DE69226788T2 - Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung für Halbleiterchippackungen - Google Patents

Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung für Halbleiterchippackungen

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung (elektrostatische Entladung wird im folgenden als 'ESD' bezeichnet) für verschiedene Halbleiterchippackungen (diese werden im folgenden als 'SCP' bezeichnet) jener Bauart, bei der eine Vielzahl von Kontaktstiften vorgesehen ist, die entweder (a) kontinuierlich kurzgeschlossen sind und dann nach Einstecken der Kontaktstifte in komplementäre Fassungen automatisch geöffnet werden, oder (b) kontinuierlich kurzgeschlossen sind, bis die ESD-Schutzvorrichtung körperlich von der SCP entfernt wird.
  • Bei einer Vielzahl von Kontaktstiften einer SCP, die in eine entsprechende Vielzahl von Fassungen eines Verbinders einpassen, im typischen Fall in einer gedruckten Schaltung, ist es häufig notwendig, die Kontaktstifte der SCP kurzzuschließen, bis sie in die komplementären Fassungen des Verbinders eingesetzt sind, um die Halbleiterschaltung gegen ESD zu schützen. Die gegenwärtig verwendeten ESD- Schutzvorrichtungen bestehen primär darin, die ESD der SCP in elektrisch leitfähige Streifen, Pellets, Kästen und Plastikrohre zu packen, die einen wirksamen ESD-Schutz gewährleisten, bis der Benutzer die Kontaktstifte der SCP in die komplementären Fassungen des Verbinders einsteckt. Dabei muß der Benutzer jedoch diese ESD-Packung von der SCP entfernen, wodurch die SCP gegenüber ESD gefährdet wird, wenn die Kontaktstifte über den Fassungen positioniert und in diese eingesteckt werden. Wenn der Benutzer die Kontaktstifte der SCP in die Fassungen einsteckt, können demgemäß die Halbleiterchips innerhalb der SCPs durch ESD zerstört werden, und sie müßten dann ersetzt werden. Außerdem sind gewisse Typen von SCPs als Steckvorrichtungen ausgebildet, die Kontaktstifte besitzen, die wiederholt in die Fassungen eingesteckt und dann wieder entfernt werden müssen. Dies gilt vor allem für EPROMs, UVPROMs und DRAMs. Diese Typen von SCPs erfordern einen ESD-Schutz während des wiederholten Einsteckens in die Fassung und beim Entfernen aus den Fassungen. Insbesondere benötigen die Kontaktstifte dieser SCPs einen ESD-Schutz von jenem Moment an, in dem ihre Kontaktstifte aus den Fassungen herausgezogen sind, bis die Kontaktstifte wieder in diese Fassungen eingesteckt werden. Infolgedessen besteht in der Halbleiterchippackungsindustrie immer noch die Notwendigkeit einer wirksamen ESD-Schutzvorrichtung, und nicht nur für einen ESD- Packungsschutz, der den Halbleiterchip wirksam gegen ESD schützt, bis die Kontaktstifte der SCP in die Fassung des Verbinders eingesteckt sind, und es besteht ein Bedarf an einem Schutz des Halbleiterchips gegen ESD immer dann wieder, wenn die Kontaktstifte aus ihren jeweiligen Fassungen herausgezogen werden.
  • Die DE-OS-23 48 630 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für Schutzvorrichtungen gegen Beschädigungen infolge elektrostatischer Ladungen durch Kurzschluß der Kontaktstifte mit einzelnen elektrisch leitenden Gliedern.
  • Die JP-A-59-13 353 beschreibt einen ringförmigen Leiter, der über einer Packung gleitbar ist, um die elektrische Verbindung aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung in Kombination mit einer Halbleiterchippackung jener Bauart geschaffen, bei der eine obere Oberfläche und eine gegenüberliegende Oberfläche und zwei Interface-Flächen zwischen der oberen und der unteren Oberfläche vorgesehen sind und jede Interface-Fläche mehrere Kontaktstifte aufweist, die im wesentlichen parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei jeder Kontaktstift einen Abschnitt besitzt, der von der Interface-Fläche nach außen vorsteht und an seinem distalen Ende nach unten derart abgebogen ist, daß er sich über die un tere Oberfläche hinaus erstreckt, und diese Schutzvorrichtung weist folgende Teile auf:
  • a) einen Basisteil mit einer ebenen Oberfläche, die über der oberen Oberfläche der Halbleiterchippackung zu liegen kommt und daran befestigt ist, und
  • b) mehrere Kurzschlußarme, die integral mit dem Basisteil hergestellt sind und sich hiervon nach außen erstrecken im Abstand relativ zueinander, wobei jeder Kurzschlußarm elektrisch einen Kontaktstift kontaktiert, um einen Kurzschluß zwischen der Vielzahl der Kontaktstifte über die Kurzschlußarme und den Basisteil herzustellen, wobei jeder Kurzschlußarm wenigstens einen ersten Abschnitt integral mit dem Basisteil aufweist, der sich nach außen und dann nach unten erstreckt, um einen quer verlaufenden Randabschnitt an seinem distalen Ende zu bilden, wobei der Randabschnitt in Kontaktberührung mit einem entsprechenden Kontaktstift gelangt,
  • wobei die Schutzvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß Schlitze gewählte Kurzschlußarme derart gabeln, daß zwei seitliche Randabschnitte eines gewählten Kurzschlußarms voneinander getrennt werden, wodurch jeder benachbarte quer verlaufende Randabschnitt die Möglichkeit erhält, sich unabhängig von dem anderen Randabschnitt zu bewegen, so daß unabhängig der erste Teil des Kontaktstiftes kontaktiert wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Kleber vorgesehen, um den Basisteil auf dem Halbleiterchippack festzulegen.
  • Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel erstrecken sich Endabschnitte von gegenüberliegenden Enden des Basisteils, die integral hiermit hergestellt sind, wobei jedes Ende einen Clip definiert, der lösbar an der oberen und der unteren Oberfläche des Halbleiterchippacks derart festlegbar ist, daß der Basisteil sicher auf dem Halbleiterchippack festgelegt ist.
  • Die vorliegende Erfindung schafft demgemäß eine ESD-Schutzvorrichtung zur Benutzung auf einer SCP, die in einfacher, ökonomischer und wirksamer Weise arbeitet, um automatisch mehrere Kontaktstifte kurzzuschließen, während die SCP aus einem Verbinder herausgehoben wird.
  • Die Erfindung schafft eine ESD-Schutzvorrichtung zur Benutzung in einer SCP, die automatisch mehrere Kontaktstifte kurzschließt, bis die ESD-Schutzvorrichtung körperlich von der SCP entfernt wird.
  • Die SCPs sind von jener Bauart, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und zwischen der oberen und unteren Oberfläche mehrere Interface-Oberflächen besitzen, die jeweils mehrere, im wesentlichen parallele und im gleichen Abstand zueinander angeordnete Kontaktstifte aufweisen. Jeder Kontaktstift umfaßt einen ersten Abschnitt, der von der Interface-Oberfläche nach außen vorsteht, einen zweiten Abschnitt, der im wesentlichen die gleiche Breite wie der erste Abschnitt besitzt und sich nach unten erstreckt, einen abgebogenen Abschnitt, der die ersten und zweiten Abschnitte verbindet, einen dritten Abschnitt, der sich nach seinem distalen Ende nach unten erstreckt, und einen Interface-Abschnitt, der die zweiten und dritten Abschnitte verbindet.
  • Die ESD-Schutzvorrichtung weist einen Basisteil auf, der über die obere Oberfläche der SCP gefügt und an dieser befestigt wird, und außerdem besitzt die Schutzvorrichtung eine Mehrzahl von Kurzschlußarmen, die integral mit dem Basisteil hergestellt sind. Diese Vielzahl von Kurzschlußarmen erstreckt sich von dem Basisabschnitt im Abstand zueinander nach außen, und jeder Kurzschlußarm besitzt einen ersten Abschnitt, der integral mit dem Basisteil hergestellt ist und sich nach außen und dann vom Basisteil nach unten erstreckt, um wenigstens einen quer verlaufenden Randabschnitt zu bilden, der in Kontaktberührung mit dem ersten Abschnitt wenigstens eines Kontaktstiftes überführbar ist. Jeder Kurzschlußarm besitzt außerdem Mittel, um elastisch den jeweiligen Kurzschlußarm derart vorzuspannen, daß die quer verlaufenden Randabschnitte benachbarter Paare von Kurzschlußarmen gegen den ersten Abschnitt jeweils eines Kontaktstiftes gedrückt werden, wodurch eine elektrische Verbindung dazwischen zustande kommt.
  • Es werden gegabelte Kurzschlußarme benutzt, bei denen Schlitze körperlich benachbarte quer verlaufende Randabschnitte voneinander trennen, und diese Schlitze verleihen den benachbarten quer verlaufenden Randabschnitten die Fähigkeit, sich unabhängig voneinander so zu bewegen, daß sie unabhängig den ersten Abschnitt ihres jeweiligen Kontaktstiftes berühren. Es können zwei Clips auf den Enden des Basisteils vorgesehen sein, oder ein Kleber kann diese ESD-Schutzvorrichtung sicher auf der SCP festlegen. Vorzugsweise ist eine Versteifungsrippe integral mit dem Basisteil hergestellt, die den Basisteil versteift, wobei Zuglaschen an den Enden der Versteifungsrippe vorgesehen sind, um die ESD-Schutzvorrichtung schnell und einfach von der SCP zu entfernen.
  • Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1A eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung, die über einer SCP angeordnet ist,
  • Fig. 1B eine perspektivische Ansicht der ESD-Schutzvorrichtung gemäß Fig. 1A, welche an der oberen Oberfläche der SCP gemäß Fig. 1A festgelegt ist.
  • Nunmehr wird auf die Fig. 1A und 1B Bezug genommen. Hier ist allgemein eine SCP-ESD-Schutzvorrichtungskombination dargestellt, die aus einer ESD-Schutzvorrichtung 182 und einer SCP 12' besteht. Die SCP 12' kann in einem Ausführungsbeispiel eine obere Oberfläche 14', eine untere Oberfläche 16' und zwischen der oberen und unteren Oberfläche zwei Interface-Oberflächen 18' und 20' aufweisen. Mehrere Kontaktstifte 22' bzw. 24' sind in jeder Interface-Oberfläche 18' bzw. 20' angeordnet, und zwar im wesentlichen parallel zueinander und im Abstand zueinander. Jeder Kontaktstift 22', 24' weist ferner einen ersten Abschnitt 26' auf, der nach außen von der entsprechenden Interface-Oberfläche 18', 20' vorsteht, und einen zweiten Abschnitt 28', der im wesentlichen gleich breit ist wie der erste Abschnitt 26' und sich nach unten erstreckt. Ein Abbiegeabschnitt 30' verbindet den ersten Abschnitt 26' und den zweiten Abschnitt 28'. Ein dritter Abschnitt 32', der schmaler ist als der erste Abschnitt 26' erstreckt sich nach unten nach seinem distalen Ende 34', und ein Übergangsabschnitt 36' verbindet den zweiten Abschnitt 28' mit dem dritten Abschnitt 32'. Es ist klar, daß die SCP 12' entweder ein VSLI-, ein LSI- oder ein MSI-Halbleiterchip oder -Halbleiterchips enthalten kann.
  • Die Vielzahl der Kontaktstifte 22', 24' dient dazu, eine körperliche und elektrische Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Verbinder herzustellen, im typischen Fall mit einer gedruckten Schaltung, die eine im wesentlichen ebene Oberfläche auf einer bestimmten Seite aufweist. Der Verbinder weist eine Vielzahl langgestreckter Fassungen auf, die sich von der ebenen Oberfläche im wesentlichen parallel zueinander im Abstand und gegeneinander isoliert nach innen erstrecken, und zwar komplementär zu den Kontaktstiften 22', 24', so daß der dritte Abschnitt 32' der Kontaktstifte 22', 24' leicht in die jeweilige Fassung eingesteckt werden kann.
  • Um zu gewährleisten, daß die Kontaktstifte 22', 24' kurzgeschlossen bleiben, bis sie in den komplementären Fassungen eingesteckt sind, ist die ESD-Schutzvorrichtung 182 vorgesehen.
  • Die ESD-Schutzvorrichtung 182 weist einen Basisteil 184 auf, der auf der oberen Oberfläche 14' der SCP 12' festgelegt wird, und der Basisteil besitzt mehrere Kurzschlußarme 186, die einstückig mit dem Basisteil 184 hergestellt sind. Zwei Clips 188, 190 sind an den Enden des Basisabschnitts 184 der ESD-Schutzvorrichtung 182 angebracht, die die obere Oberfläche 14' und die untere Oberfläche 16' der SCP 12' erfassen und den Basisteil 184 der ESD-Schutzvorrichtung 182 auf der oberen Oberfläche 14' der SCP 12' festklemmen. Statt dessen könnte ein (nicht dargestelltes) Klebemittel entweder auf dem Basisteil 184 oder der oberen Oberfläche 14' der SCP 12' vorgesehen werden, um die ESD- Schutzvorrichtung 182 auf der SCP 12' festzulegen. Außerdem ist eine Versteifungsrippe 192 integral mit dem Basisteil 184 ausgebildet, die den Basisteil 184 derart versteift, daß eine seitliche Bewegung des Basisteils 184 verhindert wird. Auslegerartige Endabschnitte der Versteifungsrippe 192 stehen über die entsprechenden Endabschnitte des Basisteils 184 vor und bilden zwei Zuglaschen 194, 196, die eine schnelle und einfache Abnahme der ESD-Schutzvorrichtung 182 von der SCP 12' gewährleisten.
  • Die Kurzschlußarme 186 erstrecken sich vom Basisteil 184 im Abstand zueinander nach außen, und sie sind ausgerichtet auf die Kontaktstifte 22', 24'. Jeder der Kurzschlußarme 186 besitzt einen ersten Abschnitt 198, der nach außen vom Basisteil 184 und nach unten vorsteht, um wenigstens einen quer verlaufenden Randabschnitt 200 zu bilden, der beweglich in Eingriff mit dem ersten Abschnitt 26' wenigstens eines Kontaktstiftes 22' gebracht werden kann. Wie aus den Fig. 1A und 1B ersichtlich, definieren die Kurzschlußarme 186 an den Enden des Basisteils 184 nur einen quer verlaufenden Randabschnitt 200, während die dazwischenliegenden Kurzschlußarme 186 jeweils zwei quer verlaufende Ränder 200 definieren, die jeweils an benachbarten Kontaktstiften 22', 24' angreifen. Auf diese Weise wird jeder Kontaktstift 22', 24' dadurch kurzgeschlossen, daß er durch zwei quer verlaufende Randabschnitte 200 zweier benachbarter Kurzschlußarme 186 kontaktiert wird. Diese Redundanz arbeitet, wie leicht erkennbar ist, in der Weise, daß die Betriebssicherheit der ESD-Schutzvorrichtung 182 beträchtlich verbessert wird.
  • In den Fig. 1A und 1B sind gegabelte Kurzschlußarme 186 dargestellt, wobei Schlitze 202 körperlich benachbarte quer verlaufende Randabschnitte 200 voneinander trennen. Diese Schlitze 202 schaffen die Möglichkeit, daß sich jeder benachbarte quer verlaufende Randabschnitt 200 unabhängig von dem anderen bewegen kann, so daß unabhängig voneinander der erste Abschnitt 26' des jeweiligen Kontaktstiftes 22', 24' kontaktiert werden kann. Die quer verlaufenden Randabschnitte 200 verbinden immer elektrisch die Kurzschlußarme 186 mit der Vielzahl der Kontaktstifte 22', 24', unabhängig davon, ob die Kontaktstifte 22', 24' in die komplementären (nicht dargestellten) Fassungen eines (nicht dargestellten) Verbinders eingesteckt sind oder nicht, weil bei diesem Ausführungsbeispiel keine Mittel vorgesehen sind, um die quer verlaufenden Randabschnitte 200 von ihren jeweiligen ersten Abschnitten 26' abzuheben. Demgemäß kann nur durch körperliche Entfernung dieser ESD-Schutzvorrichtung von der oberen Oberfläche 14' der SCP 12' eine elektrische Unterbrechung bewirkt werden, indem die Zuglaschen 194, 196 erfaßt und hieran die Vorrichtung abgezogen wird, wobei die Kurzschlußarme 186 von den Kontaktstiften 22', 24' elektrisch freikommen.
  • Es brauchen nicht alle Kontaktstifte 22', 24' auf den beiden Oberflächen 18', 20' durch die ESD-Schutzvorrichtung 182 miteinander kurzgeschlossen zu werden, sondern die Zahl kann begrenzt werden auf jede Untergruppe von Kontaktstiften. Es kann auch nur eine Untergruppe sämtlicher Kontaktstifte 22', 24' auf nur einer Interface-Oberfläche 18', 20' durch die ESD-Schutzvorrichtung 182 kurzgeschlossen werden, während sämtliche anderen Kontaktstifte 22', 24' ohne Kurzschluß verbleiben.

Claims (4)

1. Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung (182) in Kombination mit einem Halbleiterchippack (12'), der eine obere Oberfläche (14'), eine gegenüberliegende untere Oberfläche (16') und zwei Interface-Oberflächen (18', 20') besitzt, die zwischen der oberen und unteren Oberfläche verlaufen, wobei jede Interface-Oberfläche mehrere Kontaktstifte (22') trägt, die im wesentlichen parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind und jeder Kontaktstift einen Abschnitt aufweist, der von der Interface-Oberfläche nach außen und nach unten nach seinem distalen Ende derart vorsteht, daß er sich über die untere Oberfläche erstreckt, wobei die elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung folgende Teile umfaßt:
a) einen Basisteil (184) mit einer ebenen Oberfläche, die über der oberen Oberfläche des Halbleiterchippacks zu liegen kommt und darauf festgelegt ist,
b) mehrere Kurzschlußarme (186), die integral mit dem Basisteil hergestellt sind und sich von diesem im Abstand zueinander nach außen erstrecken, wobei jeder Kurzschlußarm in elektrischer Kontaktverbindung mit einem Kontaktstift steht, um einen Kurzschluß zwischen den Kontaktstiften über die Kurzschlußarme und den Basisteil herbeizuführen, und wobei jeder Kurzschlußarm wenigstens einen ersten Abschnitt (198) aufweist, der integral mit dem Basisteil verbunden ist und sich nach außen und unten erstreckt, um einen quer verlaufenden Randabschnitt (200) an seinem distalen Ende zu schaffen; und jeder Randabschnitt in Kontakteingriff mit dem jeweiligen Kontaktstift überführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze (202) ausgewählte Kurzschlußarme derart gabeln, daß zwei seitliche Randab schnitte innerhalb eines jeden gewählten Kurzschlußarms voneinander getrennt werden, wodurch jeder benachbarte Querrandabschnitt (200) die Möglichkeit erhält, sich unabhängig von dem anderen zu bewegen, so daß unabhängig der erste Abschnitt (198) des Kontaktstiftes (22') kontaktiert werden kann.
2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil außerdem eine Verstärkungsrippe aufweist, die integral mit dem Basisteil hergestellt ist, und daß die Versteifungsrippe (192) Endabschnitte aufweist, die über die gegenüberliegenden Endabschnitte des Basisteils vorstehen, und jeder Endabschnitt der Versteifungsrippe eine Lasche (194, 196) definiert, die derart erfaßt werden kann, daß die elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung leicht von der oberen Oberfläche abgenommen werden kann.
3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kleber, um den Basisteil auf dem Halbleiterchippack festzulegen.
4. Schutzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Endabschnitte von gegenüberliegenden Enden des Basisteils vorstehen und einstückig hiermit hergestellt sind, wobei jeder Endabschnitt einen Clip (188, 190) definiert, der abnehmbar über der oberen und unteren Oberfläche des Halbleiterchippacks festgeklemmt werden kann, so daß der Basisteil lösbar mit dem Halbleiterchippack verbunden wird.
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