DE69008702T2 - Halbleiterpackung mit von Trägern trennbaren Leitern. - Google Patents

Halbleiterpackung mit von Trägern trennbaren Leitern.

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Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Halbleitervorrichtungen und im besonderen eine Halbleiterbaugruppe mit Leitern, die sich von Halterungen lösen.
  • Auf dem Gebiet der Halbleitertechnik ist es üblich, Oberflächenmontagebauteile zu verwenden, die auf Leiterplatten und ähnlichem angebracht werden, wobei eine solche Baugruppe beispielsweise in EP-A-0212521 dargestellt ist. Die Leiter einer Oberflächenmontagebaugruppe werden normalerweise direkt an der Leiterplatte angelötet, so daß elektrische Kopplung zwischen ihnen entsteht. Oft tritt dabei das Problem auf, daß die Oberflächenmontagebaugruppe und die Leiterplatte, auf der sie montiert wird, unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch führt Wärmeschrumpfung zu Spannung in der Baugruppe und der Leiterplatte, und dies vor allein an den Leitungen und Lötverbindungen. Diese Spannung führt oft dazu, daß die Lötverbindungen brechen und die Halbleiterbaugruppe nicht ordnungsgemäß funktioniert.
  • Ein Weg zur Verringerung der durch Wärmeschrumpfungsspannung verursachten Probleme ist der Einsatz von Oberflächenmontagebaugruppen mit dünnen Metalleitern, die flexibel sind. Die dünnen Leiter biegen sich bei Wärmeschrumpfung und verringern den an den Leitern und den Lötverbindungen auftretenden Schaden. Jedoch neigen flexible Leiter an Oberflächemontagebaugruppen dazu, verschoben zu werden. Falsche Ausrichtung der Leiter führt zu offenen Lötverbindungen und hat viele nachteilige Auswirkungen auf die Anbringung der Oberflächenmontagebaugruppen. Diese Probleme treten vor allem dann auf, wenn aufgrund hoher Leiterzahlen und ähnlichem sehr dünne Leiter erforderlich sind.
  • Dementsprechend wäre es äußerst vorteilhaft, über eine Halbleiterbaugruppe zu verfügen, die oberflächenmontiert werden kann, und die die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Baugruppe und der Leiterplatte, auf der die Baugruppe montiert wird, hervorgerufenen Spannungsprobleme löst, ohne schwerwiegende Verschiebungsprobleme aufzuweisen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend soll mit der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Halbleiterbaugruppe geschaffen werden, die oberflächenmontiert werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterbaugruppe geschaffen, die umfaßt:
  • eine Halbleitervorrichtung;
  • Einkapselungsmaterial, das um die Halbleitervorrichtung herum angeordnet ist; und
  • eine Vielzahl von Leitern mit ersten Abschnitten innerhalb des Einkapselungsmaterials, die elektrisch mit der Halbleitervorrichtung gekoppelt sind, wobei die Vielzahl von Leitern sich weiter aus dem Einkapselungsmaterial erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • wenigstens einige der Vielzahl von Leitern zweite Abschnitte aufweisen, die lösbar an der Außenseite des Einkapselungsmaterials haften, so daß sie sich von dem Einkapselungsmaterial lösen, wenn sie einer vorgegebenen Spannung ausgesetzt sind.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Erfindung eine verbesserte Halbleiterbaugruppe mit verringerter Leiterverschiebung schafft.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine verbesserte Halbleiterbaugruppe schafft, die die Auswirkungen der durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Halbleiterbaugruppe selbst und des Bauteils, auf dem sie montiert ist, hervorgerufenen Spannung verringert.
  • Die zweiten Abschnitte der Metalleiter haften vorzugsweise leicht an der Außenseite des Einkapselungsmaterials, so daß sie sich von selbigem lösen, wenn sie Spannung ausgesetzt sind.
  • Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine stark vergrößerte Draufsicht auf einen Abschnitt einer Halbleiterbaugruppe, wobei Teile derselben aufgeschnitten sind;
  • Fig. 2 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Halbleiterbaugruppe; und
  • Figuren 3 und 4 sind stark vergrößerte Schnittansichten eines Abschnitts eines Halbleitergruppenleiters, der die vorliegende Erfindung verkörpert.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Fig. 1 ist eine stark vergrößerte Draufsicht auf einen Abschnitt einer Halbleiterbaugruppe 10, bei der Teile derselben aufgeschnitten sind, während Fig. 2 eine stark vergrößerte Schnittansicht von Halbleiterbaugruppe 10 ist. Halbleiterbaugruppe 10 enthält ein Halbleiterplättchen 12. Halbleiterplättchen 12 kann eines von vielen Arten von Halbleiterplättchen sein, die in der Technik bekannt sind. Halbleiterplättchen 12 enthält, wie in Fig. 1 dargestellt, Anschlußstreifen 14, über die Außenkontakt zur Innenmetallisierung von Halbleiterplättchen 12 hergestellt werden kann.
  • Ein Spannungsdämpferrahmen (stress buffer frame) 16 ist um Halbleiterplättchen 12 herum angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführung hat Spannungsdämpferrahmen 16 einen Innenrand 18 mit ungefähr der gleichen Dicke wie Halbleiterplättchen 12. Innenrand 18 von Spannungsdämpferrahmen 16 schützt Halbleiterplättchen 12. Spannungsdämpferrahmen 16 enthält des weiteren Löcher 20, die Spannungsdämpferrahmen 16 flexibel machen und die Spannungskonzentration im Einkapselungsmaterial verringern. Wenn ein Kunststoffeinkapselungsmaterial verwendet wird, füllen sich die Löcher 20 mit Kunststoff und halten den Kunststoff mechanisch am Spannungsdämpferrahmen 16, wodurch bessere Haftung gewährleistet wird.
  • Es ist wünschenswert, daß Spannungsdämpferrahmen 16 ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Halbleiterplättchen 12 hat, so daß ihre Wärmeschrumpfung im wesentlichen gleich ist. Wenn beispielsweise Halbleiterplättchen 12 aus Silicium besteht, kann Spannungsdämpferrahmen 16 aus einer Nickel-Eisen-Legierung wie beispielsweise Alloy 42 bestehen. Alloy 42 eignet sich besonders als Spannungsdämpferrahmen 16 in einer mit Kunststoff eingekapselten Baugruppe.
  • Ein Leiterband (lead tape) 22 ist an die Oberflächen von Halbleiterplättchen 12 und Spannungsdämpferrahmen 16 angehaftet. Leiterband 22 enthält Klebefolie 24, die bei dieser Ausführung aus Polyimid besteht, obwohl der Fachmann weiß, daß Folie 24 aus anderen Polymeren und bekannten Folien bestehen kann. Metalleiter 26 sind auf Folie 24 angeordnet, die im wesentlichen dazu dient, Leiter 26 von Abschnitten vom Halbleiterplättchen 12 zu isolieren. Metalleiter 26 werden hier hergestellt, indem Metall auf Folie 24 aufgetragen wird und das Metall dann geätzt wird, um so die Leiter 26 auszubilden. Leiter 26 enthalten erste Abschnitte 28, die elektrisch mit Halbleiterplättchen 12 gekoppelt sind. Erste Abschnitte 28 sind mit Drahtbonds 30 elektrisch mit Anschlußstreifen 14 von Halbleiterplättchen 12 gekoppelt. Es versteht sich, daß, obwohl hier Leiterband 22 offenbart wird, andere mit anderen Verfahren hergestellte Leiterbänder oder andere elektrische Kopplungsverfahren eingesetzt werden können.
  • Leiter 26 von Leiterband 22 sind, wie dargestellt, sowohl innerhalb der Grenzen des Chips als auch außerhalb der Grenzen des Chips am Spannungsdämpferrahmen 16 angeordnet. Da sich die Leiter 26 sowohl innerhalb als auch außerhalb der Chipgrenze erstrecken, können mehr Leiter 26 einer bestimmten Größe auf einer Flächeneinheit angeordnet werden. Dadurch ist eine größere Flexibilität hinsichtlich der Abstände zwischen Anschlußstreifen und Leitern möglich.
  • Es versteht sich des weiteren, daß Leiterband 22 auf einer oder beiden Flächen von Halbleiterplättchen 12 und Spannungsdämpferrahmen 16 angeordnet werden kann. So können beispielsweise Leiter 26, die sich an einer ersten Fläche von Halbleiterplättchen 12 befinden, als elektrische Verbindungen mit selbigem verwendet werden, wohingegen Leiter 26, die sich an einer zweiten Fläche von Halbleiterplättchen 12 befinden, als thermische Verbindungen verwendet werden können, die mit einem Wärmeableiter oder ähnlichem verbunden werden.
  • Leiter 26 enthalten zweite Abschnitte 32, die von Folie 24 von Leiterband 22 und von Halbleiterplättchen 12 weggebogen sind. Zweite Abschnitte 32 der Leiter 26 ermöglichen den äußeren Anschluß von Halbleiterbaugruppe 10. Bei einer Oberflächenmontagebaugruppe oder ähnlichem werden zweite Abschnitte 32 der Leiter 26 normalerweise an eine Leiterplatte, einen Wärmeableiter oder einen ähnlichen Gegenstand angelötet.
  • Eine Kunststoffkapselung 34 befindet sich um Halbleiterplättchen 12, Spannungsdämpferrahmen 16 und Leiterband 22 einschließlich Folie 24 sowie um erste Abschnitte 28 der Leiter 26 herum. Obwohl bei der vorliegenden Ausführung Kapselung 34 aus Epoxydharzkunststoff besteht, versteht sich, daß viele bekannte Kapselungsmaterialien, wie beispielsweise Polymere und keramische Stoffe, verwendet werden können.
  • Fig. 3 bis 4 sind stark vergrößerte Schnittansichten eines Abschnitts eines Leiters 26 von Halbleiterbaugruppe 10, der die vorliegende Erfindung verkörpert. Leiter 26 erstreckt sich so vom Einkapselungsmaterial oder der Kapselung 34, daß er zur Herstellung von äußerem Kontakt verwendet werden kann. Der zweite Abschnitt 32 von Leiter 26 ist, wie dargestellt, an einer Leiterplatte 36 angelötet. Zunächst wird der zweite Abschnitt 32 von Leiter 26 an einen Vorsprung 38, der sich von Kapselung 34 aus erstreckt, angehaftet. Vorsprung 38 besteht aus dem gleichen Material wie Kapselung 34 und wird gleichzeitig mit Kapselung 34 unter Verwendung eines normalen Formverfahrens hergestellt. Bei einer bevorzugten Ausführung haftet der zweite Abschnitt 32 dadurch an Vorsprung 38, daß der zweite Abschnitt 32 teilweise in Vorsprung 38 eingebettet ist.
  • Durch die Haftung an Vorsprung 38 kann der zweite Abschnitt 32 von Leiter 26 relativ genau ausgerichtet gehalten werden, so daß Halbleiterbaugruppe 10 ordnungsgemäß an Leiterplatte 36 angelötet werden kann. Nach dem Anlöten des zweiten Abschnitts 32 von Leiter 26 an Leiterplatte 36 können die Spannungen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf Halbleiterbaugruppe 10 und Leiterplatte 36 wirken, dazu führen, daß sich, wie in Fig. 4 dargestellt, Leiter 26 von Vorsprung 38 löst, wodurch die Auswirkungen der Wärmespannung auf Halbleiterbaugruppe 10 einschließlich der Leiter 26 wie auch auf Leiterplatte 36 verringert werden. Es versteht sich, daß die Oberflächengüte und die Zusammensetzung von Leiter 26 und die Hafteigenschaften des Einkapselungsmaterials oder der Kapselung 34 und der Vorsprünge 38 zueinander passen müssen, so daß sich Leiter 26 bei einer vorgegebenen Spannung von Vorsprung 38 löst. Es versteht sich des weiteren, daß diese Oberflächengüten und Zusammensetzungen wie auch die Hafteigenschaften verändert werden können.
  • Es ist somit ersichtlich, daß erfindungsgemäß eine verbesserte Halbleiterbaugruppe mit sich von Halterungen lösenden Leitern geschaffen wurde, die die oben aufgeführten Aufgaben und Vorteile erfüllt.

Claims (6)

1. Halbleiterbaugruppe (10), die umfaßt:
eine Halbleitervorrichtung (12);
Einkapselungsmaterial (34), das um die Halbleitervorrichtung (12) herum angeordnet ist; und
eine Vielzahl von Leitern (26) mit ersten Abschnitten (28) innerhalb des Einkapselungsmaterials (34), die elektrisch mit der Halbleitervorrichtung (12) gekoppelt sind, wobei die Vielzahl von Leitern (26) sich weiter aus dem Einkapselungsmaterial (34) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens einige der Vielzahl von Leitern (26) zweite Abschnitte (32) aufweisen, die lösbar an der Außenseite des Einkapselungsmaterials (34) haften, so daß sie sich von dem Einkapselungsmaterial(34) lösen, wenn sie einer vorgegebenen Spannung ausgesetzt sind.
2. Halbleiterbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei:
die Halbleitervorrichtung ein Halbleiterplättchen (12) mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche ist;
ein Schutzrahmen (16) um das Halbleiterplättchen (12) herum angeordnet ist;
ein Leiterband (22) vorhanden ist, das eine Vielzahl von Leitern (26) mit ersten Abschnitten (28) enthält, die elektrisch mit dem Halbleiterplättchen (12) gekoppelt sind, wobei das Leiterband (22) an das Halbleiterplättchen (12) und den Schutzrahmen (16) angehaftet ist;
und wobei das Einkapselungsmaterial (34) um das Halbleiterplättchen (12), den Schutzrahmen (16) und das Leiterband (22) einschließlich der ersten Abschnitte (28) herum angeordnet ist.
3. Baugruppe (10) nach Anspruch 2, wobei der Schutzrahmen (16) ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Halbleiterplättchen (12) aufweist.
4. Halbleiterbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei die Halbleitervorrichtung ein Halbleiterplättchen (12) mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche ist; wobei die Baugruppe des weiteren umfaßt:
einen Spannungsdämpferrahmen (16), der um das Halbleiterplättchen (12) herum angeordnet ist und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der dem des Plättchens im wesentlichen gleich ist; und
ein Leiterband (22), das aus einem Polyiner (24) besteht, wobei die Vielzahl von Leitern (26) darauf angeordnet sind, wobei das Leiterband (22) an dem Halbleiterplättchen (12) und dem Spannungsdämpferrahmen (16) angehaftet ist, so daß sich die Metalleiter (26) von dem Halbleiterplättchen (12) und dem Spannungsdämpferrahmen (16) aus erstrecken;
wobei das Einkapselungsmaterial (34) aus einem Polymer oder einem keramischen Stoff besteht, der um das Halbleiterplättchen (12), den Spannungsdämpferrahmen (16) und das Leiterband (22) einschließlich der ersten Abschnitte (28) herum angeordnet ist.
5. Baugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweiten Abschnitte (32) wenigstens einiger der Metalleiter (26) an Vorsprüngen (38) angehaftet sind, die sich von dem Einkapselungsmaterial (34) aus erstrecken und aus dem gleichen Material bestehen.
6. Baugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die angehafteten zweiten Abschnitte (38) wenigstens einiger der Metalleiter (26) teilweise in dem Einkapselungsmaterial (34) eingebettet sind.
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