DE69127910T2 - Halbleiteranordnung mit einem Träger, Verfahren zu seiner Herstellung, und Verfahren zum Herstellen des Trägers - Google Patents

Halbleiteranordnung mit einem Träger, Verfahren zu seiner Herstellung, und Verfahren zum Herstellen des Trägers

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Träger, welcher mit einer Oberfläche versehen ist, die eine Vertiefung mit Seitenwänden aufweist, auf welchen Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägers erstrecken, sowie mit einem Halbleiterelement, welches in der Vertiefung vorgesehen ist und einen elektrischen Kontakt mit den Leitern auf den Seitenwänden herstellt. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung und ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerstabs, welcher zur Herstellung der Halbleiteranordnung verwendet werden kann.
  • Eine solche Anordnung kann als "für Oberflächenmontage ausgelegtes Bauelement" verwendet werden. Der Träger kann auf einer Leiterplatte befestigt werden, wobei die auf dem Träger vorgesehenen Leiter sodann einen elektrischen Kontakt mit Leitern auf der Leiterplatte herstellen.
  • Das Britische Patent Nr.1597707 offenbart eine Anordnung der in dem einleitenden Absatz erwähnten Art, bei welcher ein Halbleiterelement in einer V- förmigen Vertiefung angebracht ist. Das Halbleiterelement ist auf einer der Wände an einem Leiter befestigt und mit dem Leiter auf der anderen Wand durch einen Anschlußdraht verbunden.
  • Die beschriebene, bekannte Anordnung besitzt den Nachteil, daß getrennte Verfahrensschritte erforderlich sind, um das Halbleiterelement auf dem Träger zu befestigen und den Anschlußdraht vorzusehen. Da die Wände der Vertiefung schräg sind, und da das Halbleiterelement praktisch sehr geringe Abmessungen aufweist, ist es zudem mit Schwierigkeiten verbunden, diese Verfahrensschritte durchzuführen.
  • Es ist unter anderem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den beschriebenen Nachteilen entgegenzuwirken.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung somit dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement mit einer seiner Hauptoberflächen parallel zu einer Seitenwand der Vertiefung gänzlich in der Vertiefung festgeklemmt und angeordnet ist, wodurch ein elektrischer Kontakt mit den Leitern auf den Seitenwänden hergestellt wird, und die Vertiefung mit einem Schutzmaterial gefüllt wird, so daß die Halbleiteranordnung ein für Oberflächenmontage ausgelegtes Bauelement darstellt, wobei sich die Leiter von der Vertiefung aus als Anschlüsse zur Oberflächenmontage erstrecken. Da das Halbleiterelement zwischen den Leitern auf den Wänden festgeklemmt ist, wird erreicht, daß sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem Träger in einem einzigen Verfahrensschritt und auf einfache Weise hergestellt wird. Aufgrund dieser einfachen Art der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Träger und dem Halbleiterelement besteht ebenfalls die Möglichkeit, sehr kleine Halbleiterelemente in einer solchen Halbleiteranordnung zu verwenden.
  • Es ist zu bemerken, daß US 4 670 770 ein Mehrchipmodul (MCM) beschreibt, welches den in dem Oberbegriff von Anspruch 1 angeführten Merkmalen entspricht und ein in einer entsprechenden Vertiefung in einem Halbleitersubstrat vorgesehenes Halbleiterelement mit abgeschrägten Kanten aufweist. Die bekannte Anordnung ist schwierig herzustellen und ist zu verkapseln, um eine praktisch nutzbare Anordnung vorzusehen, d.h. sie ist nicht direkt als eine für Oberflächenmontage ausgelegte Anordnung verwendbar.
  • Es ist weiterhin zu bemerken, daß US 4 922 378 eine Halbleiteranordnung mit einem mit einer Vertiefung versehenen Träger und mit einem mit einem kleinen Randabschnitt in der Vertiefung angeordneten Halbleiterelement offenbart. Es sind jedoch weder Leiter auf den Wänden der Vertiefung vorgesehen noch ist das Halbleiterelement in der Vertiefung festgeklemmt. Darüber hinaus ist die Anordnung nicht als eine für Oberflächenmontage ausgelegte Anordnung verwendbar.
  • Die Halbleiterelemente können in der Vertiefung dadurch festgeklemmt werden, daß der Träger so deformiert wird, daß die Vertiefung aufgebogen wird, die Halbleiterelemente in die Vertiefung eingesetzt werden und der Träger zurückfedern kann. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, den Träger zu erwärmen, wobei sich die Vertiefung durch Erweiterung vergrößert, woraufhin die Halbleiterelemente durch Kontraktion der Vertiefung während des Abkühlens eingeklemmt werden und eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Vorzugsweise ist die Anordnung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung eine konische Form mit einem Querschnitt aufweist, welcher nach unten kleiner wird, wobei das Halbleiterelement in der Vertiefung im Klemmsitz automatisch gehalten wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Halbleiteranordnung lediglich durch Einschieben des Halbleiterelementes in die Vertiefung hergestellt werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Halbleiteranordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Vertiefung einen Winkel von 5 bis 15º einschließen. Ist der Winkel, welchen die Wände der Vertiefung einschließen, kleiner als etwa 5º, stellt sich in der Praxis bei Herstellung des Trägers heraus, daß die Vertiefung infolge von Abweichungen in den Vertiefungsdimensionen zuweilen keine konische Form aufweist. Das Halbleiterelement wird bei einem Winkel, welcher größer als etwa 15º ist, in der Vertiefung nicht ausreichend festgeklemmt.
  • Eine zuverlässigere Verbindung zwischen Halbleiterelement und Träger kann dadurch hergestellt werden, daß einer der Leiter bzw. das Halbleiterelement vor Einsetzen des Halbleiterelementes mit einer Lötschicht versehen, das Halbleiterelement sodann eingesetzt und die so vorgesehene Halbleiteranordnung anschließend erwärmt wird. Auf diese Weise wird zwischen dem Halbleiterelement und dem Leiter eine Lötverbindung hergestellt.
  • Vorzugsweise wird zwischen dem Halbleiterelement und einem der Leiter in der Vertiefung ein verformbarer Kontaktkörper vorgesehen. Von diesem Kontaktkörper können hohe, mechanische Spannungen, welche zwischen dem Träger und dem Halbleiterelement bei Einsetzen und bei Betrieb des Halbleiterelementes auftreten können, absorbiert werden.
  • Als deformierbarer Kontaktkörper können eine durch galvanische Abscheidung vorgesehene Metallschicht oder ein Tropfen eines leitfähigen Haftmittels verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem deformierbaren Kontaktkörper jedoch um einen auf dem Halbleiterelement vorgesehenen Bump-Kontakt. Ein solcher Bump-Kontakt wird durch Drahtkontaktierung vorgesehen. Das heißt, daß ein Draht mit einer Anschlußfläche des Halbleiterelementes verbunden und in der Nähe der Anschlußfläche sodann getrennt wird. Ein solcher Bump-Kontakt, vorzugsweise aus Gold oder Silber, kann in bekannter Weise auf schon vorhandenen Geräten hergestellt werden und kann, wie in der Praxis bewiesen, die Spannungen zufriedenstellend absorbieren.
  • Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung, wie in dem einleitenden Absatz erwähnt. Ein Verfahren dieser Art ist auch aus US-A-4 670 770 bekannt. Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Trägerstab beginnt, welcher eine Oberfläche aufweist, die mit einer kontinuierlichen Vertiefung versehen ist, welche sich entlang dem Stab erstreckt und Seitenwände aufweist, auf welchen elektrische Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägerstabs erstrecken, um Anschlüsse zur Oberflächenmontage vorzusehen, daß anschließend Halbleiterelemente komplett in die Vertiefung im Klemmsitz eingesetzt werden, wobei sich eine der Hauptoberflächen der Halbleiterelemente parallel zu einer Seitenwand der Vertiefung befindet, und daß die Vertiefung mit einem Schutzmaterial gefüllt wird, auf welchem der Trägerstab in eine Anzahl Halbleiterbauelemente unterteilt wird. Der Trägerstab kann auf einfache Weise aus einem keramischen Material, zum Beispiel durch ein Sinterverfahren, aus einem synthetischen Material, zum Beispiel durch ein Spritzgußverfahren, aus einem mit einem Isoliermaterial versehenen Metall, wie zum Beispiel anodisiertem Aluminium, zum Beispiel durch ein Strangpreßverfahren, oder aus Glas, zum Beispiel durch ziehen eines Stabs, hergestellt werden. Ein Halbleiterelement kann auf einem Träger, welcher zur SMD-Montage geeignet ist, auf einfache und kostengünstige Weise unter Anwendung des Verfahrens den Träger kontaktierend befestigt werden. Die Vertiefung wird mit einem Schutzlack gefüllt, um das Halbleiterelement vor atmosphärischen Einflüssen zu schützen.
  • Die Halbleiterelemente werden vor Unterteilen des Trägerstabs angebracht. Dieses hat den Vorteil, daß nicht jeder einzelne Träger, sondern lediglich der Trägerstab zu positionieren und in für diesen Zweck geeigneten Vorrichtungen während des Anbringens der Halbleiterelemente zu befestigen ist.
  • Vorzugsweise wird die Vertiefung so ausgebildet, daß sie eine konische Form mit einem Querschnitt aufweist, welcher in Abwärtsrichtung, dort wo die Halbleiterelemente in der Vertiefung durch Einschieben derselben in diese im Klemmsitz vorgesehen sind, kleiner wird. Dabei sind die Dimensionen der Vertiefung so vorgesehen, daß ein Halbleiterelement einen Druckkontakt in dem konischen Abschnitt der Vertiefung erreicht und somit eine elektrische Verbindung herstellt. Auf diese Weise können die Halbleiterelemente in der Vertiefung durch einfaches Einschieben in dieselbe unter Herstellung eines Kontaktes befestigt werden.
  • Vorzugsweise wird vor Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefung eine Lötschicht auf den Leitern bzw. auf den Halbleiterelementen vorgesehen, während nach Einsetzen der Halbleiterelemente der Trägerstab mit den Halbleiterelementen erwärmt wird. Wird dabei eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Lötschicht erreicht, verläuft die Lötschicht, und es entsteht eine Lötverbindung. Bleibt die Temperatur weiterhin unterhalb des Schmelzpunktes der Lötschicht, wird eine Thermokompressionsverbindung hergestellt. Eine solche, sicherere Verbindung wird somit auf sehr einfache Weise realisiert.
  • Vorzugsweise werden vor Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefung verformbare Kontaktkörper auf den Halbleiterelementen vorgesehen. Der Kontaktkörper kann sodann auf einfache Weise vorgesehen werden, da die Oberfläche des Halbleiterelementes ohne weiteres zugänglich ist.
  • Vorzugsweise werden die Kontaktkörper auf den Halbleiterelementen vorgesehen, wobei letztere sich noch auf einer Halbleiterscheibe befinden, woraufhin die Scheibe in einzelne Halbleiterelemente unterteilt wird, welche in die Vertiefung eingesetzt werden. Befinden sich die Halbleiterelemente noch auf der Scheibe, kann auf jedem Halbleiterelement ein Kontaktkörper auf einfache Weise mit Hilfe normaler Maschinen vorgesehen werden, da die Halbleiterelemente auf der Scheibe feste, genau abgegrenzte Positionen einnehmen.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerstabs, wie in Anspruch 13 definiert. Die Seitenwände der Vertiefung des Trägerstabs können mit Leitern in einer bestimmten Struktur vorgesehen werden, so daß auch Halbleiterelemente mit mehr als zwei Kontakten, wie zum Beispiel Transistoren und ICs, durch Anordnung mehrerer Leiter auf einer Wand angeschlossen werden können. Die Leiter können auf der Hauptoberfläche des Trägerstabs auf einfache Weise in der folgenden Sequenz vorgesehen werden:
  • - stromlose Nukleierung des Trägerstabs mit einem Metall;
  • - lokales Entfernen dieses Metalles bzw. lokale Nichtleitendmachung;
  • - elektrochemisches Eindicken des verbleibenden Metalles.
  • Präziser gesagt, das Metall wird mit Hilfe eines Lasers oder mittels UV-Strahlung lokal entfernt bzw. nichtleitend gemacht.
  • Alternativ kann das Metall mit Hilfe eines Lasers auch lokal vorgesehen und elektrochemisch eingedickt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 - eine Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung;
  • Fig. 2 - einen Querschnitt der Anordnung von Fig. 1;
  • Fig. 3 - ein alternatives Ausführungsbeispiel der Halbleiteranordnung von Fig. 1;
  • Fig. 4 - die Halbleiteranordnung von Fig. 3 mit einem Transistor als Halbleiterelement;
  • Fig. 5 - eine schematische Darstellung eines Schrittes des Herstellungsverfahrens der Anordnung gemäß Fig. 1.
  • Bei den Figuren handelt es sich um rein schematische, nicht jedoch maßstabsgetreue Darstellungen. Identische oder ähnliche Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung. Diese Anordnung sowie die unten noch zu beschreibenden Anordnungen eignen sich typischerweise zur Oberflächenmontage; sie werden häufig als ein "für Oberflächenmontage ausgelegtes Bauelement" bzw. SMD bezeichnet. Fig. 1 zeigt eine Halbleiteranordnung mit einem Träger 1, welcher mit einer kontinuierlichen Vertiefung 2 versehen ist, die Wände 3 und 4 aufweist, auf welchen Metalleiter 6 und 7 angeordnet sind, welche sich auf dem Träger erstrecken, sowie mit einem Halbleiterelement, welches in der Vertiefung vorgesehen ist und einen elektrischen Kontakt mit den Leitern auf den Wänden herstellt. Die Wände 3 und 4 der Vertiefung schließen einen Winkel von etwa 10º ein. Die Leiter 6 und 7 erstrecken sich von der Vertiefüng 2 über eine Oberseite 5 bis zu einer Seitenfläche 8 des Trägers und möglicherweise weiter bis zu einer Unterseite 10. Die Leiter 6 und 7 können einen elektrischen Kontakt mit Leitern auf einer Leiterplatte herstellen. In der Vertiefung 2 ist ein Halbleiterelement 11 vorgesehen, bei welchem es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Halbleiterdiode handelt. Das Halbleiterelement ist in der Vertiefung 2 festgeklemmt, wodurch ein elektrischer Kontakt mit Leitern 6 und 7 auf den Wänden 3 und 4 hergestellt wird. Somit ist sowohl ein mechanischer als auch ein elektrischer Kontakt hergestellt worden. Es ist folglich nicht erforderlich, zur Herstellung des mechanischen und elektrischen Kontaktes in einem Verfahren zur Herstellung der Anordnung gemäß der Erfindung getrennte Verfahrensschritte vorzunehmen. Erfindungsgemaß wird die Vertiefung 2 nach Einsetzen des Halbleiterelementes 11 mit einem Schutzlack 13, zum Beispiel einem in flüssigem Zustand angewandten Epoxidharz, gefüllt. Auch besteht die Möglichkeit, als Alternative zu dem Schutzlack über dem Halbleiterelement ein Glas vorzusehen.
  • Der Träger 1 wird aus einem keramischen Material, einem synthetischen Material, einem mit einem Isoliermaterial versehenen Metall oder einem Glas gebildet.
  • Das Halbleiterelement 11 kann dadurch automatisch in einen Klemmsitz versetzt werden, daß das Element in die Vertiefung 2 eingeschoben wird. Die Vertiefung 2 weist eine konische Form mit einem Querschnitt auf, welcher nach unten kleiner wird, so daß das Halbleiterelement automatisch vorgesehen und im Klemmsitz eingesetzt werden kann. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Trägers 1. Die Wände 3 und 4 der Vertiefung 2 schließen vorzugsweise einen Winkel 15 von 5 bis 15º ein. Ist der Winkel 15 kleiner als etwa 5º, hat sich bei Herstellung des Trägers in der Praxis herausgestellt, daß die Vertiefung infolge von Abweichungen in den Vertiefungsdimensionen zuweilen keine konische Form aufweist. Im Falle ein Winkel größer als etwa 15º ist, kann das Halbleiterelement in der Vertiefung nicht sicher festgeklemmt werden. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Wände 3 und 4 einen Winkel von etwa 10º einschließen, während beide Wände mit der Oberseite 5 einen Winkel von etwa 95º einschließen. Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, in welchem Wand 3 im wesentlichen senkrecht zu der Oberseite vorgesehen ist und Wand 4 mit der Oberseite 5 einen Winkel von etwa 100º einschließt.
  • Eine sicherere Verbindung zwischen Halbleiterelement 11 und Träger 1 kann dadurch erreicht werden, daß die Leiter 6 und 7 sowie das Halbleiterelement 11 vor Einsetzen des Halbleiterelementes 11 mit Lötschichten 66, 77 bzw. 116 (s. Fig. 2), zum Beispiel aus einer normalen Blei-Zinn-Legierung, versehen werden, das Halbleiterelement sodann eingesetzt und die so hergestellte Halbleiteranordnung erwärmt wird.
  • Auf diese Weise wird eine Lötverbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem Leiter hergestellt. Zu erwähnen ist, daß die Lötschicht zwar auf den Leitern 6 und 7 sowie auf dem Halbleiterelement 11 aufgebracht wird, eine sicherere Verbindung jedoch ebenfalls bereits dann erhalten wird, wenn diese Lötschicht lediglich auf einem der Leiter oder lediglich auf dem Halbleiterelement vorgesehen wird.
  • Es wird zwischen dem Halbleiterelement und einem der Leiter in der Vertiefung ein deformierbarer Kontaktkörper 12 verwendet, um zu verhindern, daß bei Positionieren des Halbleiterelementes und bei Betrieb hohe, mechanische Spannungen auftreten. Vorzugsweise handelt es sich bei einem solchen Kontaktkörper um einen auf dem Halbleiterelement durch Drahtbonden vorgesehenen Bump-Kontakt, d.h. ein Draht wird auf eine Anschlußfläche des Halbleiterelementes geklebt und anschließend in unmittelbarer Nähe der Anschlußfläche abgetrennt. Ein solcher Bump-Kontakt, vorzugsweise aus Gold oder Silber, kann in bekannter Weise auf vorhandenen Maschinen hergestellt werden und, wie sich in der Praxis erwiesen hat, die erwähnten Spannungen zufriedenstellend absorbieren.
  • Die Halbleiteranordnung kann sowohl mit ihrer unteren Seite 10 als auch mit ihrer oberen Seite 5 an eine Leiterplatte angeschlossen werden. Vorzugsweise wird die Vertiefung in einer kontinuierlichen Aussparung 14 in dem Träger (s. Fig. 1 und 2) vorgesehen. Eine solche Aussparung kann zum Halten eines Tropfens eines Haftmittels (nicht dargestellt) verwendet werden. Die Halbleiteranordnung kann sodann mit ihrer Oberseite 5 mit Hilfe dieses Haftmitteltropfens an einer Leiterplatte fixiert werden, bevor die Halbleiteranordnung durch Löten befestigt wird. Die Aussparung 14 stellt sicher, daß die Oberseite 5 der Halbleiteranordnung trotz des Haftmitteltropfens gut mit einer Oberfläche der Leiterplatte verschmilzt, so daß eine korrekte Lötverbindung zwischen auf der Oberseite 5 vorgesehenen Leitern und den Seitenflächen 8 der Halbleiteranordnung und auf der Leiterplatte hergestellt werden kann.
  • Fig. 1 zeigt eine eine Diode aufweisende Halbleiteranordnung. Der Träger kann, wie in Fig. 4 dargestellt, zum Beispiel ebenfalls für einen Transistor oder IC verwendet werden. Bei dem Kontakt auf einer Rückseite des Halbleiterelementes kann es sich dann um den Kollektorkontakt handeln, welcher mit Leiter 6 verbunden ist. Auf einer Vorderseite des Halbleiterelementes können dann zum Beispiel zwei Bump- Kontakte 112 und 212 aus Gold vorgesehen werden, wobei es sich um den Basiskontakt und den Emitterkontkkt handelt, welche mit den voneinander getrennten Leitern 17 und 27 verbunden werden.
  • Die Abmessungen der gemäß der Erfindung hergestellten Halbleiteranordnungen können sehr gering sein; die Abmessungen der Träger für Dioden und Transistoren betragen 2 mm x 1,25 mm x 1,2 mm (bekannt als 0805 in der Oberflächenmontagetechnik) oder 1,5 mm x 0,75 mm x 0,8 mm (bekannt als 0603).
  • Die beschriebene Halbleiteranordnung kann auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Fig. 5 zeigt einen Schritt in dem Herstellungsverfahren. Das Verfahren beginnt mit einem Trägerstab 51, welcher mit einer kontinuierlichen Vertiefung 52 versehen ist, welche Wände 53 und 54 aufweist, auf welchen elektrische Leiter 56 und 57 vorgesehen sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägerstabs 51 erstrecken. Der Trägerstab ist mit einer kontinuierlichen Aussparung 64 versehen. Der Trägerstab kann aus einem keramischen Material, wie z.B. Siliciumcarbid, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxid, hergestellt werden. Ein solcher Trägerstab wird zum Beispiel in einem Sinterverfahren hergestellt. Ein Trägerstab aus einem thermoplastischen, synthetischen Material wird in bekannter Weise, zum Beispiel durch Spritzgußverfahren oder Strangpressen, erhalten. Seine Form ist sodann an die angewandte Technik, zum Beispiel Strangpressen, anzupassen. Dieses ist bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall; der Trägerstab 51 wird als normaler Körper hergestellt, die kontinuierliche Vertiefung 2 und die kontinuierliche Aussparung 64 erstrecken sich in Extrusionsrichtung. Hierfür geeignete Materialien sind zum Beispiel Polyethersulfon (PES) oder Polyetherimid (PEI). Die sogenannten Flüssigkristallpolymeren sind ebenfalls geeignet. Der Trägerstab kann ebenfalls aus Glas bestehen. Ein solcher Trägerstab kann zum Beispiel durch Ziehen oder andere in der Glastechnik bekannte Methoden erhalten werden. In der Vertiefung kann eine Anzahl Halbleiterelemente 11 vorgesehen werden. Diese Halbleiterelemente werden in der Vertiefung nebeneinander im Klemmsitz eingesetzt. Die Elemente 11 gelangen dadurch in Druckkontakt mit den Leitern 56 und 57 auf den Wänden 53 und 54 des Trägerstabs 51. Die Halbleiterelemente werden, wie in Fig. 5 teilweise dargestellt, mit einem Schutzlack 63 versehen, woraufhin der Trägerstab 51 entlang den unterbrochenen Linien 65, zum Beispiel durch Sägen oder Brechen, in mehrere Halbleiterelemente unterteilt wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, Halbleiteranordnungen, welche aus einem mit einem Halbleiterelement versehenen Träger bestehen, aber auch Halbleiteranordnungen, welche aus einem mit mehreren Halbleiterelementen versehenen Träger bestehen, herzustellen. Bei letzteren Halbleiteranordnungen werden die Leiter 56 und 57 normalerweise in mehrere, die einzelnen Halbleiterelemente verbindenden Leiterbahnen unterteilt.
  • Die Halbleiterelemente können auf verschiedene Weisen vorgesehen werden. Das Halbleiterelement wird unter Spannung in der Vertiefung vorgesehen und eine elektrische Verbindung dadurch hergestellt, daß der Trägerstab 51 so deformiert wird, daß die Vertiefung 52 geringfügig aufgebogen wird, woraufhin die Halbleiterelemente 11 eingesetzt werden und der Trägerkörper zurückfedern kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Trägerstab 512 zu erwärmen, zum Beispiel auf etwa 250º C, so daß sich dieser weitet, woraufhin die Halbleiterelemente vorgesehen werden, so daß diese in der Vertiefung nach Abkühlen festgeklemmt sind. Vorzugsweise wird der Trägerstab mit einer konischen Vertiefung versehen, deren Querschnitt sich in Abwärtsrichtung verringert und in welcher die Halbleiterelemente automatisch im Klemmsitz vorgesehen werden können (s. Fig. 2 und 5).
  • Vorzugsweise wird eine Lötschicht einer normalen Blein-Zinn-Legierung vor Einsetzen der Halbleiterelemente in der Vertiefung auf den Leitern 56, 57 sowie auf den Halbleiterelementen 11 vorgesehen, welche zum Zwecke einer deutlicheren Darstellung (diese Lötschichten sind identisch mit den in Fig. 2 gezeigten Lötschichten 66, 67 und 116) aus Fig. 5 nicht ersichtlich ist. Nach Vorsehen der Halbleiterelemente wird der die Halbleiterelemente aufweisende Trägerstab erwärmt. Wird dabei eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Lötschicht erreicht, verläuft die Lötschicht, und es entsteht eine Lötverbindung. Bleibt die Temperatur unterhalb dem Schmelzpunkt der Lötschicht, wird eine Thermokompressionsverbindung hergestellt. Somit wird auf sehr einfache Weise eine sicherere Verbindung, wie beschrieben, realisiert.
  • Vorzugsweise wird vor Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefung auf dem Halbleiterelement 11 ein deformierbarer Kontaktkörper 12 vorgesehen. Dieser kann die bei Einsetzen des Halbleiterelementes und bei Betrieb der Halbleiteranordnung auftretenden, hohen Spannungen absorbieren. Die Kontaktkörper 12 werden vorzugsweise auf den Halbleiterelementen 11 vorgesehen, während diese Halbleiterelemente sich noch auf einer Halbleiterscheibe befinden. Dieses kann zum Beispiel durch elektrochemisches Aufbringen einer Metallschicht, Eindicken derselben und Ätzung dieser in eine Struktur oder durch Aufbringen eines Tropfens eines leitenden Haftmittels erfolgen. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Bump-Kontakt durch Drahtbonden mit Hilfe einer konventionellen Drahtbondmaschine vorgesehen, wobei ein kleiner Draht auf eine Anschlußfläche der Halbleiterelemente geklebt wird, welcher anschließend in unmittelbarer Nähe der Anschlußfläche abgetrennt wird. Die Halbleiterscheibe wird soddan mittels konventioneller Verfahrenstechniken, wie z.B. Sägen, in einzelne Halbleiterelemente 11 unterteilt, wobei jedes dieser Halbleiterelemente mit einem Bump- Kontakt 12 versehen ist.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerstabs 51, welcher zur Aufnahme von Halbleiterelementen 11 geeignet und mit einer kontinuierlichen Vertiefung 52 versehen ist, welche Wände 53 und 54 aufweist, auf denen Leiter 56 und 57 angeordnet sind, welche sich auf dem Trägerstab 51 erstrecken. Die Leiter gemäß der Erfindung werden auf dem Trägerstab in der folgenden Sequenz vorgesehen:
  • - stromlose Nukleierung des Trägerstabs mit einem Metall, zum Beispiel stromlose Nukleierung eines durch Sintern oder Spritzguß mit einem Metall, wie z.B. Nickel, Palladium oder Silber, in einer Stärke von etwa 0,1 µm, vorgesehenen Trägerstabs;
  • - lokales Entfernen dieses Metalles bzw. Nichtleitendmachung des gesamten Auftrags, zum Beispiel durch Behandlung mit einem Laser oder mit UV-Strahlung, wobei die Leiterstruktur gebildet wird;
  • - elektrochemisches Eindicken des verbleibenden Metalles, zum Beispiel durch die Verwendung von Nickel, Silber oder Kupfer in einer Starke von z.B. 10 µm. Wenn gewünscht, kann darüber eine normale Blei-Zinn-Schicht aufgebracht werden, welche das Löten erleichtert.
  • Als Alternative zur Nukleierung des Trägerstabs mit einem Metall und lokalen Entfernung bzw. Nichdeitendmachung des Metalles kann der Trägerstab ebenfalls in einer geeigneten Lösung des Metalles einer lokalen Nukleierung mit Hilfe eines Lasers in bekannter Weise unterworfen werden.
  • Wird die untere Seite 59 des Trägers zur Montage des Trägers auf einer Leiterplatte verwendet, so kann sich das Metall, wenn gewünscht, in dem mittleren Abschnitt zur unteren Seite des Trägerstabs hin erstrecken. Nach Herstellung kann dort eine Vertiefung 60 mit einer Tiefe von z.B. 50 µm gefräst werden. Sodann wird die Verbindung zwischen den Leitern dort unterbrochen, und es kann eine vorteilhaftere Verbindung mit der Leiterplatte durch Benutzung der Vertiefung unter Verwendung eines Tropfens eines Haftmittels (nicht dargestellt) in der Vertiefung 60 hergestellt werden.
  • Es versteht sich von selbst, daß die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele darstellen sollen und verschiedene Variationen im Schutzumfang der Erfindung, wie durch die Patentansprüche defmiert, möglich sind.

Claims (14)

1. Halbleiteranordnung mit einem Träger, welcher mit einer Oberfläche versehen ist, die eine Vertiefung mit Seitenwänden aufweist, auf welchen Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägers erstrecken, sowie mit einem Halbleiterelement, welches in der Vertiefung vorgesehen ist und einen elektrischen Kontakt mit den Leitern auf den Seitenwänden herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement mit einer seiner Hauptoberflächen parallel zu einer Seitenwand der Vertiefung gänzlich in der Vertiefung festgeklemmt und angeordnet ist, wodurch ein elektrischer Kontakt mit den Leitern auf den Seitenwänden hergestellt wird, und die Vertiefung mit einem Schutzmaterial gefüllt wird, so daß die Halbleiteranordnung ein für Oberflächenmontage ausgelegtes Bauelement darstellt, wobei sich die Leiter von der Vertiefung aus als Anschlüsse zur Oberflächenmontage erstrecken.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung eine konische Form mit einem Querschnitt aufweist, welcher sich in Abwärtsrichtung verringert, wobei das Halbleiterelement in der Vertiefung automatisch im Klemmsitz gehalten wird.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Vertiefung einen Winkel von 5 bis 15º einschließen.
4. Halbleiteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischem dem Halbleiterelement und einem der Leiter eine Lötverbindung vorgesehen wird.
5. Halbleiteranordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein deformierbarer Kontaktkörper zwischen dem Halbleiterelement und einem der Leiter vorgesehen wird.
6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem deformierbaren Kontaktkörper um einen auf dem Halbleiterelement vorgesehenen Bump-Kontakt handelt.
7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bump-Kontakt aus Gold oder Silber besteht.
8. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenmontierten Halbleiteranordnung mit einem Träger, welcher eine Oberfläche aufweist, die mit einer Vertiefung versehen ist, welche Seitenwände aufweist, auf denen Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägers erstrecken, sowie mit einem Halbleiterelement, welches in der Vertiefung angeordnet ist und einen elektrischen Kontakt mit den Leitern auf den Seitenwänden herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mit einem Trägerstab beginnt, welcher eine Oberfläche aufweist, die mit einer kontinuierlichen Vertiefung versehen ist, welche sich entlang dem Stab erstreckt und Seitenwände aufweist, auf welchen elektrische Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Oberfläche des Trägerstabs erstrecken, um Anschlüsse zur Oberflächenmontage vorzusehen, daß anschließend Halbleiterelemente komplett in die Vertiefung im Klemmsitz eingesetzt werden, wobei sich eine der Hauptoberflächen der Halbleiterelemente parallel zu einer Seitenwand der Vertiefung befindet, und daß die Vertiefung mit einem Schutzmaterial gefüllt wird, auf welchem der Trägerstab in eine Anzahl Halbleiterbauelemente unterteilt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung so ausgebildet ist, daß sie eine konische Form mit einem Querschnitt aufweist, welcher in Abwärtsrichtung kleiner wird, und daß die Halbleiterelemente in der Vertiefung durch Einschieben derselben in die Vertiefung im Klemmsitz vorgesehen sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefung eine Lötschicht auf den Leitern oder auf den Halbleiterelementen vorgesehen wird, während nach Einsetzen der Halbleiterelemente der Trägerstab mit Halbleiterelementen erwärmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einsetzen der Halbleiterelemente in die Vertiefung deformierbare Kontaktkörper auf den Halbleiterelementen vorgesehen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkörper auf den Halbleiterelementen vorgesehen werden, während sich letztere noch auf einer Halbleiterscheibe befinden, woraufhin die Scheibe in einzelne Halbleiterelemente, welche in die Vertiefung eingesetzt werden, unterteilt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Trägerstabs mit einer Hauptoberfläche, welche mit einer Vertiefung versehen ist, die groß genug ist, um darin gänzlich Halbleiterelemente festzuklemmen und anzuordnen, und welche Seitenwände aufweist, auf denen Leiter angeordnet sind, welche sich auf der Hauptoberfläche des Trägerstabs erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter auf dem Trägerstab in der folgenden Sequenz ausgebildet werden, um Anschlüsse zur Oberflächenmontage vorzusehen:
- stromlose Nukleierung des Trägerstabs mit einem Metall;
- lokales Entfernen dieses Metalles bzw. lokale Nichtleitendmachung;
- elektrochemisches Eindicken des verbleibenden Metalles.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall in der gesamten Stärke des Auftrags entfernt bzw. mit Hilfe eines Lasers oder UV- Strahlung nichtleitend gemacht wird.
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