohl die Halbleiter-Chips 20 als auch die Vor­ sprungszungen 16 in der Kunststoffmasse des Gehäuses 28 eingebettet sind und letztere seitlich aus dem Gehäuse 28 herausragen. Diese Situation ist in Fig. 1 beim zweiten Halbleiter-Bauelement von rechts dargestellt. In einem nächsten Schritt erfolgt nun die mechanische Trennung derjenigen Vorsprungszungen 16, die beim elek­ trischen Test mit Testsignalen versorgt werden müssen. Typischerweise werden bei den Tests zur Überprüfung der schaltungstechnischen Funktionen der Halbleiter-Bau­ elemente 12 nicht sämtliche elektrisch mit den Halblei­ ter-Chips 20 verbundene Vorsprungszungen 16 (bzw. An­ schlußbeinchen) mit Testsignalen beaufschlagt. Bei dem hier beschriebenen Verfahren verbleiben diejenigen Vor­ sprungszungen 16, an die bei den späteren elektrischen Tests keine Testsignale angelegt werden, mechanisch in Verbindung mit den Haltestrukturen 18 des Lead-Frame 10, nachdem die Halbleiter-Chips 20 von ihren Gehäusen 28 umgeben sind. Die Auftrennung der mechanischen Ver­ bindung einiger der Vorsprungszungen 16 mit dem Lead- Frame 10 ist im äußerst rechten Teil der Fig. 1 ge­ zeigt.

Sämtliche der zuvor beschriebenen Prozeßschritte zur Herstellung der Halbleiter-Bauelemente 12 werden pro Lead-Frame 10 gleichzeitig für sämtliche Gruppen 14 von Vorsprungszungen 16 durchgeführt. Es liegt danach also ein Lead-Frame 10 gemäß Teildarstellung der Fig. 3 vor, bei dem die Halbleiter-Bauelemente 12 mechanisch vom Lead-Frame 10 gehalten sind. Diese Gruppe von mecha­ nisch an dem Lead-Frame 10 gehaltenen Halbleiter-Bau­ elementen 12 läßt sich nun besonders einfach handhaben, da sie über einen gemeinsamen Träger, nämlich den Lead- Frame 10 mechanisch miteinander verbunden sind. Dieser gemeinsame Träger läßt sich nun beispielsweise in die elektrische Teststation 30 einführen, die einen Test­ kopf 32 mit einer Vielzahl von Kontaktelementen 34 und ein Gegenlager 36 zur Unterstützung des die zu testen­ den Halbleiter-Bauelemente 12 tragenden Lead-Frame 10 aufweist. Das Gegenlager 36 weist Vertiefungen 38 mit dazwischenliegenden Erhöhungen 40 auf. In den Vertie­ fungen 38 befinden sich die Gehäuse 28 der Halbleiter- Bauelemente 12, während auf den Erhöhungen 40 die Vor­ sprungszungen 16 und deren Haltestrukturen 18 des Lead- Frame 10 aufliegen. Das Gegenlager 36 ist zumindest in den erhabenen Bereichen 40 elektrisch isolierend, so daß die aufliegenden Vorsprungszungen 16 über das Gegenlager 36 elektrisch nicht kurzgeschlossen, sondern isoliert sind. Der Testkopf 32 der Teststation 30 läßt sich, wie durch den Pfeil 42 angedeutet, von oben gegen den Lead-Frame 10 bewegen, wobei die Kontaktelemente 34 die Vorsprungszungen 16 zum Anlegen der Testsignale kontaktieren.

Sofern es sich bei den zu testenden Halbleiter-Bau­ elementen 12 um Bauelemente handelt, bei denen an sämt­ liche Anschlußbeinchen (Vorsprungszungen 16) elektri­ sche Testsignale angelegt werden müssen, weist der zu verwendende Lead-Frame 10 Vorsprungszungen 44 auf, die bis über die Halbleiter-Chips 20 ragen und auch in die Kunststoffmasse der Gehäuse 28 eingebettet sind, elek­ trisch jedoch nicht mit den Halbleiter-Chips 20 verbun­ den sind. In Fig. 1 sind diese Vorsprungszungen 44 als von den Seitenrändern 46 des Lead-Frame 10 nach innen abstehende Vorsprünge dargestellt. Selbst bei Durch­ trennung sämtlicher Vorsprungszungen 16 einer Anschluß­ gruppe 14 des Lead-Frame 10 bleibt der mit diesen Vor­ sprungszungen 16 elektrisch verbundene Halbleiter-Chip 20 noch mit dem Lead-Frame 10 mechanisch verbunden, und zwar über die Vorsprungszungen 44, die ihrerseits elek­ trisch nicht mit dem Halbleiter-Chip 20 verbunden sind.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-Bauelemen­ ten, bei dem

• - ein Metallstreifen (10) mit mehreren Anschluß­ gruppen (14) von mechanisch verbundenen, frei endenden Vorsprungszungen (16, 44) bereitge­ stellt wird,
• - mehrere Anschlußpads (24), die sich mindestens auf den Oberseiten (22) von Halbleiter-Chips (20) befinden, mit dem Metallstreifen (10) ver­ bunden werden, wobei mindestens einige der Vor­ sprungszungen (16, 44) jeder Anschlußgruppe (14) des Metallstreifens (10) jeweils mit den An­ schlußpads (24) eines Halbleiter-Chips (20) elektrisch verbunden werden,
• - die mit dem Metallstreifen (10) verbundenen Halbleiter-Chips (20) mit einer Kunststoffmasse (Gehäuse 28) umspritzt werden, wobei die Vor­ sprungszungen (16, 44) in die Kunststoffmasse (Gehäuse 28) eingebettet werden, und
• - diejenigen Vorsprungszungen (16) jeder An­ schlußgruppe (14) des Metallstreifens (10), an die zum Testen schaltungstechnischer Funktionen der Halbleiter-Chips (20) Testsignale anzulegen sind, mechanisch von dem Metallstreifen (10) abgetrennt werden, wobei danach pro Anschluß­ gruppe (14) des Metallstreifens (10) noch in Kunststoffmasse (Gehäuse 28) eingebettete, seitlich aus dieser herausragende und mecha­ nisch mit dem Metallstreifen (10) verbundene Vorsprungszungen (16, 44) vorhanden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich pro Anschlußgruppe (14) des Metallstrei­ fens (10) mindestens einige der Vorsprungszungen (16, 44) über die betreffenden Halbleiter-Chips (20) erstrecken und mit den Oberseiten (22) der Halbleiter-Chips (20) mechanisch verbunden, ins­ besondere verklebt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Metallstreifen (10) mit den von diesem gehaltenen Halbleiter-Bauelementen (12) einer Teststation (30) mit einer Vielzahl von den Anschlußgruppen (14) des Metallstreifens (10) zu­ geordneten Kontaktelementen (34) zugeführt wird, wobei in der Teststation (30) diejenigen Vor­ sprungszungen (16) jeder Anschlußgruppe (14) des Metallstreifens (10), an die zum Testen schal­ tungstechnischer Funktionen der Halbleiter-Chips (20) Testsignale anzulegen sind, von Kontakt­ elementen (34) kontaktiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Testen der schaltungstechnischen Funk­ tionen der Halbleiter-Chips (20) benötigten Vor­ sprungszungen (16) des Metallstreifens (10) sequentiell oder parallel von Kontaktelementen (34) der Teststation (30) kontaktiert werden.