DE3446647A1 - Verfahren zur herstellung von kunstharzversiegelten halbleitervorrichtungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von kunstharzversiegelten halbleitervorrichtungen

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Description

HOFFMANN "* EITLE *& "PARTNER 3ΛΑββΔ7
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O *+ H U U *T /
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE
PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-INQ. W. LEHN D1PL.-INQ. K. FOOHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. DIPL.-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE
- 3 - 41 309 q/gt
KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA Kawasaki-Shi / JAPAN
Verfahren zur Herstellung von kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung, welche auf einem Schaltungssubstrat eines Hybrid-IC befestigt ist und insbesondere ein Verfahren zur Behandlung der äußeren Zuleitungen der Halbleitervorrichtung nach dem Versiegeln der Halbleitervorrichtung mit Kunstharz.
'Die konventionelle kunstharzversiegelte Halbleitervorrichtung, welche auf einem Schaltungssubstrat eines Hybrid-IC befestigt ist, wurde wie folgt gefertigt.
Eine zuerst gefertigte Pille oder Tablette wird auf einem Bett eines Zuleitungsrahmens befestigt, welcher durch Lochen oder Stanzen einer Metallplatte hergestellt wurde. Ein Verbindungs- oder Anschlußfeld der Pille und der innere Leitungsbereich des Zuleitungsrahmens wurden dann elektrisch miteinander durch Drahtverbinden verbunden und angeschlossen.
Danach werden die Pille und der innere Leitungsbereich des
ARABELLASTRASSE 4 . D-BOOO MÜNCHEN S1 · TELEFON CO89} 911O87 ■ TELEX 5-2SG19 CPATHE} · TELEKOPIERER 9183
Zuleitungsrahmens, in dem die Pille angeordnet ist, durch Kunstharz versiegelt und abgedichtet und zwar unter Verwendung von Preß- oder Schmelzformplättchen bzw. Matrizen. So wird wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Kunstharzabdichtung bzw. Versiegelung 11 zur Aufnahme der Pille gebildet und zwar integriert mit dem Zuleitungsrahmen 12. Beim Schritt der Versiegelung mit Kunstharz fließt der Preßformoder Schmelzkunststoff 13 aus dem Spalt der Preß- oder Schmelzformteile, haftet auf der Oberfläche der äußeren Leitungen 12a und härtet aus. Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A' in Fig. 1. Da gemäß Fig. 2 die äußeren Leitungen 12a auf der oberen und unteren Oberfläche mit den Formteilen in Berührung stehen, ist der Wert des Kunstharzes 13, welcher ausfließt und an der oberen und unteren Oberfläche der äußeren Leitungen 12a anhaftet, extrem klein. Da jedoch die äußeren Leitungen 12a auf den Seiten mit den Formteilen weniger Kontakt geben, haftet der Kunstharz 13 zu den Seiten hin dick.
Um daher den Kunstharz 13, welcher an den äußeren Leitungen 12a haftet zu entfernen, muß ein Sprengen bzw. Loslösen mit Partikeln durchgeführt werden.
Sodann werden die äußeren Leitungen 12a z.B. durch Löten plattiert. Der nicht benötigte Rahmen des Zuleitungsrahmens 12 wird bei der Herstellung eines Produktes abgeschnitten.
Jedoch war es beim konventionellen Abspreng- bzw. Sandstrahlen schwierig, um den Kunstharz 13, welcher an den Seiten der äußeren Leitungen 12a anhaftete, vollständig zu entfernen.
Wenn so die äußeren Leitungen 12a im nächsten Schritt plat-
tiert bzw. mit einem galvanischen überzug versehen werden, werden die äußeren Leitungen 12a von denen der Kunstharz 13 an den Seiten entfernt wird, durch einen galvanischen Überzug 14 auf der gesamten Peripherie wie in Fig. 3 dargestellt, bedeckt. Jedoch werden die äußeren Leitungen 12a, an denen der Kunstharz an den Seiten haftet, nur an den oberen und unteren Oberflächen plattiert, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Daher werden die äußeren Leitungen 12a gemäß Fig. 3 vorzugsweise mit einem Schaltungssubstrat verbunden, wenn sie auf dem Schaltungssubstrat gemäß Fig. 5 befestigt sind. Jedoch werden die äußeren Leitungen 12a gemäß Fig. 4 mit dem Schaltungssubstrat in einem kleinen anhaftenden Feld wie in Fig. 6 zu sehen ist, verbunden bzw. gebonded, wobei als Folge hiervon die äußeren Leitungen 12a nicht richtung mit dem Schaltungssubstrat zusammenhaften. In Fig. 5 und 6 bezeichnen das Bezugszeichen 15 ein Schaltungssubstrat, während das Bezugszeichen 16 ein Lötmaterial bezeichnet.
In dem Fall, in dem der Zuleitungsrahmen 12 durch Stanzen gebildet wird, wird sogar dann, wenn die äußeren Leitungen 12a, welche Grate 12a1, 12a1 aufweisen, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, durch einen galvanischen überzug 14 abgedeckt, das Lötmaterial 16 daran gehindert, auf den äußeren Leitungen 12a, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, anzuhaften bzw. sich zu verbinden, wenn die äußeren Leitungen 12a auf dem Schaltungssubstrat 15 befestigt werden. Hierdurch werden die äußeren Leitungen 12a unvollständig mit dem Schaltungssubstrat 15 verbunden bzw. gebonded.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit diesem Problem und weist die Aufgabe auf, ein Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung zu schaf-
— ο —
fen, die gemäß dem Kunstharz, welcher an den Seiten der äußeren Leitungen anhaftet, zuverlässig im Schritt der Versiegelung bzw. Abdichtung mit Kunststoff entfernt werden kann, wobei ein zu lötendes Material vorzugsweise auf der oberen Oberfläche der äußeren Leitungen im Zeitpunkt der Befestigung auf dem Schaltungssubstrat fest aufgebracht werden kann und wobei die äußeren Leitungen zuverlässig auf dem Schaltungssubstrat befestigt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung geschaffen, die die folgenden Schritte aufweist:
(i) Befestigungsschritt einer Pille oder Tablette, welehe die Halbleiterelemente aufweist auf einem auf dem Zuleitungsrahmen gebildeten Bett,
(ii) Verbindungsschritt des Anschluß- oder Verbindungsfeldes der Pille und des Zuleitungsrahmens durch Drahtverbinden bzw. Bonden,
(iii) Versiegelungsschritt der Pille mit Kunstharz und des Verbindungsteiles der Pille mit dem Zuleitungsrahmen und
25
(iv) Entfernungsschritt des an den Seiten anhaftenden Kunstharzes der äußeren Zuleitung im Versiegelungsschritt mit dem Kunstharz,
wobei das Verfahren vor dem Schritt der Kunstharzentfernung einen zusätzlichen Schritt aufweist, welcher das Zusammendrücken bzw. Stauchen der Kanten in Längsrichtung der äußeren Zuleitung oder sowohl der oberen und unteren Kanten umfaßt.
3U6647
Im folgenden werden die Figuren beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Halbleitervorrichtung mit einem Zustand unmittelbar nach der Versiegelung der Vorrichtung mit
Kunstharz,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A gemäß Fig. 1,
10
Fig. 3 und 4 Schnittansichten von Zuleitungen, welche auf den äußeren Oberflächen plattiert bzw. mit einem galvanischen überzug versehen sind,
Fig. 5 und 6 Schnittansichten in dem Zustand, in dem
die Zuleitungen der Fig. 3 und 4 mit dem Zuleitungsrahmen gelötet sind,
Fig. 7 eine Schnittansicht der auf der ausgestanzten Leitung plattierten Zuleitungen,
Fig. 8 eine Schnittansicht, die den Zustand zeigt,
in dem die Leitung gemäß Fig. 7 mit dem Zuleitungsrahmen verlötet ist,
25
Fig. 9A und 9B Schnittansichten, die den Schritt des Eindrückens bzw. Stauchens der Kanten des Drahtes gemäß einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zeigen,
30
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung, welche durch ein Verfahren gemäß den Fig. 9A und 9B geschaffen wird,
Fig. 11A eine Kennlinie, die die Rate des fehlerhaften Vorkommens von kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtungen (Ausschuß) bei dem konventionellen Verfahren zeigt,
5
Fig. 11B eine Charakteristik, welche die Vorkommens-
rate von unzureichenden kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtungen (Ausschuß) beim Verfahren nach der Erfindung zeigt, 10
Fig. 12 eine Querschnittsansicht des Befestigungszustandes der äußeren Leitungen gemäß Fig. 10 auf dem Schaltungssubstrat,
Fig. 13 und 14 Querschnittsansichten zur Darstellung
einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung, welche nach
einem Verfahren der Fig. 13 und 14 erhalten wurde , und
Fig. 16 eine Querschnittsansicht einer Presse, welche beim Verfahren einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Eine Pille oder Tablette wird auf einem Leitungsrahmen im
gleichen Schritt wie bei dem konventionellen Verfahrensschritt angeordnet. Die Pille und ein vorgegebener Bereich des Zuleitungsrahmens werden miteinander durch einen Verbindungsdraht verbunden. Danach wird der Schritt des Versiegeins und Abdichtens mit Kunstharz unter Verwendung von Preß- oder Schmelzformteilen in der gleichen Weise wie beim konventionellen Schritt ausgeführt, wodurch dann eine Halbleitervorrichtung gemäß Fig. 1 wie oben beschrieben gebildet wird.
Sodann wird gemäß Fig. 9A der äußere Draht 12a der oben beschriebenen Vorrichtung auf einer unteren Preßform 17 plaziert. Ein Stempel (oberes Preßformteil) 18, der einen vorgegebenen öffnungswinkel 0 aufweist, wird durch Druckluft abgesenkt von oben in eine Richtung, die durch einen Pfeil in Fig. 9A bezeichnet ist, um zumindest den Teil der Leitung 12a zu stauchen, welcher hartgelötet werden soll. Somit werden gemäß Fig. 9B beide Oberkanten der Leitung 12a entlang der Längsrichtung gestaucht und plastisch verformt, wodurch gestauchte bzw. zusammengedrückte Bereiche A gebildet werden, welche zwischen der oberen Oberfläche und den Seitenflächen der Leitung 12a stumpfe Winkel bilden. Außerdem wird der Kunstharz 13, welcher an der Seitenoberfläche der Leitung 12a haftet, durch eine Kraft in einer Abschieferungs- bzw. Abblätterungsvorrichtung beeinflußt, wobei ein Teil des Kunstharzes 13 abgeblättert wird. Sodann wird der Kunstharz, welcher an der Seitenoberfläche der Leitung 12a haftete, vollständig durch einen Sandstrahl oder Gebläseschritt entfernt. Der Ergebnisschritt dieser Vorrichtung ist in Fig. 10 gezeigt. Danach wird der nicht benötigte Rahmenteil des Rahmens 12 abgeschnitten und die Vorrichtung dann gelötet und wie gewünscht plattiert bzw. mit einem galvanischen überzug versehen, wobei dann das Endprodukt hergestellt wird.
In dem zuvor beschriebenen Verfahren wird der äußere Zuleitungsteil 12a plastisch verformt und der Kunstharz 13 im Gebläseschritt in dem Zustand entfernt, in dem die Seitenfläche abgeschiefert bzw. abgeblättert ist. Daher kann der Kunstharz 13 zuverlässig entfernt werden. Somit kann die Leitung 12a gelötet oder plattiert werden und zwar auf dem gesamten peripheren Bereich. Folglich kann das fehlerhafte Befestigen der Vorrichtung auf einer Schaltungsplatte verringert werden, wobei hierbei die Zuverlässigkeit bemerkenswert verbessert ist. Außerdem ist die Fehlerauftrittsrat aufgrund verbleibenden Kunstharzes nach dem Gebläsesäuberungsschritt ungefähr 15 bis 30% wie im gestrichelten Bereich von Fig. 11A im konventionellen Falle zu sehen ist. Diese Fehlerhäufigkeitsrate nach dem Stand der Technik kann im wesentlichen bis zu 0% mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden, wie aus Fig. 11B ersichtlich ist.
In der vorliegenden Erfindung wird der Grat der Außenleitung beim sogenannten Preßschritt zusammengedrückt. Daher kann wie aus Fig. 12 zu sehen ist,'das Kriechen oder allmähliche Wandern eines Hartlötmaterials 16 beim Befestigen auf einem Schaltungsträger verbessert werden, wodurch vorzugsweise ein Befestigungszustand geschaffen wird. 25
Außerdem können beide unteren Kanten der Leitung 12a ebenso zusammengedrückt werden durch die oben beschriebene Einrichtung, um den Kunstharz 13, welcher an der Seitenfläche der Leitung 12a anhaftet, zuverlässig und vollständig abgeblättert werden, und zwar im sogenannten Ablösungs- oder Abstrahlschritt.
Nach dem Schritt des Zusammendrückens und Stauchens gemäß
Fig. 9B werden die Leitungen 12a, deren obere Kanten plastisch verformt werden, auf eine untere Preßform 19 plaziert, die als Träger für die Außenleitung dient und die einen öffnungswinkel 0 aufweist, wie in Fig. 13 zu sehen ist. Sodann wird das obere Preßteil 20 von oben abgesenkt und die Leitung 12a gegen die untere Preßform 19 gedrückt.
Somit werden wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, beide unteren Kanten der Leitung 12a plastisch verformt, um zusammengedrückte Bereiche A zu bilden. Außerdem wird der Kunstharz 13, welcher an der Seitenfläche der Leitung 12a anhaftete, abgeblättert.
Sodann wird der Kunstharz, welcher an der Leitung 12a anhaftete, vollständig im Gebläseschritt entfernt, so daß die Vorrichtung, in der kein Kunstharz mehr auf der Leitung 12a zurückbleibt, ausgebildet ist wie aus Fig. 15 ersichtlich ist. Danach wird der nicht benötigte Rahmenteil des Zuleitungsrahmens 12 abgeschnitten. Sodann wird die Vorrichtung gelötet und plattiert bzw. mit einem galvanischen Überzug versehen, und zwar in der gleichen Weise wie oben beschrieben wurde, wobei dann das Endprodukt vorliegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie oben beschrieben wurde, der Kunstharz, welcher an den Außenleitungen anhaftete, im wesentlichen und nahezu vollständig entfernt werden im Schritt der Versiegelung bzw. des Vergießens mit Kunststoff. Außerdem ist bei diesem Herstelungsschritt der kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung das Kriechen des Lötmaterials auf den Außenleitungen verbessert worden. Die Leitungen können zuverlässig auf einem Schaltungsträger mit hoher Zuverlässigkeit befestigt werden und wodurch eine hohe Zuverlässigkeit geschaffen wird.*"''
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schritt des Drückens der Außenleitung 12a zur Bildung von zusammengedrückten bzw. gestauchten Flächen A dadurch bewerkstelligt, daß die Leitung 12a auf einem Stempelteil plaziert wird, welches eine V-förmige Nut mit einem Winkel 0 aufweist. Jedoch ist dieser Schritt nicht auf die besondere Ausführungsform der zuvor beschriebenen Art beschränkt. Zum Beispiel kann eine andere willkürliche Einrichtung wie z.B. ein Stempelteil 22 verwendet werden, welches eine Druckoberfläche aufweist, die eine bogenförmige Nut 21 enthält.

Claims (3)

HOFFMANN VEITIlH"&*PARTNER _ PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O 4 4 V D 4 / PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPU-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. GORQ DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE - 1 - 41 309 q/gt KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA Kawasaki-Shi / JAPAN Verfahren zur Herstellung von kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtungen PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung mit einem Schritt (i) zur Befestigung einer Pille oder Tablette, die die HaIbleiterelemente enthält, auf einem auf einem Leitungsrahmen geformten Bett, mit einem Schritt (ii) zum
Verbinden eines Anschlußfeldes der Pille und des Zuleitungsrahmens durch eine Drahtverbindung, mit einem Schritt (iii) zum Versiegeln und Abschließen der Pille und des Verbindungsteils der Pille mit dem Zuleitungsrahmen mit Kunstharz und mit einem Schritt (iv) zum Entfernen des Kunstharz, welcher an den Seiten der Außenleitung anhaftet in dem Schritt der Versiegelung mit Kunstharz,
dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Schritt (iv) des Kunstharzentfernens die Oberkanten und/oder Unterkanten der Außenleitung (12a) entlang der Längsrichtung der Außenleitung gestaucht bzw. zusammengedrückt werden.
ARABELLASTRASSE 4 · D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN 81 ■ TELEFON (Ό89} Ö11OS7 · TELEXO-EOeIOCF1ATHEJ · TELEKOPIERER 91B3
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,·, daß das Zusammenstauchen oder Zusammendrücken unter Verwendung eines Stempel- oder Prägeteiles ausgeführt wird, welches eine Druck- oder Preßoberfläche mit einer zurückgesetzten Ausnehmung aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß zunächst beide oberen Kanten der Außenleitung und anschließend die beiden Unterkanten der Außenleitung zusammengedrückt bzw. plastisch verformt werden.
DE19843446647 1984-02-22 1984-12-20 Verfahren zur herstellung von kunstharzversiegelten halbleitervorrichtungen Granted DE3446647A1 (de)

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