DE69226789T2

DE69226789T2 - Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung für Halbleiterchippackungen

Info

Publication number: DE69226789T2
Application number: DE69226789T
Authority: DE
Inventors: David V. Peabody Ma 01960 Cronin
Original assignee: Polaroid Corp
Current assignee: Polaroid Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: JPH05114660A; EP0653792B1; EP0653792A2; KR0139055B1; DE69226790T2; DE69226790D1; US5163850A; DE69207467D1; EP0654824A2; EP0654823B1; EP0654824A3; CA2062248A1; DE69226788T2; EP0653792A3; EP0654824B1; EP0509634A1; EP0654823A3; DE69226789D1; DE69207467T2; JP2500172B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung (eine elektrostatische Entladung wird im folgenden als 'ESD' bezeichnet) für die unterschiedlichsten Halbleiterchip-Packungen (die Halbleiter- chip-Packungen werden im folgenden als 'SCP' bezeichnet) jener Bauart, bei der eine Vielzahl von Kontaktstiften vorgesehen ist, die entweder (a) dauernd kurzgeschlossen sind und dann nach Einstecken der Kontaktstifte in komplementäre Fassungen automatisch geöffnet werden, oder (b) dauernd kurzgeschlossen sind, bis die ESD-Schutzvorrichtung von der SCP abgenommen wird.
Bei einer Vielzahl von Kontaktstiften einer SCP, die in eine entsprechende Vielzahl von Fassungen in einem Verbinder 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 werden, um die Halbleiterschaltung gegen ESD zu schützen. Die heutzutage verwendeten ESD-Schutzvorrichtungen bestehen in erster Linie darin, die ESD der SCP in elektrisch leitfähige Streifen, Pellets, Kästen oder Plastikrohre zu packen, die einen wirksamen ESD-Schutz gewährleisten, und in dieser Form verbleiben sie, bis der Benutzer die Kontaktstifte der SCP in die 30 komplementären Fassungen des Verbinders einsteckt. Dabei muß der Benutzer jedoch diese ESD-Packung von der SCP entfernen, was eine Gefährdung der SCP gegenüber ESD bedeutet, wenn die Kontaktstifte über den Fassungen positioniert und in diese eingesteckt werden. Beim Einstecken der Kontaktstifte der SCP in die Fassungen durch den Benutzer können demgemäß die Halbleiterchips innerhalb der SCPs durch ESD beschädigt werden, und sie müßten dann ersetzt werden. Außerdem sind gewisse Typen von SCPs im typischen Falle EPROMs, UVPROMs und DRAMs als Steckvorrichtungen ausgebildet, die Kontaktstifte besitzen, welche wiederholt in die Fassungen eingesteckt und dann wieder herausgezogen werden müssen. Diese Typen von SCPs erfordern einen ESD- Schutz während des wiederholten Einsteckens in die Fassunen und beim Herausziehen 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 Halbleiterchip-Packungs-Technik noch immer 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 Fassungen des Verbinders eingesteckt sind. Es besteht ein Bedarf an einem Schutz des Halbleiterchips gegen ESD immer dann wieder, wenn die Kontaktstifte aus ihren jeweiligen Fassungen herausgezogen sind.
Das Navy Technical Disclosure Bulletin, vol. 6, no. 3, März 1981, S. 33-36, beschreibt eine Vorrichtung zum Schutz einer SCP gegen Beschädigungen infolge elektrostatischer Ladungen durch Kurzschluß der Kontaktstifte der SCP mit einzelnen elektrisch leitfähigen Kurzschlußarmen.
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 Halbleiterchip-Packung 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 Inter face-Fläche nach außen vorsteht und an seinem distalen Ende nach unten derart abgebogen ist, daß er sich über die untere Oberfläche hinaus erstreckt, wobei die elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung einen an der Halbleiterchip-Packung festgelegten Basisabschnitt und mehrere Kurzschlußarme aufweist, die integral mit dem Basisabschnitt hergestellt sind, wobei jeder Kurzschlußarm in elektrischer Kontaktberührung mit den Kontaktstiften steht, um einen Kurzschluß zwischen der Vielzahl von Kontaktstiften und dem Basisteil über die Kurzschlußarme herzustellen, und wobei jeder Kurzschlußarm weiter Mittel aufweist, um jeden Kurzschlußarm derart nachgiebig vorzuspannen, daß sein distaler Endabschnitt gegen den jeweils zugeordneten Kontaktstift gedrückt wird, wodurch eine elektrische Verbindung dazwischen zustande kommt, und wobei die elektrostatische Schutzvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß
a) der Basisteil an der unteren Oberfläche der Halbleiterchip-Packung festgelegt ist; und
b) die Kurzschlußarme sich vom Basisabschnitt nach außen erstrecken, wobei die distalen Endabschnitte im Abstand zueinander und quer bezüglich der Vielzahl von Kontaktstiften angeordnet sind, und jeder Kurzschlußarm einen ersten Abschnitt aufweist, der am Basisteil festgelegt ist und sich von der unteren Oberfläche nach außen erstreckt, und wobei ein Knieabschnitt von dem ersten Abschnitt vorsteht, um eine Biegung im Kurzschlußarm zu definieren, während ein Zwischenabschnitt sich von der Biegung nach wenigstens einem der Kontaktstifte derart erstreckt, daß der distale Endabschnitt sich über jeweils einen Kontaktstift erstreckt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Kleber vorgesehen, um den Basisteil an der Halbleiterchip-Packung festzulegen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Endabschnitte von gegenüberliegenden Enden des Basis teils, die hiermit integral hergestellt sind, wobei jedes Ende einen Clip definiert, der lösbar an der oberen und unteren Oberfläche des Halbleiterchip-Packs derart festlegbar ist, daß der Basisteil sicher auf dem Halbleiterchip-Pack festgelegt wird.
Die vorliegende Erfindung schafft demgemäß eine ESD-Schutzvorrichtung zur Benutzung in Verbindung mit einer SCP, wobei die Schutzvorrichtung in einfacher wirtschaftlicher und wirksamer Weise arbeitet, um selbsttätig mehrere Kontaktstifte kurzzuschließen, während die SCP aus einem Verbinder herausgezogen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine ESD-Schutzvorrichtung auf einer SCP geschaffen, die automatisch den Kurzschluß zwischen der Vielzahl der Kontaktstifte aufhebt, wenn die SCP in einen Verbinder eingesteckt wird, der nicht in spezieller Weise ausgebildet ist, um eine solche Aufhebung des Kurzschlusses zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung schafft auch eine ESD-Schutzvorrichtung für eine SCP, die automatisch mehrere Kontaktstifte kurzschließt, bis die ESD-Schutzvorrichtung insgesamt von der SCP abgenommen wird.
Die SCPs sind von jener Bauart, die eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und dazwischen mehrere Interface- Oberflächen aufweisen, von denen im gleichen Abstand zueinander Kontaktstifte vorstehen. Jeder Kontaktstift weist einen ersten Abschnitt auf, der von der Interface-Oberfläche vorsteht, und außerdem einen zweiten Abschnitt mit im wesentlichen der gleichen Breite wie der erste Abschnitt, der sich nach unten erstreckt, wobei ein Knieabschnitt den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verbindet, während ein dritter Abschnitt nach dem distalen Ende nach unten hin vorsteht und ein Interface-Abschnitt die zweiten und dritten Abschnitte miteinander verbindet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung drücken die Mittel, die nachgiebig jeden Kurzschlußarm vorspannen, die distalen Endabschnitte gegen die ersten Abschnitte der jeweiligen Kontaktstifte, wodurch eine elektrische Verbindung dazwischen erzeugt wird, wenn die Kontaktstifte nicht in komplementäre Fassungen eingesteckt sind.
Wenn die Kontaktstifte in die komplementären Fassungen eingesteckt werden, kann sich jeder Knieabschnitt nach der unteren Oberfläche der SCP gegen ihre nachgiebige Vorspannung derart bewegen, daß der distale Endabschnitt von dem ersten Abschnitt des zugeordneten Kontaktstiftes freikommt, so daß die elektrische Verbindung dazwischen unterbrochen wird. Schließlich kann die ESD-Schutzvorrichtung sicher auf der SCP durch einen Kleber festgelegt werden, der am Basisteil angeordnet ist, oder durch zwei Clips, die an den Enden des Basisabschnitts ansetzen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1A eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer ESD-Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung, unter einer SCP angeordnet,
Fig. 1B eine perspektivische Darstellung einer ESD- Schutzvorrichtung gemäß Fig. 1 A, angeklemmt an die SCP gemäß Fig. 1 A, wobei die ESD-Schutzvorrichtung an die untere Oberfläche der SCP paßt,
Fig. 1C eine perspektivische Ansicht eines Aufbaus aus ESD-Schutzvorrichtung und SCP gemäß Fig. 1B, angeordnet auf einer Printplatte.
Nunmehr wird auf die Fig. 1A bis 1C Bezug genommen. Hier ist mit dem Bezugszeichen 10 eine SCP-ESD-Schutzvorrichtungskombination dargestellt, die eine ESD-Schutzvorrich tung 46 gemäß der Erfindung, eine SCP 12 und einen komplementären Verbinder 38 aufweist. Die SCP 12 kann gemäß einer Ausführungsform eine obere Oberfläche 14, eine untere Oberfläche 16 und zwischen der oberen und der unteren Oberfläche zwei Interface-Oberflächen 18 und 20 aufweisen. Mehrere Kontaktstifte 22 bzw. 24 stehen aus jeder Interface-Oberfläche 18 bzw. 20 im wesentlichen parallel und im Abstand zueinander vor. Jeder Kontaktstift 22, 24 besteht aus einem ersten Abschnitt 26, der von der Interface-Oberfläche 18, 20 nach außen vorsteht, aus einem zweiten Abschnitt 28, der im wesentlichen gleich breit ist wie der erste Abschnitt 26 und sich nach unten erstreckt, aus einem Knieabschnitt 30, der den ersten Abschnitt 26 mit dem zweiten Abschnitt 28 verbindet, aus einem dritten Abschnitt 32, der schmaler ist als der erste Abschnitt 26 und sich nach seinem distalen Ende 34 nach unten hin erstreckt, sowie aus einem Übergangsabschnitt 36, der den zweiten Abschnitt 28 mit dem dritten Abschnitt 32 verbindet. Es ist klar, daß die SCP 12 entweder ein VSLI-, ein LSI- oder ein MSI-Halbleiterchip oder -chips enthalten kann.
Mehrere Kontaktstifte 22, 24 sind zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit einem Verbinder 38 ausgestattet, im typischen Falle mit einer Printplatte, die eine im wesentlichen ebene Oberfläche 42 auf einer Seite aufweist. Mehrere langgestreckte Fassungen 44 erstrecken sich von der ebenen Oberfläche 42 im wesentlichen parallel im Abstand zueinander und gegeneinander isoliert, und zwar komplementär gegenüber den Kontaktstiften 22, 24, so daß der dritte Abschnitt 32 der Kontaktstifte 22, 24 einfach und sicher in die Fassungen 44 eingesteckt werden kann.
Um zu gewährleisten, daß die Verbinderstifte 22, 24 kurzgeschlossen bleiben, bis sie in die komplementären Fassungen 44 eingesteckt werden, ist die ESD-Schutzvorrichtung 46 vorgesehen. Diese ESD-Schutzvorrichtung 46 weist einen Basisteil 48 auf, der an der unteren Oberfläche 16 der SCP 12 festgelegt ist, und dieser Basisabschnitt trägt mehrere integral hiermit hergestellte Kurzschlußarme 50. Die Kurzschlußarme 50 erstrecken sich vom Basisteil 48 nach außen, wobei ihre distalen Endabschnitte 52 im Abstand zueinander liegen und quer zu den Kontaktstiften 22 bzw. 24 verlaufen. Jeder Kurzschlußarm 50 weist einen ersten Abschnitt 54 auf, der fest mit dem Basisteil 48 verbunden ist und sich von der unteren Oberfläche 16 nach außen erstreckt, einen Knieabschnitt 56, der sich vom ersten Teil 54 erstreckt, um in dem Kurzschlußarm eine Biegung unter dem Interface-Abschnitt 36 der jeweiligen Kontaktstifte 22, 24 zu schaffen, und einen Zwischenabschnitt 58, der sich von dem Knieabschnitt nach dem jeweiligen Ende der Kontaktstifte 22, 24 derart erstreckt, daß der distale Endabschnitt 52 sich über den ersten Abschnitt 26 der jeweiligen Kontaktstifte 22, 24 erstreckt. Ein (nicht dargestellter) Kleber ist am Basisteil 48 angeordnet, oder es sind zwei Clips 60, 62 an den Enden des Basisteils vorgesehen, um die ESD-Schutzvorrichtung an der SCP 12 festzulegen.
Die Kurzschlußarme 50 sind durch irgendwelche bekannten Mittel elastisch vorgespannt, beispielsweise durch eine elastische Federvorspannung derart, daß ihre jeweiligen distalen Endabschnitte 52 gegen die ersten Abschnitte 26 der jeweiligen Kontaktstifte 22, 24 zu liegen kommen, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen den Kurzschlußarmen 50 und den Kontaktstiften 22, 24 zustande kommt. Aus den Fig. 1A bis 1C ist ersichtlich, daß dann, wenn die Kontaktstifte 22, 24 nicht in die entsprechenden Fassungen 44 eingesteckt sind, die Kurzschlußarme 50 ihre jeweiligen distalen Endabschnitte 52 gegen die ersten Abschnitte 26 der Kontaktstifte 22, 24 drücken und eine elektrische Verbindung hiermit herstellen. Auf diese Weise wird ein Kurzschluß aller Kontaktstifte verwirklicht, so daß die (nicht dargestellten) Halbleiterchips innerhalb der SCP 12 gegen ESD geschützt sind, wodurch eine Beschädigung der elektrischen Schaltungen der Halbleiterchips zustande kommen könnte.
Das Einstecken der Kontaktstifte 22, 24 in die komplementären Fassungen 44 des Verbinders 38 bewirkt, daß der Knieabschnitt 56 der Kurzschlußarme 50 bewegt und nach oben gegen die Vorspannung ausgebogen wird, wodurch die distalen Endabschnitte 52 mechanisch und elektrisch von den ersten Abschnitten 26 der Kontaktstifte 22 bzw. 24 freikommen.
Es ist klar, daß die Kontaktstifte 22, 24 auf den beiden Interface-Oberflächen 18, 20, die durch die ESD-Schutzvorrichtung 46 kurzgeschlossen werden, nicht sämtliche Kontaktstifte 22, 24 aufweisen müssen, wie dies in den Fig. 1A bis 1C dargestellt ist. Es können auch andere Zahlen von Kontaktstiften vorgesehen sein. Auch kann nur eine Untergruppe sämtlicher Kontaktstifte 22, 24 an nur einer Interface-Oberfläche 18, 20 durch die ESD-Schutzvorrichtung 46 kurzgeschlossen werden, während sämtliche anderen Kontaktstifte 22, 24 offen verbleiben.

Claims

1. Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung (46) in Kombination mit einem Halbleiterchip-Pack (12), der eine obere Oberfläche (14) und eine gegenüberliegende untere Oberfläche (16) sowie zwei Interface-Oberflächen (18, 20) zwischen der oberen und der unteren Oberfläche aufweist, wobei jede Interface-Oberfläche mehrere Kontaktstifte (22, 24) 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 an seinem distalen Ende nach unten derart vorsteht, daß das distale Ende über die untere Oberfläche vorsteht, und wobei die elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung einen Basisabschnitt (48) aufweist, der am Halbleiterchip-Pack festgelegt ist, und mehrere Kurzschlußarme (50), die mit dem Basisabschnitt integral verbunden sind, und jeder Kurzschlußarm in elektrischer Verbindung mit jeweils einem Kontaktstift steht, um zwischen den Kontaktstiften über die Kurzschlußarme und dem Basisteil eine elektrische Verbindung herzustellen, und wobei jeder Kurzschlußarm außerdem Mittel aufweist, durch die jeder Kurzschlußarm elastisch derart vorgespannt wird, daß der distale Endabschnitt jedes Kurzschlußarms gegen jeweils einen Kontaktstift gedrückt wird, wodurch dazwischen eine elektrische Verbindung hergestellt wird, und eine derartige elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) der Basisteil (48) ist an der unteren Oberfläche des Halbleiterchip-Packs festgelegt, und

b) die Kurzschlußarme (50) erstrecken sich von dem Basisabschnitt nach außen, wobei die distalen Endabschnitte (52) im Abstand zueinander und quer gegenüber den Kontaktstiften angeordnet sind und jeder Kurzschlußarm aus einem ersten Abschnitt (54) besteht, der fest mit dem Basisabschnitt verbunden ist und sich von der unteren Oberfläche nach außen erstreckt, aus einem Knieabschnitt (56), der sich vom ersten Abschnitt erstreckt, um eine Biegung in dem Kurzschlußarm zu definieren, und aus einem Übergangsabschnitt (58), der sich von der Biegung nach wenigstens einem Kontaktstift derart erstreckt, daß der distale Endabschnitt über jeweils einem Kontaktstift zu liegen kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kleber, um den Basisabschnitt am Halbleiterchip-Pack festzulegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Endabschnitte, die von gegenüberliegenden Enden des Basisteils und integral mit diesem vorstehen, wobei jeder Endabschnitt einen Clip (60, 62) definiert, der lösbar an der oberen und unteren Oberfläche des Halbleiterchip-Packs festgeklemmt werden kann, so daß der Basisteil fest am Halbleiterchip-Pack fixiert ist.

4. Elektrostatische Entladungsschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einem Verbinder (38), der mehrere Fassungen (44) aufweist, in die die Kontaktstifte (22, 24) des Halbleiterchip-Packs (12) einsteckbar sind, bei welcher die Kurzschlußarme und der Verbinder derart konstruiert sind, daß die Kurzschlußarme (50) automatisch außer Eingriff mit den Kontaktstiften (22, 24) kommen, wenn die Kontaktstifte (22, 24) in die Fassungen (44) eingesteckt werden.