DE3446647C2

DE3446647C2 -

Info

Publication number: DE3446647C2
Application number: DE3446647A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Aioi Hyogo Jp Deie
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-22
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1990-02-01
Also published as: JPH0145228B2; KR890004819B1; US4592131A; DE3446647A1; JPS60176259A; KR850006259A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP-A-00 84 424 ist ein Verfahren zum chemischen Entfernen von Kunstharzschichten von einer in Kunstharz eingebetteten Halbleitervorrichtung bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird das auf einem Träger angebrachte Halbleiterelement zunächst mit Kunstharz eingekapselt, dann wird das aus der Preßform ausgetretene Kunstharz chemisch unter Anwendung von Ultraschall entfernt. Zum Ablösen des Kunstharzes wird hierbei also ein Lösungsmittel verwendet, welches auch als Lösungsmittel des Kunstharzmaterials dient, um dadurch die noch anhaftenden Kunstharzschichten aufzulösen und von der Vorrichtung abzulösen. Dieses bekannte Verfahren ist aber sehr zeitaufwendig, da nicht nur gewartet werden muß, bis eine bestimmte Schichtdicke des Kunstharzes aufgelöst wurde, sondern in jedem Fall auch noch für einen zusätzlichen Zeitraum das Lösungsmittel zur Wirkung gebracht werden muß, um mit einigermaßen akzeptierbarer Sicherheit alle Kunstharzschichten von den Seitenflächen der Leitungen abzulösen. Dabei muß die maximal vorkommende Schichtdicke als Grundlage gewählt werden.

Aus der DE-OS 16 14 242 ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen bekannt, die eine Kunststoffumhüllung aufweisen, wobei aus einer derartigen Halbleitervorrichtung mindestens zwei streifenförmige Stromleiter herausragen, deren flache Seiten wenigstens an den Stellen, an denen sie aus der Umhüllung heraustreten, in einer Ebene liegen. An mindestens einem der freien Enden einer Anzahl von in gewünschten gegenseitigen Abständen gehaltenen streifenförmigen metallenen Leiter wird ein Halbleitersystem angebracht und die betreffenden Enden der Leiter zusammen mit dem auf denselben angebrachten Halbleitersystem werden mit Hilfe einer Matrize in einen isolierenden Kunststoff eingebettet. Um zu vermeiden, daß die streifenförmigen Leiter der Halbleitervorrichtung auch an den Stellen, wo dies nicht erwünscht ist, mit einer dünnen Kunststoffschicht überzogen sind, wird dieses bekannte Verfahren derart abgewandelt, daß streifenförmige Leiter verwendet werden, die an den gerade außerhalb der Kunststoffumhüllung liegenden Stellen ihrer Längenabmessungen durch einen Brückenteil miteinander verbunden sind, der in einer Lage, in der die Leiter sich in der Matrize befinden, eine der Begrenzungen der Matrizenumhüllung bildet und nach dem Anbringen der Umhüllung wieder völlig oder teilweise entfertn wird, um Kurzschlüsse zu verhindern. Mit anderen Worten wird bei diesem bekannten Verfahren ein Leiterrahmen mit einem zusätzlichen Brückenteil verwendet. Das Brückenteil wird beispielsweise abgeschnitten und es wird dadurch erreicht, daß die Anschlußenden frei von einer Kunststoffbeschichtung sind, da sie die Schnittstellen bilden, an denen das Brückenteil abgeschnitten wurde. Bei diesem bekannten Verfahren werden aber die Seitenflächen der verschiedenen Leitungen nicht von einem anhaftenden Kunstharzfilm gereinigt.

Es wurde bereits versucht, die Außenleitungen einer Halbleitervorrichtung durch Sandstrahlen vom Kunstharz zu reinigen. Bei der Herstellung eines Halbleitervorrichtung wird zuerst ein gefertigtes Halbleiterelement auf einem Träger eines Leitungsrahmens befestigt, welcher durch Lochen oder Stanzen einer Metallplatte hergestellt wurde. Ein Verbindungs- oder Anschlußfeld des Halbleiterelements und der innere Leitungsbereich des Zuleitungsrahmens wurden dann elektrisch miteinander durch Drahtverbindungen verbunden und angeschlossen.

Danach wurden das Halbleiterelement und der innere Leitungsbereich des Zuleitungsrahmen, in dem das Halbleiterelement angeordnet ist, durch Kunstharz versiegelt und abgedichtet, und zwar unter Verwendung von Preß- oder Schmelzformhälften bzw. Matrizen.

So wird wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Kunstharzabdichtung bzw. Versiegelung 11 zur Aufnahme des Halbleiterelements gebildet, und zwar intergriert mit dem Zuleitungsrahmen 12. Beim Schritt der Versiegelung mit Kunstharz fließt der Preßform- oder Schmelzkunststoff 13 aus dem Spalt der Preß- oder Schmelzformteile, haftet auf der Oberfläche der äußeren Leitungen 12 a und härtet aus. Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 1. Da gemäß Fig. 2 die äußeren Leitungen 12 a 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 12 anhaftet, extrem klein. Da jedoch die äußeren Leitungen 12 a auf den Seiten mit den Formteilen weniger Kontakt haben, haftet das Kunstharz 13 zu den Seiten hin dick an.

Um daher das Kunstharz 13, welches an den äußeren Leitungen 12 a haftet, zu entfernen, muß ein Bestrahlen mit Partikeln durchgeführt werden.

Sodann werden die äußeren Leitungen 12 a, z. B. durch Löten plattiert. Der nicht benötigte Rahmen des Zuleitungsrahmens 12 wird bei der Herstellung eines Produktes abgeschnitten.

Jedoch war es beim Sandstrahlen schwierig, das Kunstharz 13, welches an den Seiten der äußeren Leitungen 12 a anhaftete, vollständig zu entfernen.

Wenn so die äußeren Leitungen 12 a im nächsten Schritt plattiert bzw. mit einem galvanischen Überzug versehen werden, werden die äußeren Leitungen 12 a, von denen das Kunstharz 13 an den Seiten entfernt wird, durch einen galvanischen Überzug 14 auf der gesamten Peripherie wie in Fig. 3 dargestellt, abgedeckt. Jedoch werden die äußeren Leitungen 12 a, an denen das Kunstharz an den Seiten haftet, nur an den oberen und unteren Oberflächen plattiert, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Daher werden die äußeren Leitungen 12 a gemäß Fig. 3 vorzugsweise mit einem Schaltungssubstrat verbunden, wenn sie auf dem Schaltungssubstrat gemäß Fig. 5 befestigt sind. Jedoch werden die äußeren Leitungen 12 a gemäß Fig. 4 mit dem Schaltungssubstrat in einem kleinen anhaftenden Feld wie in Fig. 6 zu sehen ist verbunden bzw. gebondet, wobei als Folge hiervon die äußeren Leitungen 12 a nicht richtig 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 12 a, welche Grate 12 a′, 12 a′ aufweisen, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, durch einen galvanischen Überzug 14 abgedeckt, das Lötmaterial 16 daran gehindert, auf den äußeren Leitungen 12 a, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, anzuhaften bzw. sich zu verbinden, wenn die äußeren Leitungen 12 a auf dem Schaltungssubstrat 15 befestigt werden. Hierdurch werden die äußeren Leitungen 12 a unvollständig mit dem Schaltungssubstrat 15 verbunden bzw. gebondet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, welches auf besonders schnelle und einfache Weise durchgeführt werden kann und zu einer höheren Sicherheit des Ablösens des Kunstharzes von den Außenleitungen führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Kunstharz, welches an den Außenleitungen anhaftete, nahezu vollständig entfernt werden nach der Versiegelung bzw. nach dem Vergießen mit Kunststoff. Außerdem ist bei diesem Herstellungsschritt der kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung das Kriechen des Lötmaterials auf den Außenleitungen verbessert worden. Die Leitungen können zuverlässig auf einem Schaltungsträger mit hoher Zuverlässigkeit befestigt werden, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit geschaffen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. 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,

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 gemäß dem Zustand, in den die Zuleitungen der Fig. 3 und 4 mit den Zuleitungsrahmen verlötet 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,

Fig. 9A und 9B Schnittansichten, die den Schritt des Stauchens der Kanten der Leitungen gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zeigen,

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 älteren Verfahren zeigt,

Fig. 11B eine Charakteristik, welche die Vorkommensrate von unzureichenden kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtungen (Ausschuß) beim Verfahren nach der Erfindung zeigt,

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 mit Merkmalen nach der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Ein Halbleiterelement wird auf einem Leitungsrahmen im gleichen Schritt wie bei den älteren Verfahrensschritt angeordnet. Das Halbleiterelement und ein vorgegebener Bereich des Zuleitungsrahmens werden miteinander durch einen Verbindungsdraht verbunden. Danach wird der Schritt des Versiegelns und Abdichtens mit Kunstharz unter Verwendung von Preß- oder Schmelzformteilen in der gleichen Weise wie bereits erläutert, ausgeführt, wodurch dann eine Halbleitervorrichtung gemäß Fig. 1 wie oben beschrieben gebildet wird.

Sodann wird gemäß Fig. 9A die Außenleitung 12 a der oben beschriebenen Vorrichtung auf einer unteren Preßform 17 plaziert. Ein Stempel (oberes Preßformteil) 18, der einen vorgegebenen Öffnungswinkel ⌀ 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 12 a zu stauchen, welcher hartgelötet werden soll. Somit werden gemäß Fig. 9B beide Oberkanten der Leitung 12 a entlang der Längsrichtung gestaucht und plastisch verformt, wodurch gestauchte bzw. zusamengedrückte Bereiche A gebildet werden, welche zwischen der oberen Oberfläche und den Seitenflächen der Leitung 12 a stumpfe Winkel bilden. Außerdem wird das Kunstharz 13, welches an der Seitenoberfläche der Leitung 12 a haftet, durch eine Kraft in einer Abschieferungs- bzw. Abblätterungsvorrichtung beeinflußt, wobei ein Teil des Kunstharzes 13 abgeblättert wird. Sodann wird das Kunstharz, welches an der Seitenoberfläche der Leitung 12 a haftete, vollständig durch einen Sandstrahl oder Gebläseschritt entfernt. Das Ergebnis hiervon 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 die Außenleitung 12 a plastisch verformt und das Kunstharz 13 im Gebläseschritt in dem Zustand entfernt, in dem die Seitenfläche abgeschiefert bzw. abgeblättert ist. Daher kann das Kunstharz 13 zuverlässig entfernt werden. Somit kann die Leitung 12 a 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 beträgt die Fehlerauftrittsrate aufgrund verbleibenden Kunstharzes nach dem Gebläsesäuberungsschritt ungefähr 15 bis 30% wie im gestrichelten Bereich von Fig. 11A gezeigt, vom älteren Fall. Diese Fehlerhäufigkeitsrate bei der älteren Vorgehensweise kann im wesentlichen bis zu 0% mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden, wie aus Fig. 11B ersichtlich ist.

Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird der Grat der Außenleitung beim sogenannten Stauchschritt 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 ein verbesserter Befestigungszustand geschaffen wird.

Außerdem können beide unteren Kanten der Leitung 12 a ebenso gestaucht werden durch die oben beschriebene Einrichtung, um das Kunstharz 13, welches an der Seitenfläche der Leitung 12 a anhaftet, zuverlässig und vollständig zu entfernen, und zwar im sogenannten Ablösungs- oder Abstrahlschritt.

Nach dem Schritt des Stauchens gemäß Fig. 9B werden die Leitungen 12 a, deren obere Kanten plastisch verformt werden, auf eine untere Preßform 19 plaziert, die als Träger für die Außenleitung dient und die einen Öffnungswinkel ⌀ aufweist, wie in Fig. 13 zu sehen ist. Sodann wird das obere Preßteil 20 von oben abgesenkt und die Leitung 12 a gegen die untere Preßform 19 gedrückt.

Somit werden wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, beide unteren Kanten der Leitung 12 a plastisch verformt, um zusammengedrückte Bereiche A zu bilden. Außerdem wird das Kunstharz 13, welches an der Seitenfläche der Leitung 12 a anhaftete, abgeblättert.

Sodann wird das Kunstharz, welches an der Leitung 12 a anhaftete, vollständig im Gebläseschritt entfernt, so daß eine Vorrichtung, bei der kein Kunstharz mehr auf der Leitung 12 a zurückbleibt, erhalten wird 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.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schritt des Stauchens der Außenleitung 12 a zur Bildung von zusammengedrückten bzw. gestauchten Flächen A dadurch bewerkstelligt, daß die Leitung 12 a auf einem Stempelteil plaziert wird, welches eine V-förmige Nut mit einem Winkel ⌀ 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

1. Verfahren zur Herstellung einer kunstharzversiegelten Halbleitervorrichtung, bei dem zunächst ein Halbleiterelement auf einem Träger eines Leitungsrahmens befestigt wird, dann Drahtverbindungen zwischen dem Anschlußfeld des Halbleiterelements und dem Leitungsrahmen hergestellt werden und dann das Halbleiterelement mit seinen Drahtverbindungen zum Leitungsrahmen mit Kunstharz so versiegelt wird, daß Teile des Leitungsrahmens Außenleitungen bilden, und schließlich nach dem Versiegeln das an den Seitenflächen der Außenleitungen anhaftende Kunstharz entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Enfernen des anhaftenden Kunstharzes beide Oberkanten und/oder beide Unterkanten der Außenleitungen (12 a) entlang der Längsrichtung der Außenleitungen gestaucht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauchen mit einem Prägeteil ausgeführt wird, welches eine Preßoberfläche mit einer zurückgesetzten Ausnehmung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst beide Oberkanten der Außenleitungen und anschließend die beiden Unterkanten der Außenleitungen gestaucht werden.