DE4142066A1

DE4142066A1 - Elektrodenaufbau eines halbleiterelementes

Info

Publication number: DE4142066A1
Application number: DE4142066A
Authority: DE
Inventors: Yoshitomo Ogimura; Kenzi Motai
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1992-07-30
Also published as: GB2251725A; GB2251725B; GB9126847D0; US5381038A; JPH04251942A; JP2841940B2

Description

Die Erfindung betrifft den Elektrodenaufbau eines Halbleiter scheibenelementes und insbesondere den Elektrodenaufbau eines Scheiben-Halbleiterelementes mit einem Halbleiterchip, der zwischen Elektrodenplatten gehalten wird, welche einen größe ren Durchmesser aufweisen als der Halbleiterchip und mit den jeweiligen Seiten des Halbleiterchips mit Lötmittel verbunden werden.

Ein herkömmlicher Elektrodenaufbau dieses Halbleiterscheiben elementes wird anhand der Fig. 20 bis 23 beschrieben, der einen Silizium-Wellenschlucker als Beispiel verwendet. Wie in den Fig. 20 bis 23 gezeigt, umfaßt das Halbleiterelement einen quadratischen Halbleiterchip 1, Scheibenelektrodenplat ten 2, die dazu verwendet werden, den Halbleiterchip 1 dazwi schen zu halten, und mit dessen jeweiligen Seiten mit Lötmit tel verbunden sind, Lötschichten 3 und eine Passivierung (Siliziumoxidschicht) 5, die annähernd einige µm dick ist und an entsprechenden Seiten des Halbleiterchips 1 entlang einer Grenzschicht 4 ausgebildet ist, wo p- und n-Regionen einander kontaktieren.

Jede flache Elektrodenplatte 2 ist an den Halbleiterchip 1 angelötet, wobei der Bereich innerhalb der Passivierungs schicht 5 eine Lötverbindung 6 definiert. Wenn der Halblei terchip 1 an die Elektrodenplatten angelötet wird, wird eine Vorrichtung dazu verwendet, die temporäre Anordnung intakt zu halten, indem eine Lötschicht zwischen den Halbleiterchip 1 und jede der Elektrodenplatten 2 eingefügt wird und dann die Schichtung durch einen Heizofen geschickt wird, um das Löten zu bewirken.

Der herkömmliche Elektrodenaufbau eines Halbleiterscheiben elementes, das die beschriebenen flachen Elektrodenplatten verwendet, welche mit beiden Seiten eines Halbleiterchips verbunden sind, weist die folgenden Mängel auf:

1) Da die Passivierungsschicht 5 des Halbleiterchips 1 die Elektrodenplatte 2 behindert, wird diese etwas schwimmend über der Lötverbindung des Halbleiterchips gehalten. Wenn die Lötmittelmenge nicht ausreicht, wird die Lötverbindung dazwi schen, das heißt der ohmische Kontakt, unvollständig. Folg lich führt das Halbleiterelement während seines Betriebs seine charakteristischen Funktionen nicht aus. Ferner kann, wenn äußerer Druck über die Elektrodenplatte 2 auf den Halb leiterchip 1 ausgeübt wird, die Passivierungsschicht gebro chen und beschädigt werden, da die Schweißkraft über die Elektrodenplatte 2 direkt auf die Passivierungsschicht 5 aus geübt wird.
2) Da geschmolzenes Lötmittel dazu neigt, sich aufgrund der Feuchtigkeit der Elektrodenplatten während des Lötens über den gesamten Bereich der Elektrodenplatten 2 auszubreiten, läßt die Oberflächenspannung des Lötmittels, das darauf wirkt, zu, daß sich der Halbleiterchip 1 zufällig aus der Zentralstellung der Elektrodenplatten 2 verschiebt. In eini gen Fällen kann der Halbleiterchip 1 so angelötet werden, daß sein Kantenabschnitt zur Außenseite der äußeren Umfangskante der Elektrodenplatten 2 gedrängt wird, wie durch eine gestri chelte Linie in den Fig. 22 und 23 gezeigt. Darüberhinaus kann das auf diese Weise gelötete Halbleiterelement beschä digt werden, wenn der Chipabschnitt, der über die Elektroden platte hinaus vorragt, gestoßen wird, während der Halbleiterchip 1 gehandhabt wird. Solche Halbleiterchips wären schlecht und unerwünscht.
3) Da der Raum zwischen jeder der Elektrodenplatten 2, die über und unter dem Halbleiterchip 1 angeordnet sind, und dem Halbleiterchip etwa auf das Ausmaß eines zu der Dicke des Halbleiterchips äquivalenten Isolierabstands befestigt ist, kann eine elektrische Ladung zwischen den Elektrodenplatten auftreten, wenn die Stoßspannung angelegt wird, ohne Rück sicht auf die Kennwerte des Halbleiterchips 1. Folglich ist der Halbleiterchip 1 (der Wellenschlucker) eventuell nicht in der Lage, die Wellenschluckfunktion angemessen durchzuführen.
4) Herkömmlich ist verflüssigter Silikongummi auf die Um fangsseiten des Halbleiterchips 1 aufgebracht und gehärtet worden, um den Halbleiterchip 1 vor äußeren Kräften zu schüt zen. Dies ist jedoch äußerst schwierig und unpraktisch. Wenn keine peinlich genaue Sorgfalt beim Aufbringen des verflüs sigten Silikongummis angewendet wird, kann der Silikongummi versehentlich auf einen unerwünschten Abschnitt wie bei spielsweise die Oberfläche der Elektrodenplatte aufgebracht werden, in welchem Fall die Dicke der Schicht des Halbleiter chips 1 dünn werden kann.

Die Erfindung ist in Anbetracht der obigen Umstände unternom men worden und hat zum Ziel, einen Elektrodenaufbau eines Halbleiterelementes zu schaffen, das für ein Scheibenhalblei terelement gedacht ist wie zum Beispiel einen Silizium-Wel lenschlucker, welcher so konstruiert ist, daß der Prozentsatz nicht mangelhafter Einheiten erhöht wird durch Verbessern der Lötung des Halbleiterchips und der Elektrodenplatten.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines ausreichenden Iso lierabstands zwischen den Elektrodenplatten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Halb leiterelementes mit Schutzschichten, die bei den peripheren Bereichen eines Chips relativ zu der Halbleiterelementanord nung angeordnet sind.

Zusätzliche Ziele und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung erklärt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich, oder können durch Praktizie ren der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können realisiert und erhalten werden mittels der Mittel und Kombinationen, die in den Ansprüchen im einzelnen aufgezeigt sind.

Um die Ziele gemäß dem Zweck der Erfindung zu erreichen, wie sie hier verkörpert und allgemein beschrieben sind, umfaßt der Elektrodenaufbau eines Halbleiter-Scheibenelementes der Erfindung eine erste Elektrodenplatte und eine zweite Elek trodenplatte, wobei jede Elektrodenplatte eine Basis und einen ersten abgestuften Vorsprung aufweist, einen Halblei terchip mit einer Lötverbindung, der zwischen den Elektroden platten positioniert ist, wobei jede Elektrodenplatte mit der jeweiligen Seite des Halbleiterchips mit Lötmittel verbunden ist. Jeder der ersten abgestuften Vorsprünge steht in Kontakt mit der Lötverbindung des Halbleiterchips, und jeder der er sten abgestuften Vorsprünge ist in einem zentralen Abschnitt der Basis jeder Elektrodenplatte positioniert. Der abgestufte Vorsprung kann eine abgeschrägte periphere Fläche zu einem Ende hin aufweisen.

Der Elektrodenaufbau umfaßt ferner ein zweites abgestuftes Teil, das von jeder der Basen der Elektrodenplatte derart vorragt, daß es den ersten abgestuften Vorsprung umgibt, wo bei der zweite abgestufte Teil eine kleinere Höhe aufweist als der erste abgestufte Vorsprung und einen kleineren Durch messer als die diagonale Abmessung des Halbleiterchips.

Der Elektrodenaufbau umfaßt ferner eine Kerbe oder einen Damm zum Halten von geschmolzenem Lötmittel, der an der Umfangs fläche des zweiten abgestuften Teiles ausgebildet ist.

Der Elektrodenaufbau umfaßt ferner eine Einrichtung zum Posi tionieren der ersten und der zweiten Elektrodenplatte und eine Schutzschicht, um das Halbleiterelement gegen die äußere Umgebung zu schützen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm eines zusammengesetzten Halbleiterele mentes gemäß einer ersten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1;

Fig. 3 eine äußere perspektivische Ansicht der Elektroden platte in Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm des Halbleiterchips und der Elektro denplatte, die mit Lötmittel miteinander verbunden sind;

Fig. 5 ein Diagramm eines zusammengesetzten Halbleiterele mentes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf Fig. 5;

Fig. 7 eine äußere perspektivische Ansicht der Elektroden platte in Fig. 6;

Fig. 8 einen perspektivischen Schnitt einer Elektroden platte mit einer Kerbe;

Fig. 9 einen perspektivischen Schnitt einer Elektroden platte mit einem Damm;

Fig. 10 ein Diagramm eines zusammengesetzten Halbleiterele mentes gemäß einer dritten Ausführungsform der Er findung;

Fig. 11 eine Draufsicht eines zusammengesetzten Halbleiter elementes gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 eine äußere perspektivische Ansicht der Elektrodenplatte der Fig. 11 gezeigten Ausführungsform mit einem abge stuften Vorsprung,

Fig. 13 eine äußere perspektivische Ansicht einer Elektro denplatte der Ausführungsform von Fig. 12 mit einem zweiten abgestuften Teil;

Fig. 14 eine äußere perspektivische Ansicht einer Elektro denplatte mit Orientierungsschlitzen;

Fig. 15 eine äußere perspektivische Ansicht einer Elektro denplatte mit einer Ausrichtungsabflachung;

Fig. 16 ein Diagramm einer Montagevorrichtung während der Montage eines Halbleiterelementes, das die Elektro denplatte von Fig. 14 verwendet;

Fig. 17 eine Draufsicht einer Montagevorrichtung während der Montage eines Halbleiterelementes, das die Elektrodenplatte von Fig. 15 verwendet;

Fig. 18 ein Diagramm eines zusammengesetzten Halbleiterele mentes gemäß einer fünften Ausführungsform der Er findung;

Fig. 19 eine äußere Abbildung des Aufschrumpfrohres der Ausführungsform von Fig. 18;

Fig. 20 eine Seitenansicht eines Halbleiterchips, der in ein Halbleiterelement gemäß der Erfindung eingebaut ist;

Fig. 21 eine Draufsicht von Fig. 20;

Fig. 22 ein Diagramm eines zusammengesetzten Halbleiterele mentes, das herkömmliche Elektrodenplatten verwen det; und

Fig. 23 eine Draufsicht von Fig. 22.

Der Elektrodenaufbau der Erfindung umfaßt abgestufte Vor sprünge, die darauf gerichtet sind, Verbindungen eines Halb leiterchips zu löten, und an zentralen Teilen von Basen der jeweiligen Elektrodenplatten ausgebildet sind. Der Durchmes ser der Kantenfläche der abgestuften Vorsprünge in dem Elek trodenaufbau ist kleiner als der Durchmesser der Lötverbin dung des Halbleiterchips. Die Kantenfläche der abgestuften Vorsprünge kann auch ein Quadrat sein mit einer Seitenlänge, die kleiner ist als die der Lötverbindung.

Außerdem kann ein zweites abgestuftes Teil von jeder Basis der Elektrodenplatten derart vorragen, daß es den abgestuften Vorsprung in dem oben beschriebenen Elektrodenaufbau umgibt.

Der zweite abgestufte Teil weist eine kleinere Höhe auf als der abgestufte Vorsprung und einen kleineren Durchmesser als die diagonale Abmessung des Halbleiterchips, um das Löten zwischen dem Halbleiterchip und den Elektrodenplatten weiter zu erleichtern.

Zusätzlich kann eine Kerbe oder ein Damm zum Halten von ge schmolzenem Lötmittel an der Umfangsfläche des zweiten abge stuften Teiles in dem oben beschriebenen Aufbau ausgebildet sein.

Ferner kann der so aufgebaute abgestufte Vorsprung eine abge schrägte Umfangsfläche zu einem Ende in dem oben beschrieben nen Aufbau aufweisen, um die Schweißkraft zu verteilen, die äußerlich über die Elektrodenplatte ausgeübt wird, und die Kraft zu mindern, welche direkt auf den Halbleiterchip ein wirkt.

Hinsichtlich einer Elektrodenplatte, bei welcher das Äußere der Umfangsfläche des abgestuften Teiles quadratisch ist, können Orientierungsschlitze in der dem abgestuften Teil der Elektrodenplatte entgegengesetzten Seite ausgebildet sein oder eine Ausrichtungsabflachung in einem Teil der Umfangs kante der Elektrodenplatte als zusätzliches Mittel zum ge nauen Einstellen der Richtungen der Elektrodenplatte und des Halbleiterchips während des Zusammensetzprozesses des Halb leiterelementes.

Um das zweite Ziel zu erreichen, wird ein elektrisch isolie rendes Aufschrumpfrohr an der äußeren Peripherie der Element anordnung derart befestigt, daß es den Halbleiterchip in dem Halbleiterelement gemäß der Erfindung umgibt.

Wenn die verwendeten Elektrodenplatten mit dem Halbleiterchip mit Lötmittel verbunden werden, kontaktiert die Kantenfläche des abgestuften Vorsprungs, der an dem zentralen Teil jeden Basis der Elektrodenplatten ausgebildet ist, die Lötstelle des Halbleiterchips. Folglich wirkt der abgestufte Vorsprung als ein Abstandshalter, und die Basis jeder Elektrodenplatte wird mit dem Halbleiterchip derart verbunden, daß die Passi vierungsschicht auf der Seite des Halbleiterchips mehr in der Schwebe bleibt.

Also kann die Elektrodenplatte nicht auf die Passivierung auf der Halbleiterchipseite aufschlagen und sie beschädigen. Außerdem kann eine überflüssige elektrische Ladung zwischen den Elektrodenplatten verhindert werden, da der Isolierab stand, der größer ist als die Dicke des Halbleiterchips, si chergestellt ist zwischen den Elektrodenplatten, die zueinan der hinweisen mit dem Halbleiterchip dazwischen.

In dem Aufbau des zweiten abgestuften Teiles, das an der Elektrodenplatte ausgebildet ist, besteht zusätzlich zu dem Stufenabschnitt eine Niveaudifferenz zwischen der Elektroden platte und dem zweiten abgestuften Teil, wodurch zum Zeit punkt des Lötens die Ausbreitung des geschmolzenen Lötmittels auf die Seite der zweiten Stufe beschränkt ist. Daher wird der Halbleiterchip durch die Oberflächenspannung des ge schmolzenen Lötmittels in dem Ausmaß beeinflußt, daß das Löt mittel innerhalb des Bereichs des zweiten abgestuften Teiles an der Elektrodenplatte gehalten wird und verbleibt. Außerdem wird, da der Außendurchmesser des zweiten abgestuften Teiles kleiner gewählt wird als die diagonale Abmessung des Halblei terchips, der Halbleiterchip folglich in der zentralen Posi tion der Elektrodenplatte befestigt und innerhalb der äußeren Peripherie der Basis der Elektrodenplatte zurückgehalten.

Bei der Konstruktion der Kerbe oder des Dammes, die an der Umfangsfläche des zweiten abgestuften Teiles ausgebildet ist, wird Lötmittel daran gehindert, aus dem zweiten abgestuften Teil herauszufließen, da die Kerbe oder der Damm das ge schmolzene Lötmittel daran hindert herauszufließen.

Ferner wird mit der zu einem Ende des Stufenabschnitts abge schrägten Umfangsfläche die äußerlich auf die Elektroden platte ausgeübte Schweißkraft an der abgeschrägten Fläche in Komponenten unterteilt. Die vertikale Komponente drückt den Halbleiterchip auf die abgeschrägte Fläche, und die horizon tale Komponente drückt die Lötmittelschicht peripher und senkrecht dazu. Daher wird die Spannungskonzentration an dem Halbleiterchip gemindert, um zu verhindern, daß der Chip be schädigt wird.

Orientierungsschlitze und/oder eine Ausrichtungsabflachung, die an jeder der Elektrodenplatten mit dem quadratischen ab gestuften Vorsprung ausgebildet sind, wirken als ein Bezugs punkt während des Positionierungsprozesses des Halbleiter chips und der Elektrodenplatten zum Löten. Zum Beispiel ge statten die Orientierungsschlitze und/oder die Ausrichtungs abflachung der Elektrodenplatten die parallele Anordnung des Halbleiterchips und der Seite des abgestuften Vorsprungs re lativ zu der Montagevorrichtung.

Ferner schützt ein Aufschrumpfrohr, das an der Peripherie des Halbleiterchips in der Halbleiterelementanordnung befestigt ist, den Halbleiterchip vor äußeren Kräften nach dem Behand lungsstadium. Außerdem gestattet die Anwendung des Auf schrumpfrohres, daß die Schutzschichten eine gleichförmige Dicke in dichtem Kontakt mit der Peripherie des Chips aufwei sen. Das Aufschrumpfrohr ist viel bequemer und praktischer als der flüssige Silikongummi.

Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden die den Teilen in den Fig. 22 und 23 gleichen und entspre chenden Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Er findung. Die Ausführungsform umfaßt einen Halbleiterchip 1, der zwischen Scheiben-Elektrodenplatten 2 gehalten wird, die an seine beiden Seiten angelötet sind, einen an einem Mittel abschnitt jeder Elektrodenbasis 2a ausgebildeten abgestuften Vorsprung 2b, welcher von der Basis zu dem Halbleiterchip vorragt. Eine Passivierung bzw. Passivierungsschicht oder Schutzschicht definiert eine Lötverbindung 6. Der Kantenflä chendurchmesser des abgestuften Vorsprungs 2b ist ausreichend klein eingestellt, um in die Passivierungsschicht 5 des Halb leiterchip 1 zu passen, und seine Kantenflächenhöhe ist größer eingestellt als die Dicke der Passivierung 5.

Um die Elektrodenplatten an beide Seiten des Halbleiterchips 1 anzulöten, werden der Halbleiterchip 1, die Elektrodenplat ten 2 und Lötschichten 7 aufgestapelt, wie in Fig. 4 ge zeigt. Diese Kombination wird in ein Loch eingesetzt (der Durchmesser des Loches ist um etwa 0,1 bis 0,2 mm größer als der Außendurchmesser der Elektrodenplatte), das in einer aus Kohlenstoff gebildeten Lötvorrichtung 8 gebildet ist. An schließend wird die Vorrichtung 8 durch einen Heizofen ge schickt, um die Lötung zu bewirken.

Mit den Elektrodenplatten 2, die auf diese Weise in dem oben beschriebenen Aufbau angewendet werden, kontaktiert der abge stufte Vorsprung 2b jeder Elektrodenplatte 2 die Lötverbin dung des Halbleiterchips 1 und fungiert als Abstandshalter, wie in Fig. 1 gezeigt. Also wird die Elektrodenbasis 2a in einem schwebenden Zustand an den Halbleiterchip 1 angelötet, ohne die Passivierungsschicht 5 zu kontaktieren. Daher können die Elektrodenplatten 2 die Passivierungsschicht 5 nicht durch direktes Drücken der Schicht beschädigen. Selbst nach dem die Elektrodenplatten an den Halbleiterchip angelötet sind, ist es möglich, einen Isolierabstand D sicherzustellen, der größer ist als die Dickenabmessung d des Halbleiterchips 1 zwischen den Umfangskanten der Basen 2a der Elektrodenplat ten 2, die vertikal zueinander hinweisen. Ferner wird, selbst wenn der Halbleiterchip 1 sich aufgrund von Oberflächenspan nung des geschmolzenen Lötmittels zum Zeitpunkt der Lötung zu der äußeren Peripherie der Elektrode 2 hin verschiebt, der abgestufte Ansatz 2b nicht sehr weit versetzt, da der abge stufte Ansatz 2b durch die Passivierungsschicht 5 auf der Seite des Halbleiterchips gehemmt wird. Daher kann der Halb leiterchip 1 im wesentlichen im Zentrum der Basis 2a plaziert werden.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform sind zweite abgestufte Teile 2c zusätzlich zu den abgestuften Vorsprüngen 2b an den jeweiligen Elektrodenbasen 2a ausgebildet. Die zweiten abge stuften Teile 2c sind niedriger als die abgestuften Vor sprünge 2b und im Außendurchmesser kleiner als die diagonale Abmessung des Halbleiterchips 1. Zum Beispiel können die spe zifischen Zahlenwerte der entsprechenden Abmessungen folgende sein: eine Seite des quadratischen Halbleiterchips 1 ist 2,6 mm lang, wobei die diagonale Abmessung 3,67 mm beträgt, und die Elektrodenplatten 2 weisen Abmessungen auf, wie in Fig. 7 gezeigt. Außerdem kann bezüglich des zweiten abgestuften Teiles 2c eine V-förmige Kerbe 2d ausgebildet sein, wie in Fig. 8 gezeigt, oder es kann ein Damm 2e entlang seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet sein, wie in Fig. 9 ge zeigt, um zu verhindern, daß zum Zeitpunkt der Lötung das ge schmolzene Lötmittel aus dem Stufenflächenbereich des zweiten abgestuften Teiles 2c zu der äußeren Umfangsseite heraus fließt.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird das geschmolzene Löt mittel daran gehindert, zum Zeitpunkt der Lötung über den zweiten abgestuften Teil 2c hinaus zu der äußeren Umfangs seite herauszufließen, wodurch der Halbleiterchip 1 aufgrund der Oberflächenspannung des geschmolzenen Lötmittels zu dem Zentrum der Basis 2a hingezogen wird und mit dieser mit Löt mittel verbunden wird. Der Halbleiterchip 1 wird daran gehin dert, sich zur Außenseite der äußeren Peripherie der Elektro denplatten 2a zu bewegen, wie oben anhand der Fig. 22 und 23 beschrieben. Darüberhinaus wird der zweite abgestufte Teil 2c in der zentralen Stellung jeder der Elektrodenplatten 2 richtig plaziert, bevor er mit diesen verbunden wird, ohne die Passivierungsschicht 5 des Halbleiterchips 1 direkt zu kontaktieren, wie in Fig. 5 gezeigt.

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist der abgestufte Vorsprung 2b an dem zentralen Abschnitt der Basis 2a der Elektrodenplatte 2 eine Umfangsfläche 2f auf, die zu einem Ende hin abgeschrägt ist.

Da die Umfangsfläche 2f zu einem Ende des abgestuften Vor sprungs 2b abgeschrägt ist, wird die von außen auf die Elek trodenplatte 2 ausgeübte Schweißkraft unterteilt in eine ver tikale Komponente der. Kraft, welche den Halbleiterchip 1 ver tikal drückt, und eine horizontale Komponente, um die Löt schicht 3 senkrecht zu der äußeren Peripherie zu pressen, wenn die Halbleitervorrichtung in Betrieb unter Druck gehal ten wird. Folglich wird die Schweißkraft, die direkt auf den Halbleiterchip 1 wirkt, gemindert, um eine Beschädigung des Halbleiterchips zu vermeiden.

Die Fig. 11 bis 15 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weisen im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen, welche an den Elektro denplatten ausgebildete kreisförmige abgestufte Vorsprünge 2b aufweisen, die äußere Peripherie des abgestuften Vorsprungs 2b und der Halbleiterchip 1 quadratische Gestalt auf. Die Länge einer Kantenfläche auf einer Seite des in den Fig. 11 und 12 gezeigten abgestuften Vorsprungs 2b ist kleiner als die der Lötverbindung 6 (siehe Fig. 21) des Halbleiterchips 1. Anders ausgedrückt ist die diagonale Abmessung des abge stuften Vorsprungs 2b kleiner als die diagonale Abmessung der Lötverbindung 6. Der abgestufte Vorsprung ist dem, was in der oben beschriebenen Aufführungsform von Fig. 13 gezeigt ist, darin ähnlich, daß er einen dualen Aufbau aufweist und die äußere Abmessung des zweiten abgestuften Teiles 2c kleiner ist als die diagonale Abmessung des Halbleiterchips. Eine Kerbe oder ein Damm kann in der Ausführungsform von Fig. 13 ähnlich den Fig. 8 bzw. 9 der zweiten Ausführungsform aus gebildet sein entlang der äußeren Umfangsfläche des zweiten abgestuften Teiles 2c, um zu verhindern, daß geschmolzenes Lötmittel herausfließt. Ferner kann die Umfangsseite des ab gestuften Vorsprungs 2b zu einem Ende hin abgeschrägt sein, wie in Fig. 10 der dritten Ausführungsform gezeigt.

Wie in Fig. 14 gezeigt, sind Orientierungsschlitze 2g zum Zweck der Positionierung auf der dem abgestuften Vorsprung entgegengesetzten Seite in die Elektrodenplatte 2 gebohrt. Ferner kann eine Ausrichtungsabflachung 2h an einem Teil der Umfangskante der Elektrodenplatte 2 ausgebildet sein. Während des Prozesses der Zusammensetzung des Halbleiterelementes werden Ansätze 8a, die an dem Boden des Hohlraumes einer Mon tagevorrichtung 8 (Fig. 16) angeordnet sind, in die Orien tierungsschlitze 2g der Elektrodenplatte 2 eingesetzt, um diese in der richtigen Stellung zu halten. Wenn die relativen Positionen zwischen der Seite des quadratischen abgestuften Vorsprungs 2b und der Richtung der Orientierungsschlitze 2g an den Elektrodenplatten vorbestimmt sind, können jeder der abgestuften Vorsprünge 2b der Elektrodenplatten 2 und der Halbleiterchip 1 korrekt in einer gestapelten Stellung mit einander verlötet werden, indem sie parallel zueinander in die Montagevorrichtung 8 eingesetzt werden mit den Orientie rungsschlitzen 2g als Bezugspunkt. Obwohl zwei parallele Nu ten als Orientierungsschlitze 2g in Fig. 14 eingeführt wor den sind, sind die Schlitze nicht auf diese Anordnung be schränkt. Zum Beispiel können die Schlitze kreuzförmige Nuten sein.

Wie in Fig. 17 gezeigt, kann auch eine Ausrichtungsabfla chung 8b an der Seite der Montagevorrichtung 8 ausgebildet sein. Die Richtung der Ausrichtungsabflachung 2a jeder Elek trodenplatte 2 wird auf die Ausrichtungsabflachung 8b der Montagevorrichtung 8 eingestellt, um die Elektrodenplatte während des Prozesses der Zusammensetzung des Halbleiterele mentes in ihrer Stellung zu halten. Folglich wird die Posi tionierung des Halbleiterchips und der Elektrodenplatten leicht in der Montagevorrichtung 8 implementiert mit der Ori entierungsabflachung als Bezugsfläche.

Die Fig. 18 und 19 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein elektrisch iso lierendes Aufschrumpfrohr 9, welches aus Plastik bestehen kann, dazu verwendet, die Anordnung des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterelementes so zu bedecken, daß es den Halbleiterchip 1 umgibt. Das Halbleiterelement wird auf diese Weise vor äußeren Kräften geschützt. Das Aufschrumpfrohr 9 weist vor zugsweise eine Wanddicke auf, die von annähernd einigen Mil limetern zu einigen 10 Millimetern reicht.

Der Halbleiterchip 1 wird mit dem Aufschrumpfrohr 9 überzo gen, nachdem der Halbleiterchip 1 und die Elektrodenplatten 2 mit Lötmittel verbunden und erhitzt sind, wie in Fig. 19 ge zeigt. Das Aufschrumpfrohr 9 wird dann zum Schrumpfen veran laßt und haftet an der Umfangsfläche des Halbleiterchips 1, so daß eine in der Dicke gleichförmige Schutzschicht auf der Umfangsfläche gebildet wird.

Die Implementierung eines Aufschrumpfrohres gemäß obiger Be schreibung gestattet eine einfachere und besser durchführbare Form einer Schutzschicht im Vergleich zu dem herkömmlichen Prozeß des Aufbringens und Härtens von verflüssigtem Silikon gummi auf die Umfangsfläche des Halbleiterchips. Zusätzlich werden die Probleme vermieden, die davon herrühren, daß der verflüssigte Silikongummi an unerwünschten Teilen anhaftet.

Obwohl in den Ausführungsformen eine Scheibengestalt der Elektrodenplatte beschrieben worden ist, ist die auf die Er findung anwendbare Elektrodenplatte nicht auf die Scheiben form beschränkt, sondern kann eine unterschiedliche Form auf weisen, wie beispielsweise ein Quadrat analog der Gestalt des Halbleiterchips. Außerdem kann die in der dritten Ausfüh rungsform beschriebene abgeschrägte Fläche auf die Umfangs fläche des in der zweiten Ausführungsform beschriebenen zwei ten abgestuften Teiles angewendet werden.

Die Elektroden des erfindungsgemäß aufgebauten Halbleiterele mentes zeigen folgende vorteilhafte Wirkungen:

1) Da der abgestufte Vorsprung an dem Mittelabschnitt der Basis der Elektrodenplatte ausgebildet ist, fungiert der ab gestufte Vorsprung als Abstandshalter, und der Halbleiterchip wird so an die Elektrodenplatte angelötet, daß sie über der Passivierungsschicht auf der Seite des Halbleiterchips schwebt, was eine Beschädigung der Passivierungsschicht ver hindert, die ihrem direkten Kontakt mit der Elektrodenplatte zuzuschreiben ist.
2) Da ein Isolierabstand, der größer ist als die Dicke des Halbleiterchips, festgelegt ist zwischen den zueinander hin weisenden Elektrodenplatten mit dem Halbleiterchip dazwi schen, wird verhindert, daß eine unerwünschte elektrische Entladung zwischen den Elektrodenplatten auftritt, während das Halbleiterelement betrieben wird.
3) In dem Elektrodenaufbau mit den abgestuften Vorsprüngen und den zweiten abgestuften Teilen, die an den Basen der ent sprechenden Elektrodenplatten ausgebildet sind, wird der Halbleiterchip aufgrund der Oberflächenspannung des geschmol zenen Lötmittels zu der zentralen Position jeder Elektroden platte hingezogen. Daher ist es möglich, den Fall zu vermei den, in welchem der Halbleiterchip nach außen verschoben und zur Außenseite der Umfangskanten der Elektrodenplatten ge drückt wird, wie es geschehen kann, wenn herkömmliche flache Elektrodenplatten verwendet werden. Der Prozentsatz nicht mangelhafter Einheiten wird auf diese Weise verbessert.
4) Ferner wird in dem Elektrodenaufbau mit der Kerbe oder dem Damm zum Halten des Lötmittels an der Umfangskantenfläche des zweiten abgestuften Teiles das geschmolzene Lötmittel daran gehindert, aus dem Bereich des zweiten abgestuften Tei les herauszufließen. Da die Umfangsfläche des Stufenab schnitts zu einem Ende hin abgeschrägt ist, kann die Schweiß kraft, welche sich über die Elektrodenplatten direkt auf den Halbleiterchip auswirkt, gemindert werden, um den Halbleiter chip auf diese Weise sicher zu schützen.
5) Bezüglich der Elektrodenplatten mit quadratischen abge stuften Vorsprüngen gestattet die Bildung von Orientierungs schlitzen und/oder einer Ausrichtungsabflachung für jede Elektrodenplatte eine leichtere Implementierung der Positio nierung der Seiten der abgestuften Vorsprünge parallel zuein ander während des Montageprozesses des Halbleiterelementes, indem die Orientierungsschlitze und/oder Ausrichtungsabfla chungen als Bezugsstellen verwendet werden.
6) Das Aufschrumpfrohr vereinfacht die Verwirklichung einer Schutzschicht in starkem Maße im Vergleich zu der herkömmli chen Vorrichtung. Ferner weist die Schutzschicht eine gleich förmige Dicke an der Umfangsfläche des Chips auf.

Die vorhergehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung gegeben worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Er findung auf die offenbarte genaue Form beschränken, und Ab wandlungen und Veränderungen sind möglich im Licht der obigen Lehren oder können durch Praktizieren der Erfindung erworben werden. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwen dung zu erläutern, und den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit ver schiedenen Abwandlungen zu nutzen, die für die besondere er wogene Anwendung geeignet sind. Der Rahmen der Erfindung soll durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.

Claims

1. Halbleiterelement mit einem Elektrodenaufbau, gekennzeichnet durch
eine erste Elektrodenplatte (2) mit einer Basis (2a) und einem ersten abgestuften Vorsprung (2b), wobei der erste abgestufte Vorsprung (2b) in einem zentralen Abschnitt der Basis (2a) der ersten Elektrodenplatte (2) positioniert ist,
eine zweite Elektrodenplatte (2) mit einer Basis (2a) und einem ersten abgestuften Vorsprung (2b), wobei der erste abgestufte Vorsprung (2b) in einem zentralen Abschnitt der Basis (2a) der zweiten Elektrodenplatte (2) positioniert ist,
und einen Halbleiterchip (1) mit einer Passivierung (5), die eine Lötverbindung (6) definiert und zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenplatte (2,2) positioniert ist, wobei jede der ersten und zweiten Elektrodenplatten (2,2) mit entsprechenden Seiten des Halbleiterchips (1) mit Lötmittel verbunden ist, und wobei jeder der ersten abgestuften Vor sprünge (2b) der ersten und der zweiten Elektrodenplatte (2) sich in der Lötverbindung (6) des Halbleiterchips (1) befin det.

2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die erste und die zweite Elektrodenplatte (2, 2) je weils eine Scheibengestalt aufweisen und der Halbleiterchip (1) eine quadratische Gestalt aufweist.

3. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß jede der ersten und der zweiten Elektrodenplatten (2, 2) einen größeren Durchmesser aufweist als die diagonale Abmessung der quadratischen Gestalt des Halbleiterchips (1).

4. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste abgestufte Vorsprung (2b) eine kreisför mige Gestalt aufweist mit einem Durchmesser, der klein genug ist, um in die Lötverbindung (6) des Halbleiterchips (1) zu passen.

5. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste abgestufte Vorsprung (2b) eine quadrati sche Gestalt aufweist mit einer diagonalen Abmessung, die klein genug ist, um in die Lötverbindung (6) des Halbleiter chips zu passen.

6. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der erste abgestufte Vorsprung (2b) eine abge schrägte Umfangsfläche (2f) zu einem Ende hin umfaßt.

7. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß jede der ersten und zweiten Elektrodenplatten (2, 2) eine Einrichtung zu ihrer Positionierung umfaßt.

8. Halbleiterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Positioniereinrichtung aus einer Mehrzahl von Orientierungsschlitzen (2g) besteht, die an jeder der ersten und zweiten Elektrodenplatten (2, 2) angeordnet sind, an einer Seite, die dem ersten abgestuften Vorsprung (2b) gegenüber liegt.

9. Halbleiterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Positioniereinrichtung eine Ausrichtungsabfla chung (2h) umfaßt, die an einem Abschnitt der Umfangskante jeder der ersten und zweiten Elektrodenplatten (2,2) angeord net ist.

10. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Passivierungsschicht (5) auf entsprechenden Sei ten des Halbleiterchips (1) ausgebildet ist, und daß jede Elektrodenplatte (2) in einem ausreichenden Abstand von der Passivierungsschicht (5) positioniert ist, um eine Beschädi gung der Passivierungsschicht (5) zu vermeiden, die einem Kontakt mit der Elektrodenplatte (2) zuzuschreiben ist.

11. Halbleiterelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elektrisch isolierendes Aufschrumpfrohr (9), das die äußere Peripherie einer Anordnung umgibt, wobei die Anordnung das Halbleiterelement, die ersten abgestuften Vorsprünge (2b) und das Lötmittel (3) umfaßt.

12. Halbleiterelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß das Aufschrumpfrohr (9) eine Schutzschicht gleich förmiger Dicke für die Anordnung bildet.

13. Halbleiterelement mit einem Elektrodenaufbau, gekenn zeichnet durch:
eine erste Elektrodenplatte (2) mit einer Basis (2a), einem ersten abgestuften Vorsprung (2b) und einem zweiten ab gestuften Teil (2c), wobei der zweite abgestufte Teil (2c) von der Basis (2a) vorragt und zwischen der ersten Elektro denplatte (2) und dem ersten abgestuften Vorsprung (2b) posi tioniert ist, wobei der zweite abgestufte Teil (2c) den er sten abgestuften Vorsprung (2b) umgibt und eine kleinere Höhe aufweist als der erste abgestufte Vorsprung (2b) und der er ste abgestufte Vorsprung (2b) in einem zentralen Abschnitt des zweiten abgestuften Teiles (2c) positioniert ist,
eine zweite Elektrodenplatte (2) mit einer Basis (2a), einem ersten abgestuften Vorsprung (2b) und einem zweiten ab gestuften Teil (2c), wobei der zweite abgestufte Teil (2c) von der Basis (2a) vorragt und zwischen der zweiten Elektro denplatte (2) und dem ersten abgestuften Vorsprung (2b) posi tioniert ist, wobei der zweite abgestufte Teil (2c) den er sten abgestuften Vorsprung (2b) umgibt und eine kleinere Höhe aufweist als der erste abgestufte Vorsprung (2b) und der er ste abgestufte Vorsprung (2b) in einem zentralen Abschnitt des zweiten abgestuften Teiles (2c) positioniert ist,
und einen Halbleiterchip (1) mit einer Passivierung (5), die eine Lötverbindung (6) definiert und zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenplatte (2,2) positioniert ist, wo bei jede der ersten und zweiten Elektrodenplatten (2,2) mit entsprechenden Seiten des Halbleiterchips (1) mit Lötmittel verbunden ist, und wobei jeder der ersten abgestuften Vor sprünge (2b) der ersten und der zweiten Elektrodenplatte (2) sich in der Lötverbindung (6) des Halbleiterchips (1) befin det.

14. Halbleiterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die erste und die zweite Elektrodenplatte (2, 2) je weils eine Scheibengestalt aufweisen und der Halbleiterchip (1) eine quadratische Gestalt aufweist.

15. Halbleiterelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß jedes der zweiten abgestuften Teile (2c) einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als die diagonale Ab messung des Halbleiterchips (1).

16. Halbleiterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der zweite abgestufte Teil (2c) eine Kerbe (2d) um faßt, die an einer Umfangsfläche des zweiten abgestuften Tei les (2c) ausgebildet ist, um geschmolzenes Lötmittel zu hal ten und zu beschränken, und daß die Kerbe (2d) Lötmittel daran hindert, aus dem zweiten abgestuften Teil (2c) heraus zufließen.

17. Halbleiterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der zweite abgestufte Teil (2c) einen Damm (2e) um faßt, der an einer Umfangsfläche des zweiten abgestuften Tei les (2c) ausgebildet ist, um geschmolzenes Lötmittel zu hal ten und zu beschränken, und daß der Damm (2e) Lötmittel daran hindert, aus dem zweiten abgestuften Teil (2c) herauszu fließen.

18. Halbleiterelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der erste abgestufte Vorsprung (2b) eine abge schrägte Umfangsfläche (2f) zu einem Ende hin umfaßt.