DE19747105A1 - Bauelement mit gestapelten Halbleiterchips - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit gestapelten Halbleiterchips,
insbesondere ein Bauelement einer LOC(Lead On Chip)-Struktur, die zur
Stapelung der Halbleiterchips in dem Bauelement auf geeignete Weise mo
difiziert wird.
Die bei der Herstellung von LOC-Bauelementen angewandte Technik gar
antiert einen hohen Integrationsgrad. Dabei weist das LOC-Bauelement
im allgemeinen ein zu einem mittleren Bereich der oberen Oberfläche eines
Chips geführtes Ende eines IC-Trägers auf, das durch Drahtbondung mit
einer Anschlußfläche verbunden ist, die einen externen Anschluß des
Chips auf seinem mittleren Bereich darstellt. Verglichen mit früheren
Bauelementen, etwa einem DIP(Dual Inline Package)-Bauelement, bei dem
die IC-Träger entlang der Seiten des Chips angeordnet sind, bietet das
LOC-Bauelement den Vorteil, daß die Breite des in einem eine bestimmte
Breite aufweisenden Gießkörper unterzubringenden Chips vergrößert
werden kann.
Fig. 1 zeigt ein in der US 5 068 712 offenbartes LOC-Bauelement im Quer
schnitt, wie es allgemein bekannt ist. Bei der Herstellung des darin be
schriebenen LOC-Bauelements wird zuerst ein Halbleiterchip 5 mit mitti
gen Anschlußflächen 4 im zentralen Bereich des Bauelements und einer
Isolationsschicht auf seiner oberen Oberfläche mittels beidseitig kleben
der und isolierender Streifen 8a jeweils an einer inneren Leitung 1a einer
Zuleitung 3a befestigt. Anschließend erfolgt eine Drahtbondung, bei der
die inneren Leitungen 1a eines IC-Trägers und die mittigen Anschlußflä
chen 4 jeweils über einen Draht 9 verbunden werden. Der Draht 9 ist dabei
als sehr feine metallische Leitung ausgebildet. Am Ende des Herstellungs
vorgangs des Bauelements wird mittels eines Gießharzes das Gehäuse ge
formt.
Das oben beschriebene bereits bekannte LOC-Bauelement weist jedoch
den Nachteil auf, daß die Kapazität des Halbleiterchip-Bauelements nicht
erhöht werden kann, da lediglich ein Chip in dem Gießkörper 10 enthalten
ist. Folglich müssen zur Erhöhung der Integrationskapazität von Halblei
terchip-Bauelementen viele solcher Bauelemente auf einer Leiterplatte
untergebracht werden, die dadurch jedoch relativ groß wird. Dies ist schon
deshalb nicht wünschenswert, da elektrische Geräte immer leichter, dün
ner, kürzer und schmäler werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Bauelement der eingangs genannten Art
zu schaffen, mit dem es möglich ist, bei gleichbleibender Bauelementzahl
die Integrationskapazität von Halbleiterchip -Bauelementen zu erhöhen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 zu entneh
men. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen darge
stellt.
Das Bauelement mit gestapelten Halbleiterchips gemäß der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß in ihm folgendes enthalten ist:
Eine Mehrzahl von Leitungen, die jeweils aus einer inneren Leitung und ei ner sich aus dieser erstreckenden äußeren Leitung gebildet sind; minde stens ein unter den inneren Leitungen liegender erster Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von ersten Anschlußflächen; mindestens ein über den in neren Leitungen liegender zweiter Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von zweiten Anschlußflächen; mindestens zwei beidseitig klebende isolieren de Elemente, die jeweils zwischen den inneren Leitungen und dem ersten Halbleiterchip und/oder dem zweiten Halbleiterchip angeordnet sind; ei ne Mehrzahl von Drähten zur jeweiligen elektrischen Verbindung einer der Anschlußflächen mit einer der inneren Leitungen; und ein Gießkörper, der außer den äußeren Leitungen alle übrigen Bestandteile des Bauelements umschließt.
Eine Mehrzahl von Leitungen, die jeweils aus einer inneren Leitung und ei ner sich aus dieser erstreckenden äußeren Leitung gebildet sind; minde stens ein unter den inneren Leitungen liegender erster Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von ersten Anschlußflächen; mindestens ein über den in neren Leitungen liegender zweiter Halbleiterchip mit einer Mehrzahl von zweiten Anschlußflächen; mindestens zwei beidseitig klebende isolieren de Elemente, die jeweils zwischen den inneren Leitungen und dem ersten Halbleiterchip und/oder dem zweiten Halbleiterchip angeordnet sind; ei ne Mehrzahl von Drähten zur jeweiligen elektrischen Verbindung einer der Anschlußflächen mit einer der inneren Leitungen; und ein Gießkörper, der außer den äußeren Leitungen alle übrigen Bestandteile des Bauelements umschließt.
Dabei sind die ersten Anschlußflächen mittig auf dem ersten Halbleiter
chip angeordnet, während die zweiten Anschlußflächen des zweiten Halb
leiterchips am Rande einer oberen Oberfläche des zweiten Halbleiterchips
angeordnet sind.
Durch die oben genannte Ausgestaltung des Bauelements ist es möglich,
in diesem zwei Halbleiterchips zu stapeln, wodurch die Integrationskapa
zität des Halbleiterchip-Bauelements vergrößert wird.
Ferner können auch mehr als zwei Halbleiterchips in dem Bauelement ge
mäß der Erfindung enthalten sein, wobei diese dann auf geeignete Weise
unter oder über den inneren Leitungen angeordnet werden und jeweils ge
eignete Anschlußflächen aufweisen.
Zwischen den inneren Leitungen und dem ersten und zweiten Halbleiter
chip sind beidseitig klebende isolierende Elemente angeordnet, um u. a. zu
verhindern, daß die Halbleiterchips von einer inneren Leitung kurzge
schlossen werden.
Alternativ können die Halbleiterchips auf ihrer zu den inneren Leitungen
weisenden Oberfläche mit einer Isolationsschicht versehen sein, was ein
direktes Anordnen der Halbleiterchips auf den inneren Leitungen ermög
licht. Um ein Verrutschen der Halbleiterchips zu vermeiden müssen diese
dann direkt mit den inneren Leitungen verklebt werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung enthält die innere
Leitung zwei zwischen gekrümmten Bereichen gebildete Stufen sowie ein
Ende der inneren Leitung. Diese stufenförmige Ausgestaltung der inneren
Leitungen ermöglicht es auf einfache Weise die jeweiligen Anschlußflä
chen der entsprechenden Halbleiterchips mit den entsprechenden inne
ren Leitungen zu verbinden. Anhand der äußeren höheren Stufe können
die Leitungen zu den seitlichen Anschlußflächen des oberen zweiten Halb
leiterchips kurz gehalten werden.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung verbindet jeweils einer
der Drähte eine der ersten Anschlußflächen des ersten Halbleiterchips mit
einer der inneren Leitungen, wobei ein anderer der Drähte eine der zweiten
Anschlußflächen des zweiten Halbleiterchips mit einem oberen Teil der ge
krümmten Bereiche einer anderen der inneren Leitungen verbindet, um so
jede der Anschlußflächen der ersten und zweiten Halbleiterchips jeweils
mit einer der inneren Leitungen elektrisch zu verbinden.
Nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das beidseitig
klebende isolierende Element aus einer aus Polyamidharz bestehenden
mittleren Schicht gebildet, auf deren Stirnseiten sich jeweils eine Klebe
schicht befindet. Ferner kann natürlich auch für die mittlere Schicht ein
anderes geeignetes isolierendes Material verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt in Längsrichtung eines bereits bekannten LOC-
Halbleiterchip-Bauelements; und
Fig. 2 einen Querschnitt in Längsrichtung eines Halbleiterchip-Bauele
ments gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Halbleiterchip-Bauelement gemäß dem bevorzugten Aus
führungsbeispiel der Erfindung, mit einer Mehrzahl von Leitungen 3, die
jeweils aus einer inneren Leitung 1 mit gekrümmten Bereichen und einer
sich aus dieser erstreckenden äußeren Leitung 2 gebildet sind. Fig. 2 zeigt
ferner einen ersten Halbleiterchip 5, der eine Mehrzahl von mittigen An
schlußflächen 4 aufweist und unterhalb der inneren Leitungen 1 angeord
net ist. Oberhalb der inneren Leitungen 1 ist ein zweiter Halbleiterchip 7
angeordnet, der auf seiner oberen Oberfläche eine Mehrzahl von seitlich
angeordneten Anschlußflächen 6 enthält. Zwischen den inneren Leitun
gen 1 und den ersten und zweiten Halbleiterchips 5, 7 befinden sich beid
seitig klebende isolierende Elemente 8. Derartige Paare von Elementen 8
liegen an beiden Längsrändern der Halbleiterchips 5, 7. Eine Mehrzahl von
Drähten 9 ist vorhanden, die jeweils eine der Anschlußflächen 4, 6 mit ei
nem der inneren Leiter 1 elektrisch verbinden. Sämtliche genannten Be
standteile des Bauelements gemäß der Erfindung sind von einem Gießkör
per umgeben, aus dem lediglich die äußeren Leitungen 2 herausragen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, bilden die gekrümmten Bereiche des inneren Leiters 1
zwei Stufen mit unterschiedlichen Höhen, wobei jeweils einer der Drähte 9
eine der mittigen Anschlußflächen 4 des ersten Halbleiterchips 5 mit ei
nem der inneren Leiter 1 verbindet, was z. B. durch Bonden erfolgen kann.
Ferner verbinden die Drähte 9 jeweils eine der seitlich ausgebildeten An
schlußflächen 6 des zweiten Halbleiterchips 7 mit einem der inneren Leiter
1 in seinem oberen Stufenbereich. Die jeweils zwischen den Halbleiter
chips 5, 7 und dem inneren Leiter 1 angeordneten Elemente 8 weisen eine
mittlere Schicht auf, die aus temperaturbeständigem Harz, z. B. Polyamid
harz gebildet ist, wobei sich an den beiden zu den Chips weisenden Seiten
der mittleren Schicht jeweils eine Klebeschicht befindet.
Im folgenden werden die Verfahrensschritte zur Herstellung des oben ge
nannten Bauelements mit gestapelten Halbleiterchips gemäß dem bevor
zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer erklärt.
Zuerst wird der Innenleiter 1 derart gebildet, daß er gekrümmte Bereiche
mit zwei Stufen unterschiedlicher Höhe aufweist. An einer oberen und un
teren Seite der zweiten bzw. mittleren Stufe des inneren Leiters 1 wird
dann ein beidseitig klebendes isolierendes Element 8 befestigt. Die Her
stellung des beidseitig klebenden isolierenden Elements 8 erfolgt dabei se
parat durch Bildung einer Polyamidharz-Schicht, auf deren Hauptflächen
jeweils eine Klebeschicht aufgebracht wird. Nach dem Befestigen der beid
seitig klebenden isolierenden Elemente auf der oberen und unteren Seite
des zweiten Stufenbereichs des inneren Leiters 1 erfolgt ein Befestigen des
ersten Halbleiterchips 5 mit seiner oberen Fläche an der unteren Fläche
des beidseitig klebenden isolierenden Elements 8, das sich auf der unteren
Seite des zweiten (mittleren) Stufenbereichs des inneren Leiters 1 befin
det. Im oberen mittleren Bereich des ersten Halbleiterchips 5 und vorzugs
weise parallel zu seinen Längsseiten befinden sich eine Mehrzahl von als
elektrische Anschlüsse dienende mittige Anschlußflächen 4. Mit diesen
ersten Anschlußflächen 4 auf dem ersten Halbleiterchip 5 werden die En
den einer Vielzahl der inneren Leitungen 1 verbondet. Im Anschluß daran
wird der zweite obere Halbleiterchip 7 auf der freien Oberfläche des beid
seitig klebenden isolierenden Elements 8, das sich auf der oberen Seite des
zweiten Stufenbereichs der inneren Leitungen 1 befindet, befestigt. Paral
lel zu den Längsseiten und in Randbereichen des zweiten Halbleiterchips
7 befindet sich eine Mehrzahl von als elektrische Anschlüsse dienende An
schlußflächen 6. Diese zweiten Anschlußflächen 6 werden jeweils mit den
äußersten höchsten Stufenbereichen der inneren Leitungen 1 elektrisch
verbondet. Nach der o.g. aufeinanderfolgenden Befestigung der ersten und
zweiten Halbleiterchips 5, 7 und den darauffolgenden ersten und zweiten
Drahtbondungen werden die ersten und zweiten Halbleiterchips 5, 7, die
inneren Leitungen 1, die Drähte 9 und die beidseitig klebenden isolieren
den Elemente 8 mittels eines Gießharzes miteinander vergossen, wobei le
diglich die äußeren Leitungen 2 frei bleiben. Nach dem Aushärten des
Gießharzes wird ein Gießkörper 10 erhalten, in dem gestapelte Halbleiter
chips enthalten sind, wobei die Integrationskapazität des Halbleiterchip-
Bauelements vergrößert ist.
Da es, wie oben beschrieben, mit der Erfindung möglich ist, durch Modifi
kation eines Bauelements mit einer LOC-Struktur, Halbleiterchips in ei
nem Bauelement zu stapeln, kann folglich die Integrationskapazität von
Halbleiterchip-Bauelementen vergrößert werden. Mit Hilfe der Erfindung
können somit verschiedene elektrische Geräte kompakter und kleiner
hergestellt werden, da der Montagebereich für die Halbleiterchip-Bauele
mente auf einer Leiterplatte verkleinert werden kann.
Claims (4)
1. Bauelement mit gestapelten Halbleiterchips, enthaltend:
- - eine Mehrzahl von Leitungen (3), die jeweils aus einer inneren Lei tung (1) und einer sich aus dieser erstreckenden äußeren Leitung (2) gebil det sind;
- - mindestens einen unter den inneren Leitungen (1) liegenden ersten Halbleiterchip (5) mit einer Mehrzahl von ersten Anschlußflächen (4);
- - mindestens einen über den inneren Leitungen (1) liegenden zweiten Halbleiterchip (7) mit einer Mehrzahl von zweiten Anschlußflächen (6);
- - mindestens zwei beidseitig klebende isolierende Elemente (8), die jeweils zwischen den inneren Leitungen (1) und dem ersten Halbleiterchip (5) und/oder dem zweiten Halbleiterchip (7) angeordnet sind;
- - eine Mehrzahl von Drähten (9) zur jeweiligen elektrischen Verbin dung einer der Anschlußflächen (4, 6) mit einer der inneren Leitungen (1); und
- - einen gegossenen Körper,der außer den äußeren Leitungen (2) alle übrigen Bestandteile des Bauelements umschließt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem jede innere Leitung (1) minde
stens zwei zwischen gekrümmten Bereichen gebildete Stufen und ein Ende
der inneren Leitung (1) enthält.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem einer der Drähte (9) ei
ne der ersten Anschlußflächen (4) des ersten Halbleiterchips (5) mit einer
der inneren Leitungen (1), und ein anderer der Drähte (9) eine der zweiten
Anschlußflächen (6) des zweiten Halbleiterchips (7) mit einem oberen Teil
der gekrümmten Bereiche einer anderen der inneren Leitungen (1) verbin
den, um so jede der Anschlußflächen (4,6) der ersten (5) und zweiten (7)
Halbleiterchips jeweils mit einer der inneren Leitungen (1) elektrisch zu
verbinden.
4. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das beidseitig klebende isolie
rende Element (8) aus einer aus Polyamidharz bestehenden mittleren
Schicht gebildet ist, auf deren Hauptflächen sich jeweils eine Klebeschicht
befindet.
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