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ALLGEMEINER STAND DER
TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Chipeinheit und insbesondere
die Verpackung eines Halbleiters und einer integrierten Schaltung, welche
an einem Stoff befestigt werden kann.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Während es
einen steigenden Bedarf nach schneller arbeitenden Halbleiterchips
und integrierten Schaltungen (ICs) gibt, gibt es auch einen Bedarf für einen
Halbleiterchip, welcher in einem kleineren Format verpackt ist,
um eine höhere
Einbaudichte zu erreichen. Daher werden kleiner verpackte Halbleiterchips
mit weniger starren, dünneren
Außenanschlüssen mit
kleinerem Abstand hergestellt. Eine negative Folge von Halbleiterchips
mit weniger starren, dünneren
Außenanschlüssen mit
kleinerem Abstand ist es, dass die Anschlüsse weniger robust sind und
für Test-
und Verknüpfungszwecke
eine höhere Justierungsgenauigkeit
erforderlich machen.
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Ein
Halbleitergehäuse
mit flexiblen Außenanschlüssen wird
in der Internationalen Patentanmeldung WO 01/30123 beschrieben.
Das Gehäuse
umfasst eine IC mit einer Reihe von Bondinseln nach außen. Die
Bondinseln nach außen
sind unter Verwendung feiner Drahtleiter wie z.B. Gold mit Stichleitungen
auf dem Gehäuse
verbunden. Die Stichleitungen sind mit den flexiblen Anschlüssen verbunden,
die aus dem Gehäuse
herausragen, und die flexiblen Anschlüsse können mit flexiblen Leitern
verbunden werden, die in ein Textil genäht sind.
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In 1 ist
ein herkömmlicher
Halbleiterchip 100 dargestellt, welcher einen Anschlusskamm
zur Aufnahme eines Halbleiterplättchens 105 und
eine Vielzahl von metallischen Anschlüssen mit einem inneren Anschlussteil 110 und
einem äußeren Anschlussteil 115 enthält. Das
Halbleiterplättchen 105 weist
eine Vielzahl von Bondinseln (nicht dargestellt) auf, von denen
jede durch einen internen Bonddraht 120 elektrisch mit
einem der inneren Anschlussteile der Vielzahl von Anschlüssen verbunden
ist. Jeder äußere Anschlussteil 115 der
Vielzahl von Anschlüssen
entspricht einem Stift eines Halbleiterchips 100 und ist
für die
Verknüpfung
des Halbleiterchips 100 mit einer externen Schaltung vorgesehen.
Das Halbleiterplättchen 105,
die inneren Anschlussteile 110 und der interne Bonddraht 120 sind
in einer Isolationskapsel 125 eingeschlossen, während die äußeren Anschlussteile 115 extern
von der Isolationskapsel 125 angeordnet sind. Die Kapsel 125 ist
typischerweise aus einem isolierenden Kunststoff oder Epoxid hergestellt.
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US-Patentschrift
6,404,611 offenbart ein Einzelchip-IC-Modul, welches einen IC-Chip
in einem Gehäuse
umfasst. Der IC-Chip weist Kontaktstellen auf, die über Strombahnen
mit elektrisch leitfähigen Verbindern
elektrisch verbunden sind. Die elektrisch leitfähigen Verbinder befinden sich
in Kontaktlöchern, die
durch das Gehäuse
hindurchführen.
Ausgangsklemmen in Form von Stiften, die länger sind als die Tiefe der
Kontaktlöcher,
sind in den Kontaktlöchern befestigt,
wodurch ein elektrischer Kontakt mit den elektrisch leitfähigen Verbindern
hergestellt wird. Der externe Teil der Stifte steht in Kontakt mit
einer Leiterplatte.
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US-Patentschrift
6,137,163 offenbart ein stapelbares Halbleitergehäuse zur
Bildung eines hochintegrierten Halbleitermoduls in einem begrenzten Bereich.
Das Gehäuse
umfasst einen nicht leitfähigen
Substrat-Hauptkörper
mit einer Vertiefung für
einen Halbleiterchip und eine Vielzahl von Kontaktlöchern, die
durch den Substratkörper
hindurch führen. Die
Kontaktstellen des Halbleiterchips sind mit Drahtleitern verbunden,
wobei das andere Ende der Drahtleiter in den Kontaktlöchern frei
liegt. Mehrere Gehäuse
können
gestapelt werden, wobei ihre Kontaktlöcher ausgerichtet sind, und
ein leitfähiges
metallisches Material, wie z.B. ein Lötmittel, kann verwendet werden,
um die Kontaktlöcher
zu füllen.
Dann werden leitfähige
externe Anschlüsse
wie z.B. Lötkugeln
an dem leitfähigen
metallischen Material befestigt.
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Metallische
leitfähige
externe Anschlüsse, wie
jene, die in 1, in der oben beschriebenen US-Patentschrift
6,404,611 und in der oben beschriebenen US-Patentschrift 6,137,163 dargestellt
sind, sind für
die Bereitstellung herkömmlicher
elektrischer Verbindungen geeignet, wenn sie also mit einer anderen
starren metallischen (also leitfähigen)
Fläche verknüpft werden.
Jedoch werden Halbleiterchips, teilweise aufgrund einer Steigerung
der Leistung und einer Verringerung der Größe und der Herstellungskosten
für Halbleiterchips,
in eine zunehmende Vielfalt von Anwendungen eingebaut. Um sie für einige Anwendungen
geeignet zu machen, besteht ein steigender Bedarf für ein System,
um Halbleiterchips und -einheiten einfach auf einer weniger als
starren Einbaufläche
zu montieren. Ein Beispiel für
eine Anwendung, bei welcher die Einbaufläche für den Chip nicht starr ist,
ist ein Halbleiterchip oder eine IC, die in den Stoff eines Bekleidungsgegenstandes
eingebaut werden.
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Somit
besteht ein Bedarf für
ein Verfahren und System zur Bereitstellung eines Halbleiters oder einer
IC, welche ein Gehäuse
aufweisen, das einfach an einer variablen Fläche, wie z.B. einem Stoffbekleidungsgegenstand,
befestigt werden kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Lehren der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterchip
bereitzustellen, welcher eine Befestigung an einer variablen Fläche ermöglicht.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Lehren der vorliegenden Erfindung,
einen Halbleiter bereitzustellen, welcher einen Gehäusekörper aufweist,
der eine Öffnung
durch ihn hindurch enthält.
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Gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, eine Vorrichtung
und ein Speichermedium zur Bereitstellung eines Halbleiterchip-Gehäuses bereitgestellt,
das ein Halbleiterplättchen
enthält,
einen isolierenden Gehäusekörper, der das
Halbleiterplättchen
einschließt,
und eine Öffnung,
die sich durch gegenüberliegende
Seiten hindurch und zwischen diesen erstreckt, wobei mindestens
ein Teil einer inneren Fläche
der Öffnung
elektrisch mit dem Halbleiterplättchen
verbunden ist, und wobei das Halbleiterchip-Gehäuse durch einen leitfähigen Faden,
welcher sich in der Öffnung
befindet, mit einer externen Einheit oder Schaltung verknüpft ist.
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Die
obigen und andere Aufgaben, Vorteile und Nutzen der vorliegenden
Erfindung sind durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung
und die beigefügten
Zeichnungen zu verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
oben ausgeführten
und andere Merkmale der Lehren der vorliegenden Erfindung werden
in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung besser
verdeutlicht, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, wobei:
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1 eine
beispielhafte Darstellung einer Halbleiterchip-Konfiguration des
Standes der Technik ist;
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2A eine
beispielhafte Draufsicht-Darstellung eines Halbleiterchip-Gehäuses gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist;
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2B eine
beispielhafte Querschnittsansicht des Halbleiterchip-Gehäuses der 2A ist; und
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3 eine
beispielhafte Darstellung eines Halbleiterchips ist, der gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung in einen Stoffbekleidungsgegenstand eingebaut
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
den Figuren, insbesondere in 2A und 2B,
ist eine beispielhafte Darstellung eines Halbleiterchip-Gehäuses 200 gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung abgebildet. Man beachte, dass bestimmte
Erscheinungsformen des Halbleiterchip-Gehäuses 200 in gestrichelten
Linien dargestellt sind, um zu zeigen, dass sie nicht sichtbar sind,
da sie vorzugsweise im Gehäusekörper 225 eingeschlossen
sind.
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In
einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Halbleiterchip-Gehäuse 200 ein
Halbleiterplättchen 205.
Das Halbleiterplättchen 205 kann,
wenn überhaupt,
an dem Gehäusekörper 225 mit
einem Klebeband, einer Klebemasse oder durch irgendein anderes geeignetes
Verfahren, welches bei der Herstellung eines Halbleiterchips angewendet
wird, befestigt sein. Der Gehäusekörper 225 umschließt das Halbleiterplättchen 205.
Der Gehäusekörper 225 ist
vorzugsweise aus einem isolierenden Material wie z.B. einem Epoxid
oder Kunststoff hergestellt. Wie der Fachmann erkennen sollte, kann das
genaue Material, welches zur Bildung des Gehäusekörpers 225 verwendet
wird, entsprechend dem Herstellungsverfahren und der beabsichtigten Anwendung
des Halbleiterchip-Gehäuses 200 variiert
werden.
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Das
Halbleiterplättchen 205 kann
eine einzelne abgetrennte Einheit enthalten, wie zum Beispiel einen
bipolaren Transistor, einen FET und eine Diode. Der Halbleiterchip 205 kann
auch eine IC verwirklichen, wie zum Beispiel, aber nicht darauf
beschränkt,
einen Verstärker,
einen Filter, eine Kontrolleinheit, einen Sensor, ein Funkgerät und ein
Telefon. Die einzelne Komponente oder IC, die von dem Halbleiter 205 verwirklicht
wird, kann alle Halbleitereinheiten und ICs umfassen, die geeignet
und mit den Lehren der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
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Der
Halbleiterchip 200 enthält
mindestens eine Öffnung 220 im
Gehäusekörper 225.
Die Öffnung 220 erstreckt
sich durch den Gehäusekörper 225 hindurch,
wobei sie sich zwischen gegenüberliegenden
Seiten des Gehäusekörpers 225 erstreckt und
an diesen endet. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ist am
einfachsten unter Bezugnahme auf 2B zu
erkennen, in welcher eine Querschnittsansicht des Halbleiterchip-Gehäuses 200 dargestellt ist.
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In
einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens
ein Teil der Öffnung 220 elektrisch
mit dem Halbleiterplättchen 205 verbunden.
In dem Ausführungsbeispiel
der 2A und 2B verbindet
ein Bonddraht 215 einen leitfähigen Teil einer inneren Fläche der Öffnung 220 mit dem
Halbleiterplättchen 205.
Das leitfähige
Element 235 erleichtert die elektrische Verbindung der Öffnung 220 und
des Halbleiterplättchens 205.
Das leitfähige
Element 235 befindet sich zumindest auf einem Teil einer
inneren Fläche
der Öffnung 220.
Bei dem leitfähigen
Element 235 kann es sich z.B. um eine leitfähige Beschichtung,
eine leitfähige
Steckverbindung und eine leitfähige
Grenzfläche
handeln.
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Die
Bondinsel 230 stellt einen elektrischen Verbindungspunkt
zu dem Halbleiterplättchen 205 bereit.
Die Bondinsel 230 stellt somit einen elektrischen Verbindungspunkt
für ein
Ende des Bonddrahtes 215 bereit, dessen anderes Ende mit
dem leitfähigen
Element 235 verbunden ist. Der Fachmann wird erkennen,
dass die Bondinsel 230 über
irgendeines der bekannten und anwendbaren Halbleiter-Herstellungsverfahren
gebildet werden kann.
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Es
versteht sich, dass sich das leitfähige Element 235 über die
gesamte Höhe
der Öffnung 220 erstrecken
kann, also von einer Seite des Gehäusekörpers 225 zu der gegenüberliegenden
Seite des Gehäusekörpers 225.
Das leitfähige
Element 235 kann mehrere leitfähige Komponenten enthalten,
von denen jede in der Nähe
der Endöffnungen
der Öffnung 220 angeordnet
ist.
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In
einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung befindet/-n sich
das/die leitfähige(n)
Element(e) 235 des Halbleiterchip-Gehäuses 200 nicht an
einer äußeren Fläche des
Halbleiterchip-Gehäuses 200.
Das heißt,
die Verbindungspunkte oder -anschlüsse des Halbleiterchip-Gehäuses 200 sind
vorzugsweise weder an der äußeren Fläche des
Gehäusekörpers 225 angeordnet,
noch erstrecken sie sich von dort. Demgemäß gibt es keine Anschlüsse außerhalb
des Gehäusekörpers 225,
welche verbogen und/oder zerbrochen werden können.
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In
einer Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung steht die leitfähige Beschichtung,
die leitfähige
Steckverbindung, die leitfähige
Grenzfläche oder
der andere anwendbare Leiter, welche das leitfähige Element 235 bilden,
mit einem Leiter, der sich in der Öffnung 220 befindet,
in Kontakt. Auf diese Weise werden ein Leiter, der sich außerhalb
des Halbleiterchip-Gehäuses 200 in
der Öffnung 220 befindet,
und das mit diesem in Kontakt stehende leitfähige Element 235 elektrisch
mit dem Halbleiterplättchen 205 verbunden.
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In
einer anderen Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung weist
das Halbleiterchip-Gehäuse 200 eine
Vielzahl von Öffnungen 220 auf,
wobei mehr als eine der Vielzahl von Öffnungen elektrisch zusammengekoppelt
sind, um einen gemeinsamen Verbindungspunkt zu dem Halbleiterplättchen 205 zu bilden.
Wie in 2A zu sehen ist, sind zwei Öffnungen 220 (also
ein Paar) über
eine leitende Steckverbindung 210 miteinander verbunden.
Somit dient jede der Öffnungen 220,
welche ein Paar verbundener Öffnungen
bilden, als ein gemeinsamer Verbindungspunkt. Diese Erscheinungsform
der Lehren der vorliegenden Erfindung bietet eine Flexibilität der Verwendung
und eine Anwendung auf das Halbleiterchip-Gehäuse 200.
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Es
versteht sich, dass die Verbindung der Öffnungen 220 andere
Verbindungsmuster als die in 2A und 2B dargestellten
aufweisen kann. Die dargestellten Orte, die Konfiguration, die Anzahl der Öffnungen,
die Verbindungen zwischen den Öffnungen 220 und
dem Halbleiterplättchen 205 sind
für die
Lehren der vorliegenden Erfindung beispielhaft und nicht beschränkend. Die
Verbindungen der Öffnungen 220,
die in 2A dargestellt sind, zeigen zum
Beispiel ein beispielhaftes und knappes Verbindungsmuster, welches
für Veranschaulichungszwecke
und für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung vereinfacht ist.
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In 3 ist
ein beispielhaftes Halbleiterchip-Gehäuse 305 dargestellt,
welches gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung in einen, entweder synthetischen oder
natürlichen,
Stoffbekleidungsgegenstand eingebaut ist. Wie dargestellt, ist das
Halbleiterchip-Gehäuse 305 an
dem Bekleidungsgegenstand, nämlich
dem Hemd 300, befestigt. Mittels Öffnungen 310, welche
sich in einer ähnlichen
Weise wie der oben mit Bezug auf 2A und 2B erörterten
durch den Halbleiterchip-Gehäusekörper 315 hindurch
erstrecken, kann das Halbleiterchip-Gehäuse 305 an dem Hemd 300 befestigt werden.
Die Methoden und Verfahren zur Befestigung des Halbleiterchip-Gehäuses 305 an
dem Hemd 300 können
somit sowohl manuelle als auch automatische Verfahren umfassen,
die bei der Herstellung und Zusammensetzung von Bekleidung angewendet
werden.
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Das
Halbleiterchip-Gehäuse 305 kann
mit Schaltungen und Einheiten verbunden werden, die an einem Bekleidungsgegenstand
befestigt und darin integriert sind. Zum Beispiel kann das Halbleiterchip-Gehäuse 305 unter
Verwendung eines leitfähigen
Fadens an dem Hemd befestigt werden. Der leitfähige Faden kann in das Hemd 300 eingewoben werden,
um das Halbleiterchip-Gehäuse 305 mit
leitfähigen
Faserbahnen 320 zu verbinden. Leitfähige Faserbahnen 320 werden
vorzugsweise in den Stoff des Hemdes 300 integriert, um
eine Signalleitung von dem Halbleiterchip-Gehäuse 305 zu anderen
Halbleiterchip-Gehäusen,
Schaltungen und Einheiten bereitzustellen. Demgemäß kann das
Halbleiterchip-Gehäuse 305 in
einen Bekleidungsgegenstand eingebaut und mit darin integrierten
Schaltungen und Einheiten verbunden werden.
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In
einer Erscheinungsform der Lehren der vorliegenden Erfindung wird
ein Verfahren zur Verpackung eines Halbleiterchips gemäß der vorliegenden Erfindung
bereitgestellt. Das Verfahren zur Verpackung des Halbleiterchip-Gehäuses kann
die Schritte des Befestigens eines Halbleiterplättchens an einem isolierenden
Gehäusekörper, des
Bildens mindestens einer Öffnung,
welche durch gegenüberliegende Seiten
des Gehäusekörpers und
zwischen diesen hindurchführt,
das elektrische Verbinden mindestens eines Teils einer inneren Fläche der Öffnung mit
dem Halbleiterplättchen
und das Einschließen
des Halbleiterplättchens
in dem Gehäusekörper umfassen. Andere
Schritte, die angewendet werden können, sind zum Beispiel das
Anbringen einer Bondinsel in Verbindung mit dem Halbleiterplättchen,
das elektrische Verbinden eines Teils der inneren Fläche der Öffnung mit
der Bondinsel und das elektrische Verbinden des Halbleiterchip-Gehäuses mit
einer externen Einheit oder Schaltung durch einen leitfähigen Faden.
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Der
Fachmann sollte erkennen, dass die Systemumgebung, also ein Bekleidungsgegenstand, Halbleiterplättchen 205, 305, Öffnung 220, 310 und andere
Erscheinungsformen der Lehren der vorliegenden Erfindung lediglich
Beispiele für
Verwirklichungen sind, die für
das Halbleiterchip-Gehäuse
der Lehren der vorliegenden Erfindung geeignet sind, und somit den
Umfang oder die Vielfalt der Anwendungen, in welchen die vorliegende
Erfindung geeigneterweise verwirklicht werden kann, nicht begrenzen.
Daher sollte es sich verstehen, dass die vorstehende Beschreibung
nur beispielhaft für
eine Verwirklichung der Lehren der vorliegenden Erfindung ist. Der
Fachmann kann sich verschiedene Alternativen und Modifikationen
ausdenken, ohne die Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel kann das
Halbleiterchip-Gehäuse 200 wie
oben erörtert
bereitgestellt werden und an einer anderen variablen Fläche als Textilstoff,
wie z.B. Papier und Karton, befestigt und darin eingebaut werden.
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Demgemäß soll die
vorliegende Erfindung all solche Alternativen, Modifikationen und
Abweichungen abdecken, welche in den Umfang der beigefügten Patentansprüche fallen.