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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung,
die ein Halbleiter-Bauelement für
Hochfrequenzanwendungen und eine Überstrom-Schutzfunktion in
einem hohlen, luftdichten Gehäuse
und ein Verfahren für
die Herstellung derselben aufweist.
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Ein
Beispiel der Halbleitervorrichtung, die das hohle Gehäuse nach
dem Stand der Technik verwendet, ist in 9 gezeigt.
Diese elektronischen Teile umfassen ein aus Keramik, etc. gebildetes
Basissubstrat 1, eine Zuleitung 2 zur externen
Verbindung, und eine ebenso aus Keramik gebildete Abdeckkappe 3.
Ein Halbleiterchip 5 wird auf eine Oberfläche eines
Bauelement-Anbringungsbereiches 4 der Zuleitung 2 aufgeklebt,
dann werden der Halbleiterchip 5 und die Zuleitung 2 über Bonding-Drähte 6 verbunden,
und dann wird der Halbleiterchip 5 in einem durch die Abdeckkappe
hergestellten, luftdichten Raum 7 eingeschlossen (z. B.
Veröffentlichung der
Patentanmeldung Hei 10-173117)
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Solche
Teile werden hergestellt über
die Schritte des Anfertigens der Zuleitung 2 in der Form eines
Leadframe, dann Bonden des Halbleiterchips 5 mit dem Zuleitungsrahmen über "Die"-Bonden bzw. Chipflächenkontaktierung
oder Draht-Bonden, dann Anbringen des Basissubstrates 1 auf
einer unteren Oberfläche
des Zuleitungsrahmenes, dann Anbringen der Abdeckkappe 3 auf
dem Basissubstrat 1, wobei die Zuleitungen 2 zwischen
ihnen liegt, und dann Zuschneiden/Formen der Zuleitungen 2.
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Es
gibt jedoch in der Halbleitervorrichtung des Standes der Technik
das Thema, dass, da das Basissubstrat 1 und die Abdeckkappe 3 auf
dem Zuleitungsrahmen jedes Bauelementes angebracht sind, die Herstellungsschritte
kompliziert werden und für
die Massenproduktion nicht geeignet sind.
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Außerdem gibt
es das Problem, dass, da der Halbleiterchip 5 in den luftdichten
Raum 7 eingeschlossen ist, der durch die aus Keramik, etc.
gemachte Abdeckkappe 3 hergestellt ist, der Klebezustand
nicht durch eine visuelle Inspektion geprüft werden kann, und es somit
schwierig ist, die Halbleitervorrichtung zu entfernen, in der der
Klebefehler/Haftfehler verursacht ist.
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US 5,923,958 offenbart ein
Verfahren zur Halbleiterchip-Kapselung,
bei dem eine isolierende Basisebene vorgesehen ist, die ein Array
von einzelnen Basiseinheiten aufweist, die von gitterförmig angeordneten
Rippen umgeben sind. Auf jeder Basiseinheit wird ein schon zugeschnittener
Würfel
angebracht und mit der Basiseinheit Draht-gebondet. Ein transparenter
Deckel wird auf dem oberen Ende der gitterförmig angeordneten Rippen aufgeklebt,
und die Basisebene und der Deckel werden entlang der gitterförmig angeordneten
Rippen würfelförmig zerschnitten,
um einzelne Einheiten zu bilden.
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Eine
Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in Hinblick
auf die obigen Sachverhalte hergestellt worden, wobei sie umfasst:
ein
aus isolierendem Material hergestelltes Substrat;
ein leitfähiges Muster,
das auf einer vorderen Oberfläche
des Substrates vorgesehen ist, und mindestens zwei leitfähige Bereiche
aufweist;
externe Verbindungsanschlusspunkte, die auf einer rückseitigen
Oberfläche
des Substrates vorgesehen sind, und elektrisch mit den jeweiligen
leitfähigen
Bereichen verbunden sind;
ein Schaltkreis-Bauelement, das auf
dem leitfähigen Muster
vorgesehen ist;
eine transparente Glasplatte, die das Schaltkreis-Bauelement
abdeckt und die einen hohlen, luftdichten Bereich zwischen dem Substrat
und der Glasplatte und den Wänden,
die auf der vorderen Oberfläche
des Substrates vorgesehen sind, bildet; und
ein Licht abschirmendes
Klebstoffharz, das über
eine komplette erste Oberfläche
der Glasplatte aufgebracht ist, wobei die erste Oberfläche der
Glasplatte der vorderen Oberfläche
des Substrates gegenüberliegt.
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Die
Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein derartiges
Merkmal auf, dass, da das Licht abschirmende Klebstoffharz auf die
gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte aufgebracht ist, die dazu verwendet wird, das Schaltkreis-Bauelement in dem
luftdichten, hohlen Raum unterzubringen, der Zustand des geklebten
Bereiches durch eine visuelle Inspektion geprüft werden kann, und auch der
direkte Einfall des Lichtes auf die Schaltkreis-Bauelemente verhindert
werden kann, wodurch eine Änderung
der Eigenschaft des Schaltkreis-Bauelementes
in der Struktur vermieden werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung sieht auch ein Halbleitervorrichtung-Herstellungsverfahren
vor, das die Schritte umfasst:
Anfertigen einer Vielzahl von
Hohlräumen
in der vorderen Oberfläche
eines tragenden Substrates durch integrales Bilden eines Gitterwerkes
von Wänden;
Vorsehen
eines leitfähigen
Musters mit mindestens zwei leitfähigen Bereichen in jedem Hohlraum;
Vorsehen
jeweiliger externer Verbindungsanschlusspunkte, die elektrisch mit
den jeweiligen leitfähigen Bereichen
verbunden sind, auf der rückseitigen Oberfläche des
tragenden Substrates;
Befestigen der Schaltkreis-Bauelemente
auf den jeweiligen leitfähigen
Mustern;
Aufbringen eines Licht abschirmenden Klebstoffharzes über die
komplette erste Oberfläche
einer transparenten Glasplatte;
Aufkleben der ersten Oberfläche der
transparenten Glasplatte auf das Gitterwerk von Wänden, wodurch die
Schaltkreis-Bauelemente
abgedeckt werden und wodurch eine Vielzahl von luftdichten, hohlen
Bereichen zwischen den Hohlräumen
in dem tragenden Substrat und der Glasplatte gebildet werden; und
Zerteilen
des tragenden Substrates in Vorrichtungen durch würfelförmiges Schneiden
durch die Glasplatte, die Wände
und die unterliegenden Bereiche des tragenden Substrates, wobei
jede Vorrichtung ein Schaltkreis-Bauelement in einem luftdichten,
hohlen Bereich umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung sieht auch ein Halbleitervorrichtung -Herstellungsverfahren
vor, das die Schritte umfasst:
Anfertigen eines tragenden Substrates,
auf dessen vorderer Oberfläche
eine Vielzahl von leitfähigen Mustern,
jedes mit mindestens zwei leitfähigen
Bereichen, vorgesehen ist;
Vorsehen jeweiliger externer Verbindungsanschlusspunkte,
die elektrisch mit den jeweiligen leitfähigen Bereichen verbunden sind,
auf einer rückseitigen Oberfläche des
tragenden Substrates;
Befestigen von Schaltkreis-Bauelementen
auf den jeweiligen leitfähigen
Mustern;
Befestigen eines Gitterwerkes von Wänden, die Hohlräume begrenzen,
auf der vorderen Oberfläche des
tragenden Substrates, wobei jeder Hohlraum eines der leitfähigen Muster
umfasst;
Aufbringen eines Licht abschirmenden Klebstoffharzes über die
komplette erste Oberfläche
einer transparenten Glasplatte;
Aufkleben der ersten Oberfläche der
transparenten Glasplatte auf das Gitterwerk von Wänden, wodurch die
Schaltkreis-Bauelemente
abgedeckt werden, und wodurch eine Vielzahl von luftdichten, hohlen
Bereichen zwischen dem tragenden Substrat, der Glasplatte und den
Wänden
gebildet wird; und
Zerteilen des tragenden Substrates in Vorrichtungen durch
würfelförmiges Schneiden
durch die Glasplatte, die Wände
und das tragende Substrat, wobei jede Vorrichtung ein Schaltkreis-Bauelement in einem
luftdichten, hohlen Bereich umfasst.
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Das
Halbleitervorrichtung-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
weist ein derartiges Merkmal auf, dass, da das Licht abschirmende Klebstoffharz
zuvor auf die gesamte Klebeoberfläche der Glasplatte, die den
luftdichten, hohlen Raum in dem Schritt des Bildens des luftdichten,
hohlen Raums bildet, aufgebracht ist, eine Vielzahl von Halbleiter-Bauelementen zur
gleichen Zeit gebildet werden kann, wodurch die Herstellungsschritte
vereinfacht werden können
und die Massenfertigung ausgeführt
werden kann.
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Die
Erfindung wird ferner durch Beispiele mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1A eine
Querschnittansicht der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, und 1B eine Draufsicht davon ist;
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2A eine
Querschnittansicht der Überstrom-Schutzvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, und 2B eine Draufsicht davon ist;
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3A und 3B perspektivische
Ansichten sind, die die vorliegende Erfindung zeigen;
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4A eine
Querschnittansicht der vorliegenden Erfindung ist, und 4B und 4C perspektivische
Ansichten sind, die die vorliegende Erfindung zeigen;
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5 eine
perspektivische Ansicht ist, die die vorliegende Erfindung zeigt;
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6A und 6B perspektivische
Ansichten sind, die die vorliegende Erfindung zeigen;
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7A und 7C perspektivische
Ansichten sind, die die vorliegende Erfindung zeigen, und 7B eine
Querschnittansicht der vorliegenden Erfindung ist;
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8A und 8B perspektivische
Ansichten sind, die die vorliegende Erfindung zeigen;
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9 eine Querschnittansicht einer herkömmlichen
Halbleitervorrichtung ist, und 9B eine
Draufsicht davon ist.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen
im Detail erklärt.
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1A ist
eine Querschnittansicht, und 1B ist
eine Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel
der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen. Ein
Substrat 21a, das von einem tragenden Substrat 21 im
folgenden "großformatiges Substrat" genannt, getrennt
ist, ist aus einem isolierenden Material, wie Keramik, Glas-Epoxyd,
etc. gebildet, und weist eine Plattendicke von 100 bis 300 μm und eine
rechtwinklige Form auf, deren lange Seite × kurze Seite ungefähr 2,5 mm × 1,9 mm
ist, wenn es in einer Draufsicht betrachtet wird (wie in 1B gezeigt
betrachtet). Auch weist das Substrat 21a jeweils eine erste
Hauptfläche 22a auf
der Oberflächeseite
und eine zweite Hauptfläche 22b auf
der rückseitigen
Oberflächenseite
auf, und diese Flächen dehnen
sich parallel zueinander aus. Eine Wand 23, im folgenden "Stützenbereich" genannt, ist ein
Ständerbereich,
der auf einem äußeren Umfang
des Substrates 21a mit einer Höhe von ungefähr 0,4 mm
und einer Breite von ungefähr
0,5 mm vorgesehen ist. Ein Hohlraum 24, im folgenden "konkaver Bereich" genannt, ist auf
dem Mittenbereich des Substrates 21a durch den Stützenbereich 23 gebildet.
Das Substrat 21a und der Stützenbereich 23 können entweder
als einzelne Elemente gebildet werden und anschließend durch
einen Klebstoff 37 verklebt werden, oder das Substrat 21a kann
integral mit den Stützenbereichen
gebildet werden.
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Eine
Oberfläche
der ersten Hauptfläche 22a des
Substrates 21a ist plan ausgebildet, und mindestens zwei
leitfähige
Bereiche, im folgenden "Inselbereich" 26 und "Elektrodenbereiche" 27, 28 genannt, sind
auf der Oberfläche
unter Verwendung eines Verfahrens wie Goldbeschichten oder ähnlichem
gebildet. Dann ist ein Halbleiterchip 29, wie eine Detektordiode
für Schottky-Barriere,
ein MOSFET-Element oder ähnliches,
zum Beispiel, mit dem Inselbereich 26 des Substrates 21a über Die-Bonden verbunden. Ein
Elektroden-Pad, das auf einer Oberfläche des Halbleiterchips 29 gebildet
ist, und die Elektrodenbereiche 27, 28 sind durch
Bonding-Drähte 30 verbunden.
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Externe
Verbindungsanschlusspunkte 32, 33, 34 werden
auf der Oberfläche
der zweite Hauptfläche 22b des
Substrates 21a unter Verwendung eines Verfahrens wie Goldbeschichten
oder ähnlichem gebildet.
Zusätzlich
ist ein Durchgangsloch 35, das von der ersten Hauptfläche 22a zu
der zweiten Hauptfläche 22b durch
das Substrat 21a hindurch geht, in den Elektrodenbereichen 32, 33, 34 vorgesehen.
Ein Inneres des Durchgangsloches 35 ist mit leitfähigem Material
wie Wolfram, Silber, Kupfer oder ähnlichem gefüllt, so
dass der Inselbereich 26, der Elektrodenbereich 27 und
der Elektrodenbereich 28 jeweils elektrisch mit dem externen
Verbindungsanschlusspunkt 32, dem externen Verbindungsanschlusspunkt 33 und
dem externen Verbindungsanschlusspunkt 34 verbunden sind.
Endbereiche der externen Verbindungsanschlusspunkte 32, 33, 34 sind
von dem Endbereich des Substrates 21a um ungefähr 0,01
bis 0,1 mm abgesetzt. Da die oberen Oberflächen der Durchgangslöcher 35 des
Elektrodenbereiches 27, 28 nicht plan sind, ist
es auch vorzuziehen, dass der Bonding-Draht 30 so verbundenen
wird, dass die oberen Oberflächen
der Durchgangslöcher 35 des
Elektrodenbereiches 27, 28 jeweils vermieden werden.
Die externen Verbindungsanschlusspunkte 32, 33, 34 werden
im voraus auf dem großformatigen
Substrat 21 gebildet.
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Um
das Innere des konkaven Bereichs 24 als einen abgeschlossenen
Raum zu bilden, wird eine transparente Glasplatte 36 mit
einer Plattendicke von ungefähr
0,1 bis 0,3 mm als ein Deckelelement verwendet. Da die Glasplatte 36 eine
Anzahl von konkaven Bereichen 24, die auf dem großformatigen
Substrat 21 gebildet sind, abgedeckt, wird das Licht abschirmende
Klebstoffharz 37 im voraus auf die gesamte Klebeoberfläche der
Glasplatte 36 aufgebracht. Da der obere Bereich des Stützenbereiches 23,
der den konkaven Bereich 24 bildet, und die Klebeoberfläche der
Glasplatte 36 verklebt sind, können der Halbleiterchip 29 und
der metallene, dünne
Draht 30 auch perfekt in dem luftdichten Raum untergebracht
werden.
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Da
das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf die gesamte
Klebeoberfläche
der Glasplatte 36 aufgebracht ist, kann hier das Licht,
das die Glasplatte 36 durchdringt, durch das Licht abschirmende Klebstoffharz
unterbunden werden, und somit dringt das Licht nicht direkt in den
Halbleiterchip 29, etc. in dem konkaven Bereich 24 ein.
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Der
durch das würfelförmige Schneiden
zerschnittene Stützenbereich 23 umgibt
das Umfangsgebiet des Halbleiterchips 29, und die zerschnittene Glasplatte 36 schließt das obere
Gebiet davon dicht ab. Der Stützenbereich 23 und
die erste Hauptfläche 22a des
Substrates 21a sind durch den Klebstoff 37 verklebt,
und der Stützenbereich 23 und
die Glasplatte 36 sind durch den Klebstoff 37 verklebt.
Als Ergebnis sind der Halbleiterchip 29 und die metallischen, dünnen Drähte 30 in
dem luftdichten Raum, der durch den konkaven Bereich 24 hergestellt
ist, untergebracht. Äußere Umfangsendoberflächen des
Substrates 21a, der Stützenbereich 23 und
die Glasplatte 36 werden durch das würfelförmige Schneiden so ausgeschnitten,
dass plan geschnittene Endoberflächen
gebildet werden.
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Die
obige Halbleitervorrichtung ist derart angebracht, dass die externen
Verbindungsanschlusspunkte 32, 33, 34 den
Elektrodenmustern auf dem Gehäusesubstrat
gegenüberliegen/klebend
anhaften.
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Hier
wird ein Ausführungsbeispiel,
in dem jeweilige Halbleiterchips, die auf jeweiligen Anbringungsbereichen
aufgeklebt sind, mit einer gemeinsamen Harzschicht bedeckt werden,
indem eine Harzschicht mit dem Substrat bedeckt wird, kurz dargestellt
erklärt.
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Das
großformatige
Substrat, in dem eine Vielzahl von Anbringungsbereichen in einer
Matrixweise, zum Beispiel sind 100 Bereiche in 10 Reihen und 10
Spalten angeordnet, auf dem Substrat angeordnet ist, das die Plattendicke
von 200 bis 350 μm aufweist,
die die mechanische Festigkeit während der
Herstellungsschritte sicherstellen kann, wird angefertigt. Das Substrat
ist ein isolierendes Substrat aus Keramik, Glas-Epoxyd oder ähnlichem. Dann werden die Halbleiterchips
mit den jeweiligen Anbringungsbereichen durch Die-Bonden verbunden,
und dann werden alle Halbleiterchips mit der gemeinsamen Harzschicht
bedeckt, indem Epoxyd-Flüssigharz
mit einem vorbestimmten Betrag aufgetropft (vergossen) wird. Nachdem
die aufgetropfte Harzschicht durch die bei 100 bis 200 Grad für mehrere Stunden
ausgeführte
Wärmebehandlung
ausgehärtet
ist, wird eine Oberfläche
der Harzschicht durch das Schleifen gekrümmter Oberflächen zu
einer planen Oberfläche
bearbeitet. Beim Schleifen wird das Schleifgerät zum Schleifen der Oberfläche der
Harzschicht mit der Schleifscheibe so verwendet, dass die Oberfläche der
Harzschicht eine einheitliche Höhe auf
dem Substrat aufweist. In diesem Schritt wird eine Filmdicke der
Harzschicht von 0,3 bis 1,0 mm gebildet.
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Als
nächstes
ist 2A eine Querschnittansicht und 2B eine
Draufsicht, die ein Ausführungsbeispiel
einer Überstrom-Schutzvorrichtung zeigen,
die eine Schmelzsicherung verwendet. Ein Substrat 51 wird
aus isolierendem Material, wie Keramik, Glas-Epoxyd, etc. gebildet.
Das Substrat 51 hat eine Plattendicke von 100 bis 300 μm und eine
rechtwinklige Gestalt, dessen lange Seite × kurze Seite ungefähr 2,5 mm × 1,9 mm
ist, wenn es in der Draufsicht betrachtet wird (wie in 2B gezeigt
betrachtet). Auch weist das Substrat 51 jeweils eine erste Hauptfläche 52a auf
der Oberflächenseite
und eine zweite Hauptfläche 52b auf
der rückseitigen
Oberflächenseite
auf. Ein Stützenbereich 53 ist
ein Seitenbereich, der auf einem äußeren Umfang des Substrates 51 mit
einer Höhe
von ungefähr
0,4 mm und einer Breite von ungefähr 0,5 mm vorgesehen ist. Ein
konkaver Bereich 54 wird auf dem Mittenbereich des Substrates 51 durch
den Stützenbereich 53 gebildet. Das
Substrat 51 und der Stützenbereich 53 können entweder
als separate Elemente gebildet werden und miteinander mit einem
Klebstoff 61 verklebt werden, oder das Substrat 51 kann
integral mit den Stützenbereichen 53 gebildet
werden.
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Eine
Oberfläche
der ersten Hauptfläche 52a des
Substrates 51 ist plan ausgebildet, und die Elektrodenbereiche 55, 56 sind
auf der Oberfläche
unter Verwendung eines Verfahrens wie Goldbeschichten oder ähnlichem
gebildet. Ein metallischer, dünner Draht 57 mit
einem Durchmesser von 30 μm,
zum Beispiel, wird durch das Draht-Bonden zwischen den Elektrodenbereichen 55, 56 vorgesehen.
Der metallische, dünne
Draht 57 ist aus einem Golddraht mit einer Reinheit von
99,99%, einem dünnen
Lötmitteldraht
oder ähnlichem
gebildet. Der metallische, dünne
Draht 57 wird erstens mit dem Elektrodenbereich 55 gebondet,
und wird zweitens mit dem Elektrodenbereich 56 über Bonden
derart verbunden, dass eine Drahtschleife mit einer Höhe gebildet
wird, die geringer ist als eine Höhe des konkaven Bereichs 54.
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Externe
Verbindungsanschlusspunkte 58, 59 werden auf der
Oberfläche
der zweiten Hauptfläche 52b des
Substrates 51 gebildet, indem ein Verfahren wie Goldbeschichten
oder ähnliches
verwendet wird. Zusätzlich
ist ein Durchgangsloch 60, das durch das Substrat 51 hindurch
geht, jeweils unter den Elektrodenbereichen 55, 56 vorgesehen.
Ein Inneres des Durchgangsloches 60 ist mit einem leitfähigen Material
wie Wolfram oder ähnlichem
gefüllt,
so dass der Elektrodenbereich 55 und der Elektrodenbereich 56 jeweils
elektrisch mit dem externen Verbindungsanschlusspunkt 58 und
dem externen Verbindungsanschlusspunkt 59 verbunden sind.
Endbereiche der externen Verbindungsanschlusspunkte 58, 59 sind von
dem Endbereich des Substrates 51 um ungefähr 0,01
bis 0,1 mm abgesetzt. Auch ist es, da die oberen Oberflächen der
Durchgangslöcher 60 des
Elektrodenbereiches 55, 56 nicht plan sind, vorzuziehen, dass
der Bonding-Draht 57 so verbunden ist, dass die oberen
Oberflächen
der Durchgangslöcher 60 des
Elektrodenbereiches 55, 56 jeweils vermieden werden.
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Um
das Innere des konkaven Bereichs 54 als einen abgeschlossenen
Raum zu bilden, wird eine transparente Glasplatte 62 mit
einer Plattendicke von ungefähr
0,1 bis 0,3 mm als ein Deckelelement verwendet. Da die Glasplatte 62 eine
Anzahl von konkaven Bereichen 54, die auf dem großformatigen
Substrat 21 gebildet sind, abdeckt, ist das Licht abschirmende
Klebstoffharz 61 im voraus auf die gesamte Klebeoberfläche der
Glasplatte 62 aufgebracht. Auch kann, wenn der obere Bereich
des Stützenbereiches 53,
der den konkaven Bereich 54 bildet, und die Klebeoberfläche der
Glasplatte 62 verklebt sind, der metallische, dünne Draht 57 perfekt
in dem luftdichten Raum untergebracht werden.
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Hier
kann, da das Licht abschirmende Klebstoffharz 61 auf die
gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte 62 aufgebracht ist, das Licht, das durch die
Glasplatte 62 hindurch geht, durch das Licht abschirmende
Klebstoffharz 61 unterbunden werden, und somit tritt das
Licht nicht direkt in den metallischen, dünnen Draht 57, etc.
in dem konkaven Bereich 54 ein.
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Die
obige Überstrom-Schutzvorrichtung
ist derart angebracht, dass die externen Verbindungsanschlusspunkte 58, 59 den
Elektrodenmustern auf dem Gehäusesubstrat
gegenüberliegen/mit
ihnen verklebt sind. Wenn ein über
dem Auslegungsstrom liegender Überstrom
zwischen den externen Verbindungsanschlusspunkten 58, 59 fließt, verursacht
ein solcher durch den metallischen, dünnen Draht 57 fließender Überstrom
den schnellen Temperaturanstieg aufgrund des spezifischen Widerstandes
des metallischen, dünnen
Drahtes 57.
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Der
metallische, dünne
Draht 57 wird durch diese Wärmeerzeugung geschmolzen, um
eine Schutzfunktion gegen den Überstrom
zu leisten. Wenn ein Gold(Au)draht mit dem Durchmesser von 30 μm und einer
Drahtlänge
von ungefähr
0,7 mm verwendet wird, beträgt
der Schmelzstrom ungefähr 4A
(1 bis 5 Sekunden). In vielen Fällen
wird, aufgrund der Beziehung zwischen der Strahlung und dem Widerstand,
der metallische, dünne
Draht 57 eher in seinem mittleren Bereich als in seinen
Endbereichen nahe den Elektrodenbereichen 55, 56 durchgeschmolzen.
In diesem Zustand kann, da der geschmolzene Bereich nicht mit anderem
Material wie dem Harz in Berührung
kommt, die Vorrichtung, in der die Entflammung, die Rauchemission,
die Farbveränderung
und die Verformung nicht erzeugt worden sind, im Aussehen erhalten
werden. Auch kann, wenn der metallische, dünne Draht 57 geschmolzen ist,
die Vorrichtung, in der beide Anschlusspunkte zum Zeitpunkt des Überstromes
perfekt getrennt worden sind, gebildet werden.
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Das
Sicherungselement kann dadurch gebildet werden, dass ein Teil der
leitfähigen
Bereiche, die die Elektrodenbereiche 55, 56 formen,
hintereinander in einer schmalen, keilähnlichen Gestalt gebildet wird,
indem ein Polysilicon-Widerstand oder ähnliches auf den metallischen,
dünnen
Draht zusätzlich zu
dem metallischen, dünnen
Draht aufgeklebt wird. Zusammengefasst kann jegliches Mittel verwendet werden,
wenn der geschmolzene Bereich in dem konkaven Bereich untergebracht
ist. Auch kann, obwohl der konkave Bereich 54 in der Luft
luftdicht abgeschlossen ist, das nicht verbrennbare Gas, zur Bildung
der Stickstoffatmosphäre,
etc., z. B., dort hinein gefüllt
werden.
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Wie
oben beschrieben, kann entsprechend der Halbleitervorrichtung der
vorliegenden Erfindung, da die transparente Glasplatte 36 dazu
verwendet wird, den Halbleiterchip 29, die Bonding-Drähte 30, etc.
luftdicht in dem hohlen Raum einzuschließen, der Zustand des geklebten
Bereichs zwischen der Glasplatte 36 und dem Stützenbereich 23 durch
visuelle Inspektion geprüft
werden. Auch kann, da das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf
die gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte 36 aufgebracht ist, ein derartiges Ereignis
verhindert werden, dass das Licht, das durch die Glasplatte 36 hindurch
tritt, in den konkaven Bereich 24 hinein gelangt und direkt
in den Halbleiterchip 29, etc. hinein gelangt, und dadurch
eine Verschlechterung der Eigenschaft des Halbleiterchips 29,
etc. verursacht wird.
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Außerdem kann
in der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung die hohle
Struktur durch Verwendung des Stützenbereiches 23 und
der Glasplatte 36 gebildet werden, und auch sind der Halbleiterchip 29,
etc., die über
Die-Bonden auf dem Substrat 21a angebracht sind, in dem
luftdichten Raum untergebracht, der durch den konkaven Bereich 24 als dem
hohlen Bereich hergestellt ist. Entsprechend können Materialkosten im Gegensatz
zu dem Fall stark gesenkt werden, in dem das Substrat 21a mit der
Harzschicht bedeckt ist und dadurch die Halbleiterchips 29,
die auf den Anbringungsbereichen aufgeklebt sind, mit der Harzschicht
bedeckt sind.
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Ferner
kann in der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung die
hohle Struktur gebildet werden, indem der Stützenbereich 23 und
die Glasplatte 36 verwendet werden, und auch wird der Schritt
des Ebnens der Oberfläche
des Halbleiter-Bauelementes nicht benötigt, da die Glasplatte 36 als
der Deckelkörper
der hohlen Struktur verwendet wird. Daher können Herstellungskosten eher
außerordentlich
gesenkt werden als in dem Fall, in dem das Substrat 21a mit
der Harzschicht bedeckt wird, und daher die Halbleiterchips 29,
die auf den Anbringungsbereichen aufgeklebt sind, mit der Harzschicht bedeckt
werden.
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Außerdem werden
die Durchgangslöcher 35, die
von der ersten Hauptfläche 22a zu
der zweiten Hauptfläche 22b durch
das Substrat 21a hindurch gehen, in dem Substrat 21a gebildet.
Dann wird das Innere der Durchgangslöcher 35 mit dem leitfähigen Material
wie Wolfram, Silber, Kupfer, etc. gefüllt und auch der Inselbereich 26,
der Elektrodenbereich 27 und der Elektrodenbereich 28 werden
jeweils elektrisch mit den externen Verbindungsanschlusspunkten 32, 33, 34 verbunden,
so dass interne Bauelemente und die externen Verbindungsanschlusspunkte
ohne eine Zuleitung elektrisch verbunden werden können, die
sich von dem Substrat 21a zu der Außenseite erstreckt. Somit kann
ein Kapselungsgebiet außerordentlich
verkleinert werden, wenn die Halbleitervorrichtung auf der Leiterplatine
gekapselt wird.
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Ein
erstes Herstellungsverfahren der in 1 gezeigten
Halbleitervorrichtung wird im folgenden im Detail erklärt.
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Zuerst
wird das großformatige
Substrat 21 angefertigt. Das großformatige Substrat 21 wird
aus isolierendem Material wie Keramik, Glas-Epoxyd, etc. gebildet
und weist eine Plattendicke von 100 bis 300 μm auf. Auch weist das großformatige
Substrat 21 jeweils die erste Hauptfläche 22a auf der Oberflächenseite
und die zweite Hauptfläche 22b auf
der rückseitigen
Oberflächenseite
auf. Ein Gitterwerk von Wänden 23,
im folgenden "Gitterwerk-ähnlicher
Stützenbereich" genannt, hat eine
Höhe von
0,1 bis 0,5 mm und eine konstante Breite von ungefähr 0,25
bis 0,5 mm, und bildet den konkaven Bereich 24, in dem der
Mittenbereich des Substrates 21 durch den Stützenbereich 23 vertieft
gebildet ist. Das Substrat 21 und der Stützenbereich 23 können entweder
integral im voraus gebildet sein, um die obige Plattendicke einschließlich dem
Stützenbereich 23 zu
bilden, oder die Struktur, in der das Substrat 21 und der
Stützenbereich 23 einzelnen
gebildet werden und dann zusammen geklebt/befestigt werden, kann
angefertigt werden.
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Die
konkaven Bereiche 24, die jeder eine Größe von ungefähr 0,8 mm × 0,6 mm
zum Beispiel aufweisen, sind senkrecht und seitlich auf dem Substrat 21 mit
einem gleichen Abstand angeordnet. Eine Vielzahl von leitfähigen Mustern,
von denen jedes mindestens zwei leitfähige Bereiche, ("Inselbereiche" 26 und "Elektrodenbereiche" 27, 28)
aufweist, sind auf den ersten Hauptflächen 22a der konkaven Bereiche 24 unter
Verwendung eines Verfahrens wie Goldbeschichten gebildet. Der konkave
Bereich 24 und ein Teil des Stützenbereiches 23 des
Substrates 21, der den konkaven Bereich 24 umgibt,
stellen den Bauelement -Anbringungsbereich 41 dar.
- Zweiter
Schritt: siehe 3B
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Nachdem
das derartige Substrat 21 angefertigt ist, wird der Halbleiterchip 29 an
dem Inselbereich 26 jedes konkaven Bereichs 24 über Die-Bonden
angebracht, und der Bonding-Draht 30 wird Draht-gebondet.
Dann wird eine Seite der Bonding-Drähte 30, die
mit dem Halbleiterchip 29 über Draht-Bonden verbunden
sind, mit den Elektrodenbereichen 27, 28 verbunden.
Eine Schleifenhöhe
des Bonding-Drahtes 30 ist in diesem Stadium auf eine Höhe eingestellt,
die niedriger als eine Höhe
des Stützenbereiches 23 ist.
- Dritter Schritt: siehe 4A und 4B
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Die
transparente Glasplatte 36 mit einer Plattendicke von ungefähr 0,1 bis
0,3 mm wird angefertigt, und dann wird das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf
die gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte 36 aufgebracht. Dann wird die Glasplatte 36 als ein
Deckelelement aufgeklebt, das die hohlen, luftdichten Strukturen
auf den Anbringungsbereichen 41 bildet, die eine Vielzahl
von konkaven Bereichen 24 aufweisen, die unter Verwendung
des großformatigen
Substrates 21 und der Stützenbereiche 23 gebildet
sind. Entsprechend können
der Halbleiterchip 29 und der Bonding-Draht 30 perfekt
in dem luftdichten Raum untergebracht werden. In diesem Zustand kann,
wie oben beschrieben, da das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf
die gesamte Oberfläche der
Glasplatte 36 aufgebracht ist, eine große Anzahl von Halbleiterbauelementen
gleichzeitig gebildet werden.
-
Hier
kann der Stützenbereich 23 auf
das großformatige
Substrat 21 später
aufgeklebt werden, im Übrigen
können
das großformatige
Substrat 21 und der Stützenbereich 23 vorher
zusammen integral gebildet werden. Auch können die konkaven Bereiche 24 durch
Aushöhlen
des großformatigen
Substrates 21 gebildet werden.
-
Danach
wird visuell geprüft,
ob ein Verklebungsfehler zwischen dem Stützenbereich 23 und der
Glasplatte 36 verursacht worden ist, oder nicht.
- Vierter
Schritt: siehe 4C
-
Dann
können
einzelne, in 5 gezeigte Vorrichtungen erlangt
werden, indem das Substrat 21 basierend auf Ausrichtungsmarkierungen,
die auf der Oberfläche
des Substrates 21 gebildet sind, in jeweilige Anbringungsbereiche 41 unterteilt
wird. Ein Würfelschneid-Sägeblatt
bzw. Dicing-Blade 42 wird
zum Zerteilen verwendet, und eine Würfelschneid-Blech wird auf die rückseitige Oberflächenseite
des Substrates 21 aufgeklebt, und dann werden das Substrat 21 und
die Glasplatte 36 gemeinsam entlang der Würfelschneid-Linien 43 senkrecht
und seitlich abgetrennt. In diesem Fall ist die Würfelschneid-Linie 43 in der
Mitte des Stützenbereiches 23 angeordnet.
Das Würfelschneid-Blech
kann auch auf die Glasplatten 36-Seite aufgeklebt werden,
und dann kann das Würfelschneiden
von der zweiten Hauptflächen 22b-Seite
her angewandt werden.
-
Ein
zweites Herstellungsverfahren der in 1 gezeigten
Halbleitervorrichtung wird im Folgenden im Detail erklärt. Dies
ist der Fall, bei dem der Stützenbereich 23 als
separate Teile hergestellt wird.
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Zuerst
wird das großformatige,
plane Substrat 21 angefertigt. Das großformatige Substrat 21 wird
aus isolierendem Material wie Keramik, Glas-Epoxyd etc. gebildet,
und weist eine Plattendicke von 100 bis 300 μm auf. Auch weist das großformatige
Substrat 21 jeweils die erste Hauptfläche 22a auf der Oberflächenseite
und die zweite Hauptfläche 22b auf
der rückseitigen
Oberflächenseite
auf. Eine Vielzahl von leitfähigen
Mustern, von denen jedes mindestens zwei leitfähige Bereiche ("Inselbereiche" 26 und "Elektrodenbereiche" 27, 28)
aufweist, ist auf der Oberfläche
der ersten Hauptflächen 22a unter Verwendung
eines Verfahrens wie Goldbeschichten gebildet. Das Gebiet, das den
Inselbereich 26 und die Elektrodenbereiche 27, 28 umgibt,
bildet den Bauelement-Anbringungsbereich 41. Eine große Anzahl
von Bauelement-Anbringungsbereichen 41 ist senkrecht und
seitlich mit einem gleichen Abstand angeordnet.
- Zweiter
Schritt: siehe 6B
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Nachdem
ein derartiges Substrat 21 angefertigt ist, wird der Halbleiterchip 29 über Die-Bonden an
dem Inselbereich 26 jedes Bauelement-Anbringungsbereiches 41 angebracht,
und der Bonding-Draht 30 wird Draht-gebondet. Dann wird
eine Seite der Bonding-Drähte 30,
die mit dem Halbleiterchip 29 über Draht-Bonden verbunden sind, mit den Elektrodenbereichen 27, 28 verbunden.
Eine Schleifenhöhe
des Bonding-Drahtes 30 ist in diesem Stadium auf eine Höhe eingestellt,
die kleiner als eine Tiefe des konkaven Bereichs 24 ist.
- Dritter Schritt: siehe 7A
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Ein
Gitterwerk von Wänden 23,
das die Bauelement-Anbringungsbereiche 41 und
die konkaven Bereiche 24 begrenzt, wird auf die Oberfläche der ersten
Hauptfläche 22a auf
dem Substrat 21, auf die das Die-Bonden und das Draht-Bonden
angewandt worden sind, aufgeklebt/befestigt. Zum Kleben wird ein
Klebstoff wie Epoxyd-Klebstoff etc. verwendet.
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Die
konkaven Bereiche 24, die jeder eine Größe von ungefähr 0,8 mm × 0,6 mm,
zum Beispiel, aufweisen, sind senkrecht und seitlich mit einem gleichen
Abstand angeordnet. Der Stützenbereich 23 mit einer
Höhe von
ungefähr
0,1 bis 0,2 mm und einer Breite von ungefähr 0,2 bis 0,5 mm ist zwischen
den konkaven Bereichen 24 so angeordnet, dass er den konkaven
Bereich 24 in einer Gitterwerkweise umgibt. Als Ergebnis
sind die Insel 26, der Halbleiterchip 29, die
Elektrodenbereiche 27, 28 etc. von dem konkaven
Bereich 24 exponiert, was dem Zustand in 3B entspricht.
Mit diesem Vorgehen kann, da das Die-Bonden und das Draht-Bonden
auf das plane Substrat 21 angewendet werden können, der
Kontakt zwischen dem Vakuumring oder dem Bonding-Werkzeug und dem
Stützenbereich 23 vermieden
werden, und somit kann die Abmessung des konkaven Bereichs 24 verringert
werden.
- Vierter Schritt: siehe 7B und
C
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Die
transparente Glasplatte 36 mit einer Plattendicke von ungefähr 0,1 bis
0,3 mm wird angefertigt, und dann wird das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf
die gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte 36 aufgebracht. Dann wird die Glasplatte 36 als ein
Deckelelement aufgeklebt, das die hohlen, luftdichten Strukturen
auf den Anbringungsbereichen 41 formt, die eine Vielzahl
von konkaven Bereichen 24 aufweisen, die unter Verwendung
des großformatigen
Substrates 21 und der Stützenbereiche 23 gebildet
sind. Als Ergebnis können
der Halbleiterchip 29 und der Bonding-Draht 30 in
dem luftdichten Raum perfekt untergebracht werden. In diesem Stadium kann,
wie oben beschrieben, da das Licht abschirmende Klebstoffharz 37 auf
die gesamte Oberfläche der
Glasplatte 36 aufgebracht ist, eine große Anzahl von Halbleiter-Bauelementen
gleichzeitig gebildet werden.
-
Danach
wird visuell geprüft,
ob ein Verklebungsfehler zwischen dem Stützenbereich 23 und der
Glasplatte 36 verursacht worden ist, oder nicht.
- Fünfter Schritt:
siehe 8A
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Dann
können,
basierend auf Ausrichtungsmarkierungen, die auf der Oberfläche des
Substrates 21 gebildet sind, einzelne, in 8B gezeigte
Vorrichtungen durch Zerteilen des Substrates 21 in jeweilige
Anbringungsbereiche 41 erlangt werden. Die Würfelschneid-Sägeblatt 42 wird
zum Zerteilen verwendet, und das Würfelschneid-Blech wird auf
die zweite Hauptflächen 22b-Seite des Substrates 21 aufgeklebt,
und dann werden das Substrat 21, das Gitterwerk von Wänden 23 und
die Glasplatte 36 gemeinsam entlang der Würfelschneid-Linien 43 vertikal
und seitlich abgetrennt. In diesem Fall ist die Würfelschneid-Linie 43 in
der Mitte des Stützenbereiches 23 angeordnet.
Das Würfelschneiden
bzw. Dicing kann auch von der zweiten Hauptflächen 22b-Seite her
angewandt werden.
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Wie
oben beschrieben, kann, entsprechend der Halbleitervorrichtung der
vorliegenden Erfindung, da eine transparente Glasplatte verwendet
wird, um den Halbleiterchip, die Bonding-Drähte etc. luftdicht in dem hohlen
Raum einzuschließen,
der Zustand des verklebten Bereiches zwischen der Glasplatte und
dem Stützenbereich
durch visuelle Inspektion geprüft
werden. Außerdem
kann, da das Licht abschirmende Klebstoffharz auf die gesamte Oberfläche der
Klebeoberfläche
der Glasplatte angewandt wird, ein derartiges Ereignis verhindert
werden, dass das Licht, das durch die Glasplatte hindurch geht,
in den konkaven Bereich eintritt und direkt in den Halbleiterchip,
etc. eintritt, und dadurch eine Verschlechterung der Eigenschaft
des Halbleiterchips, etc. verursacht wird.
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Außerdem kann,
entsprechend dem Halbleitervorrichtung-Herstellungsverfahren der vorliegenden
Erfindung, da das Licht abschirmende Klebstoffharz im Voraus auf
die gesamte Klebeoberfläche
der Glasplatte aufgebracht wird, die die hohle, luftdichte Struktur
bildet, das Halbleiter-Bauelement, etc. gleichzeitig auf eine Anzahl
von konkaven Bereichen aufgeklebt werden, die aus dem Substrat und
den Stützenbereichen
hergestellt sind. Daher können
die Herstellungskosten außerordentlich
verringert werden, und eine Massenproduktion kann durchgeführt werden.