DE3446647C2 - - Google Patents
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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 (3)
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.
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