DE4421077A1 - Halbleitergehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Halbleitergehäuse und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitergehäuse und
ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere ein
Halbleitergehäuse aus Kunststoff und ein Verfahren zu dessen
Herstellung, bei dem Kontakthügel so gestaltet sind, daß das
Halbleitergehäuse leichtgewichtiger, dünner und kleiner ge
staltet werden kann, so daß es auf einer gedruckten Leiter
platte mit einer größeren Packungsdichte montiert werden
kann.
In Fig. 1 ist ein herkömmliches Halbleitergehäuse aus Kunst
stoff gezeigt. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, umfaßt das
Halbleitergehäuse aus Kunststoff einen Halbleiterchip 1, ei
nen Anschlußrahmen 2 mit einem Anschlußrahmenauflager 2a,
auf dem der Halbleiterchip 1 angeordnet ist, eine Vielzahl
von inneren Anschlüssen 2b, die mit dem Halbleiterchip 1
durch Draht-Bonden verbunden sind, und äußere Anschlüsse 2c,
die seitlich abstehen, eine Vielzahl von Metalldrähten 3, um
die inneren Anschlüsse 2b des Anschlußrahmens 2 mit dem
Halbleiterchip 1 elektrisch zu verbinden, sowie ein Gießharz
4, um einen bestimmten Bereich einzuhüllen, der durch den
Draht-gebondeten Halbleiterchip 1 und die inneren Anschlüsse
2b des Anschlußrahmens 2 besetzt ist, um einen Gehäusekörper
zu bilden.
Der Halbleiterchip 1 ist auf dem Auflager 2a des Anschluß
rahmens 2 durch einen Epoxidklebstoff befestigt. Der Gehäu
sekörper ist aus dem Gießharz 4 durch Transfer-Gießen herge
stellt.
Ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen
herkömmlichen Gehäuses aus Kunststoff umfaßt einen Schritt
des Anbringens des Halbleiterchips 1, der von einem Wafer
abgetrennt worden ist, auf dem Auflager 2a des Anschlußrah
mens 2 unter Verwendung des Epoxidklebstoffs 5, einen
Schritt des Drahtbondens, um den aufgeklebten Halbleiterchip
1 mit den inneren Anschlüssen 2b des Anschlußrahmens 2 mit
Hilfe von metallischen Drähten elektrisch zu verbinden, ei
nen Schritt des Gießens, um den Gehäusekörper durch Gießen
von Gießharz zu formen, wodurch ein durch den Draht-gebonde
ten Halbleiterchip 1 und die inneren Anschlüsse 2b besetzter
Bereich umhüllt wird, und einen Schritt des Trimmens und
Formens, bei dem Haltestäbe, die mit äußeren Enden des An
schlußrahmens 2 verbunden sind, zerschnitten werden, um ein
getrenntes Halbleitergehäuse bereitzustellen und die äußeren
Anschlüsse 2c des Halbleitergehäuses in die erforderlichen
Formen gebogen werden.
Allerdings hat das gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren
hergestellte Halbleitergehäuse aus Kunststoff insofern Nach
teile, als die durch ein einzelnes Gehäuse wegen des Vorhan
denseins der von beiden Seiten des Gießharzes 4 seitlich ab
stehenden äußeren Anschlüsse 2c und wegen der Metalldrähte 3
zum elektrischen Verbinden des Halbleiterchips 1 mit den in
neren Anschlüssen 2b benötigte Fläche erhöht ist, so daß die
Packungsdichte derartiger Gehäuse auf einer (nicht gezeig
ten) gedruckten Leiterplatte gering ist.
Da des weiteren bei den herkömmlichen äußeren Anschlüssen 2c
des Anschlußrahmens 2 das Biegen und die Kontaktgabe oftmals
von niedriger Qualität sind, ist die Genauigkeit bei Tests
hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften verringert. Dar
über hinaus unterliegt das Gehäuse der Gefahr, daß es gebro
chen wird und sich zwischen Oberflächen aufgrund unter
schiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zwischen
dem Halbleiterchip 1 und dem Auflager 2a ablöst
(delaminiert).
Weiterhin ist das herkömmliche Verfahren zur Herstellung ei
nes Halbleitergehäuses insofern nachteilig, als Spalten zwi
schen den Anschlüssen aufgrund mechanischer Belastungen wäh
rend des Schritts des Trimmens und Formens auftreten können,
so daß Feuchtigkeit dazwischen eindringen kann, wodurch das
Gehäuse verschlechtert wird. Da außerdem bei dem Verfahren
mehrere komplizierte Schritte auszuführen sind, ist die Pro
duktivität relativ gering und die Herstellungskosten relativ
hoch.
Die vorliegende Erfindung hat daher das Ziel, die Nachteile
des vorstehend beschriebenen Standes der Technik zu überwin
den und ein spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, ein
Halbleitergehäuse aus Kunststoff bereitzustellen, das
leichtgewichtiger, dünner und kleiner ist, um mit einer ho
hen Packungsdichte auf einer gedruckten Leiterplatte Ober
flächen-montiert zu werden, und dessen elektrische Eigen
schaften verbessert sind.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses aus
Kunststoff bereitzustellen, das in seinem Ablauf vereinfacht
ist und das die Produktivität erhöhen und die Herstellungs
kosten verringern kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das erste Ziel der Er
findung dadurch erreicht werden, daß ein Halbleitergehäuse
bereitgestellt wird, mit: einer Vielzahl von signalübertra
genden Chipanschlüssen, die von einem Halbleiterchip abste
hen und als elektrische Leitungen wirken; eine Vielzahl von
Bändern aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyimid, die an
dem jeweiligen Anschluß befestigt sind und die gleiche Brei
te wie der Anschluß haben; eine Vielzahl von isolierenden
doppelseitigen Bändern, die jeweils an einer Seite mit einer
oberen Oberfläche des zugehörigen Anschlusses verbunden
sind, um den Anschluß mit dem Halbleiterchip zu verbinden;
eine Vielzahl von leitfähigen Kontakthügeln, die jeweils auf
der anderen Seite der oberen Oberfläche des zugehörigen An
schlusses angeordnet sind, um den Anschluß mit dem Halblei
terchip elektrisch zu verbinden; und Gießharz, das einen
vorbestimmten Bereich einhüllt, der den Halbleiterchip und
die Anschlüsse umfaßt.
Des weiteren kann das zweite Ziel der Erfindung durch Be
reitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines Halblei
terchips mit folgenden Schritten erzielt werden: Anordnen
von leitfähigen Kontakthügeln auf den jeweils einen Seiten
der oberen Oberflächen von signalübertragenden Chipanschlüs
sen und Anbringen von isolierenden Kunststoffbändern an un
teren Oberflächen der Anschlüsse; Befestigen der Anschlüsse
an dem Halbleiterchip mit Hilfe eines doppelseitigen zwi
schen diesen angebrachten Bandes; elektrisches Verbinden des
Halbleiterchips mit den Anschlüssen durch Heißpressen der
leitfähigen Kontakthügel mit den zugehörigen Anschlüssen;
Vergießen von Gießharz in einen vorbestimmten Bereich, der
den Halbleiterchip umgibt, um die unteren Oberflächen der
Anschlüsse an der unteren Oberfläche des gegossenen Harzkör
pers freiliegend zu haben; und Entfernen der Polyimidbänder
von den unteren Oberflächen der Anschlüsse, Ausführen eines
beispielsweise chemischen Reinigungsvorgangs, um Verunreini
gungen, Grate etc. zu entfernen, und Anlöten der freilie
genden Oberflächen der Anschlüsse.
Diese und andere Ziele und Gesichtspunkte der Erfindung wer
den aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich,
in denen
Fig. 1 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Halbleiter
gehäuses aus Kunststoff ist;
Fig. 2A und 2B Schnittansichten einer Ausführungsform eines
Halbleitergehäuses aus Kunststoff gemäß der vorlie
genden Erfindung zeigen;
Fig. 3 eine Ansicht des in den Fig. 2A und 2B gezeigten
Halbleitergehäuses aus Kunststoff von unten ist; und
Fig. 4 eine Draufsicht auf das in den Fig. 2A und 2B ge
zeigte Halbleitergehäuse aus Kunststoff ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert.
Die Fig. 2A und 2B sind Schnittansichten von Ausführungsfor
men eines Halbleitergehäuses aus Kunststoff gemäß der vor
liegenden Erfindung und Fig. 3 ist eine Ansicht eines Halb
leitergehäuses gemäß der Erfindung von unten.
Wie in Fig. 2A gezeigt, ist das Halbleitergehäuse gemäß der
vorliegenden Erfindung wie folgt aufgebaut: Eine Vielzahl
von signalübertragenden Chipanschlüssen 13, an denen ein
Halbleiterchip 11 mit einer vorbestimmten Gestalt angebracht
ist, sind von einer unteren Oberfläche eines Gießharzkörpers
abstehend angeordnet, und der Halbleiterchip 11 und die sig
nalübertragenden Chipanschlüsse 13 sind elektrisch miteinan
der durch leitfähige Kontakthügel 18 und 28 verbunden, die
zwischen ihnen jeweils angeordnet sind.
Genauer gesagt ist die Vielzahl von signalübertragenden
Chipanschlüssen 13 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen
ihnen angeordnet und mit Bändern aus Polyimid 15 und 25 mit
vorbestimmten Abmessungen verbunden, wie dies in Fig. 4 ge
zeigt ist. Wie in Fig. 2A gezeigt, sind die Anschlüsse 13
und der Halbleiterchip 11 miteinander mit Hilfe von doppel
seitigen Klebebändern 16 und 26 verbunden, die zwischen ih
nen angeordnet sind, und auch elektrisch miteinander mit
Hilfe der leitfähigen Kontakthügel oder Kontaktkugeln 18 und
28 verbunden, die zwischen ihnen angeordnet sind. Der darü
ber befestigte Halbleiterchip 11, die Bänder 16 und 26, die
leitfähigen Kontakthügel 18 und 28, sowie innere Teile der
Anschlüsse 13 sind durch Vergießen des Gießharzes 14 um
hüllt.
Die signalübertragenden Chipanschlüsse 13 sind so bemessen
und angeordnet, daß sie nicht über den Umriß des Halbleiter
chips 11, gesehen aus der Ebene, vorstehen und sich bei die
ser Ausführungsform der Erfindung um etwa 50 bis 100 µm nach
unten erstrecken.
Die isolierenden doppelseitigen Klebebänder 16 und 26 sind
aus wärmehärtbarem oder thermoplastischem Band und haben ei
ne Dicke von 70 bis 150 µm.
Die leitfähigen Kontakthügel sind aus Lot oder Gold als
Hauptbestandteil hergestellt und haben eine Höhe von 20 bis
50 µm.
In dem Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß der vorliegen
den Erfindung ist die Relativposition der doppelseitigen
Bänder 16 und 26 zu den leitfähigen Kontakthügeln 18 und 28
alternativ in einer der beiden in den Fig. 2A und 2B gezeig
ten Strukturen gestaltet.
Andererseits umfaßt das Verfahren zur Herstellung des vor
stehend erläuterten Halbleitergehäuses gemäß der vorliegen
den Erfindung einen Schritt des Anbringens der leitfähigen
Hügel 18 und 28 auf der jeweils einen Seite der oberen Ober
flächen der signalübertragenden Chipanschlüsse 13 und das
Anbringen der isolierenden Polyimidbänder 15 und 25 an den
unteren Oberflächen der Anschlüsse 13, ein Schritt des Befe
stigens der Anschlüsse an dem Halbleiterchip 11 mit Hilfe
der doppelseitigen Bänder 16 und 26, die dazwischen angeord
net sind, einen Schritt des elektrischen Verbindens des
Halbleiterchips 11 mit den Anschlüssen 13 durch Wärmepressen
der leitfähigen Kontakthügel 18 und 28 auf die entsprechen
den Anschlüsse 13, einen Schritt des Vergießens des Gießhar
zes in einem vorbestimmten Bereich, der den Halbleiterchip
umgibt, wobei die unteren Oberflächen der Anschlüsse 13 an
der unteren Oberfläche des gegossenen Harzkörpers freilie
gen, und einen Schritt des Entfernens der Polyimidbänder 15
und 25 von den unteren Oberflächen der Anschlüsse 13, Aus
führen eines chemischen Reinigungsprozesses zum Entfernen
von Verunreinigungen, Graten usw., sowie Anlöten der frei
liegenden Oberflächen der Anschlüsse 13.
In diesem Verfahren wird als Technik zum Bonden der leitfä
higen Kontakthügel 18 und 28 zwischen dem Halbleiterchip 11
und den Anschlüssen 13 die an sich bekannte Band-Automaten-
Bond-Technik verwendet. Des weiteren wird als Befestigungs
technik zum Anbringen des Halbleiterchips 11 an den An
schlüssen 13 eine LOC (Lead ON Chip) (Anschluß-auf-Chip)-Ge
häusetechnik verwendet.
Die vorstehend erwähnte Band-Automaten-Bond-Technik ist eine
Technik, bei der metallische Kontakthügel auf Bänder aufge
bracht werden, auf denen metallische Muster (im wesentlichen
bestehend aus Kupfer und als Anschlußrahmen und -drähte wir
kend) vorgesehen sind.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren wird
ein Schritt des Aushärtens der isolierenden doppelseitigen
Bänder 16 und 26 vor dem Gießschritt ausgeführt. Bei diesem
Schritt wird der Aushärtungs-Schritt je nach Art der verwen
deten doppelseitigen Bänder verändert. Das heißt, die Aus
härtung erfolgt in einem Ofen, falls die Befestigung des
Halbleiterchips 11 durch ein wärmehärtbares Band erfolgt,
und das Band wird bei einer Temperatur von 150°C bis 450°C
behandelt, falls es ein thermoplastisches Band ist.
Obwohl bei dem vergossenen Halbleitergehäuse gemäß der Er
findung die freiliegenden Oberflächen der Anschlüsse 13 mit
einer Oberfläche des vergossenen Gehäuses bündig abschließen
(z. B. eine untere Oberfläche des Gießharzes 14), stehen die
freiliegenden Oberflächen der Anschlüsse 13 von der unteren
Oberfläche des Gießharzes 14 um die Dicke des Lotes vor,
wenn der Lötschritt ausgeführt wird.
Die erhaltenen vorstehenden Anschlüsse 13 des Halbleiterge
häuses sind mit einem Muster ausgerichtet, das auf einer
(nicht gezeigten) gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist,
und anschließend wird das Gehäuse einem Lötvorgang unterwor
fen, wodurch das benötigte fertige Halbleitergehäuse mit der
Leiterplatte verbunden, hergestellt wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, kann
das Gehäuse gemäß der Erfindung für die unterschiedlichsten
Karten (z. B. SRAM-CARD, DRAM-CARD, MODULE und dgl.) verwen
det werden, da das Halbleitergehäuse gemäß der Erfindung
leichtgewichtiger, dünner und kleiner ist, um so mit einer
größeren Packungsdichte auf der Leiterplatte Oberflächen
montiert zu werden.
Zusätzlich zu den strukturellen Vorteilen kann die Erfindung
die elektrischen Eigenschaften verbessern und einen Bruch
sowie eine Schichtablösung (Delamination) des Gehäuses ver
mindern.
Des weiteren ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der
Herstellung des Halbleitergehäuses geeignet, den Herstel
lungsprozeß insgesamt zu vereinfachen und somit eine Verbes
serung der Produktivität und eine Verringerung der Herstel
lungskosten zu erreichen.
Abwandlungen im Aufbau sind für Fachleute dieses Gebietes
erkennbar und unterschiedliche Abwandlungen und Ausführungs
formen können erreicht werden, ohne von dem Schutzbereich
der Ansprüche abzuweichen. Die in der vorstehenden Beschrei
bung und den beigefügten Zeichnungen erläuterte Ausführung
der Erfindung dient nur erläuternden Zwecken. Sie ist nicht
dazu gedacht, die Erfindung in irgendeiner Weise zu be
schränken.
Claims (10)
1. Ein Halbleitergehäuse aus Kunststoff ohne metallische
Drähte zum elektrischen Verbinden eines Halbleiterchips
mit inneren Anschlüssen, mit:
einer Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen (13), die von einem Halbleiterchip (11) abstehen und als elektrische Verbindung dienen;
einer Vielzahl von Kunststoffbändern (15, 25), die an den jeweiligen Anschlüssen (13) angebracht sind und die gleiche Breite wie die jeweiligen Anschlüsse (13) ha ben;
einer Vielzahl von isolierenden doppelseitigen Bändern (16, 26), von denen jedes an einer Seite einer oberen Oberfläche des jeweiligen Anschlusses (13) angebracht ist, um jeden Anschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) zu verbinden;
einer Vielzahl von leitfähigen Kontakthügeln (18, 28), um den jeweiligen Anschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) elektrisch zu verbinden; und
Gießharz (14), das einen vorbestimmten Bereich umhüllt, der den Halbleiterchip (11) und die Anschlüsse (13) um faßt.
einer Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen (13), die von einem Halbleiterchip (11) abstehen und als elektrische Verbindung dienen;
einer Vielzahl von Kunststoffbändern (15, 25), die an den jeweiligen Anschlüssen (13) angebracht sind und die gleiche Breite wie die jeweiligen Anschlüsse (13) ha ben;
einer Vielzahl von isolierenden doppelseitigen Bändern (16, 26), von denen jedes an einer Seite einer oberen Oberfläche des jeweiligen Anschlusses (13) angebracht ist, um jeden Anschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) zu verbinden;
einer Vielzahl von leitfähigen Kontakthügeln (18, 28), um den jeweiligen Anschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) elektrisch zu verbinden; und
Gießharz (14), das einen vorbestimmten Bereich umhüllt, der den Halbleiterchip (11) und die Anschlüsse (13) um faßt.
2. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die signalübertragenden Chip
anschlüsse (13) so bemessen und angeordnet sind, daß
die Anschlüsse (13) nicht von dem Umriß des (auf einer
gedruckten Leiterplatte oberflächenmontierten) Halblei
terchips (11) aus der Ebene gesehen vorstehen, und um
50 µm bis 100 µm nach unten abstehen.
3. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 1, bei
dem die isolierenden doppelseitigen Bänder (16, 26)
thermisch abbindende oder thermoplastische Bänder sind.
4. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 3, bei
dem die isolierenden doppelseitigen Bänder eine Dicke
von 70 µm bis 150 µm aufweisen.
5. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 1, bei
dem die leitfähigen Kontakthügel (18, 28) aus Lot oder
aus Gold hergestellt sind.
6. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 5, bei
dem die leitfähigen Hügel (18, 28) eine Höhe von 20 µm
bis 50 µm aufweisen.
7. Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß Anspruch 10, bei
dem die leitfähigen Kontakthügel (18, 28) und die dop
pelseitigen Bänder (16, 26) in ihrer Stellung ver
tauscht werden.
8. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses mit
den Schritten:
Anbringen von leitfähigen Kontakthügeln auf einer Seite von oberen Oberflächen von signalübertragenden Chipan schlüssen und Anbringen von isolierenden Kunststoffbän dern an unteren Oberflächen der Anschlüsse;
Befestigen der Anschlüsse an einem Halbleiterchip mit Hilfe von doppelseitigen Bändern, die dazwischen ange ordnet sind;
Elektrisches Verbinden des Halbleiterchips mit den An schlüssen durch Wärmepressen der leitfähigen Kontakthü gel an die zugehörigen Anschlüsse;
Vergießen von Gießharz in einen vorbestimmten Bereich, der den Halbleiterchip umgibt, so daß die unteren Ober flächen der Anschlüsse, die an der unteren Oberfläche des vorgegossenen Harzkörpers vorgesehen sind, freilie gen; und
Entfernen der Kunststoffbänder von den unteren Oberflä chen der Anschlüsse, Ausführen eines chemischen Reini gungsvorgangs, um Verunreinigungen und Grate zu entfer nen, und Anlöten der freiliegenden Oberflächen der An schlüsse.
Anbringen von leitfähigen Kontakthügeln auf einer Seite von oberen Oberflächen von signalübertragenden Chipan schlüssen und Anbringen von isolierenden Kunststoffbän dern an unteren Oberflächen der Anschlüsse;
Befestigen der Anschlüsse an einem Halbleiterchip mit Hilfe von doppelseitigen Bändern, die dazwischen ange ordnet sind;
Elektrisches Verbinden des Halbleiterchips mit den An schlüssen durch Wärmepressen der leitfähigen Kontakthü gel an die zugehörigen Anschlüsse;
Vergießen von Gießharz in einen vorbestimmten Bereich, der den Halbleiterchip umgibt, so daß die unteren Ober flächen der Anschlüsse, die an der unteren Oberfläche des vorgegossenen Harzkörpers vorgesehen sind, freilie gen; und
Entfernen der Kunststoffbänder von den unteren Oberflä chen der Anschlüsse, Ausführen eines chemischen Reini gungsvorgangs, um Verunreinigungen und Grate zu entfer nen, und Anlöten der freiliegenden Oberflächen der An schlüsse.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die doppelseitigen Bänder in einem Ofen nach dem An
bringen der doppelseitigen Bänder abbinden, falls die
Bänder wärmeaushärtende Bänder sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die doppelseitigen Bänder bei einer Temperatur von
150°C bis 450°C nach dem Anbringen der doppelseitigen
Bänder aushärten, wenn die Bänder thermoplastische Bän
der sind.
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