DE69635334T2

DE69635334T2 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE69635334T2
Application number: DE69635334T
Authority: DE
Inventors: Masashi Sano
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: WO1996036074A1; KR970705180A; JP3907743B2; EP0771027B1; EP0771027A4; EP0771027A1; CN1154180A; US6242801B1; CN1134073C; TW301046B; KR100370550B1; JPH0927577A; DE69635334D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung bei der ein Halbleiterelement auf einer Insel montiert ist und insbesondere eine Halbleitervorrichtung bei der eine Insel eine charakteristische Form hat.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise hat eine Halbleitervorrichtung eine Struktur wie im Folgenden beschrieben. Hierbei wird eine Fotodetektorvorrichtung, die ein Halbleiterelement, wie beispielsweise eine Fotodiode hat, als ein Beispiel verwendet.
Wie in der 4 gezeigt, besteht die Fotodetektorvorrichtung aus einem gemeinsamen Leiter 31, dessen eines Ende ungefähr die Form einer quadratischen Insel 31a hat, spezifischen Leitern 32, 33, die an beiden Seiten und im wesentlichen parallel zu dem gemeinsamen Leiter 31 ausgebildet sind, einer Anzahl von Drähten 35, die aus Gold oder einem anderen Material bestehen zum elektrischen Anschließen des Halbleiterelementes 34 an die Oberfläche der Insel 31a und an spezifische Leiter 32 und 33 durch Drahtbondieren, und einer annähernd quadratisch geformten Kunstharzdichtung 36 aus Epoxydharz zum Abdichten des Halbleiterelementes 34 und der Drähte 35 (die Harzdichtung 36 ist tatsächlich opak, obwohl sie in der 4 als transparent gezeigt ist). An der Oberseite des vorstehenden Halbleiterelementes 34 sind eine Anzahl von schweißbuckelartigen Elektrodenpads (nicht dargestellt) aus Aluminium oder einem sonstigen Material ausgebildet. An diese Elektrodenpads sind die Drähte 35 gebondet, von denen vier an ihrem anderen Ende an die Oberseite der Insel 31a gebondet sind und zwei an ihrem anderen Ende an die spezifischen Leiter 32 bzw. 33 gebondet sind. Die ersten vier Drähte sind elektrisch mit der Insel 31a so verbunden, dass sie an Masse gelegt ist und somit dazu dient, den Widerstand gegenüber einem Strom, der zwischen den spezifischen Leitern 32 und 33 fließt, einzustellen.
Die Harzdichtung ist so ausgebildet, dass sie das Halbleiterelement 34 und die Drähte 35 wie in der 5 gezeigt, unter Verwendung einer Harzform (nicht dargestellt) abdichtet. Die Harzdichtung 36 hat an ihrem Teil ungefähr oberhalb der Halbleitervorrichtung 34 eine halbkugelförmige Kondensorlinse 37, um Licht von außen auf das Halbleiterelement 34 zu leiten.
Dieser Fotodetektor leidet jedoch an dem folgenden Problem.
Die Harzdichtung 36 wird erhitzt, um das Halbleiterelement 34 und die Drähte 35 abzudichten und danach, wenn sich die Harzdichtung 36 abkühlt entwickelt sie im Inneren eine Schrumpfspannung. Dies bewirkt, dass die Drähte 35 mit dem Harz, aus welchem die Harzdichtung 36 besteht, in Richtung der Schrumpfung des Harzes nach innen zusammengezogen werden. Andererseits zieht sich wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten die Insel 31a, an welcher ein Ende jeden Drahtes 35 stitch-bondiert ist, weit weniger zusammen, als die Harzdichtung 36.
Als Ergebnis werden die Drähte 35 einer Kraft ausgesetzt, die sie in Richtung der Schrumpfung des Harzes zieht und die die Tendenz hat, die Enden der Drähte 35 von der Insel 31a abzuscheren und schließlich werden die Drähte 35 wie in der 6 gezeigt, gebrochen. Darüber hinaus kann das gleiche auch sogar bei Änderungen der Umgebungstemperatur verursacht werden.
Die EP-A-0 026 788 offenbart eine Halbleitervorrichtung mit einem Leiteranschluss, einem Halbleiterelement, Drähten, die das Verbindungselement mit dem Leiteranschluss verbinden, wobei eine Insel des Leiteranschlusses ein Durchgangsloch hat.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine sehr zuverlässige Halbleitervorrichtung mit geringen Kosten zu schaffen, die im wesentlichen frei von Drahtbruch ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise demontierte Draufsicht, die einen Fotodetektor als ein Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 sind teilweise demontierte Draufsichten, die jeweils ein modifiziertes Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
3 ist eine teilweise demontierte Draufsicht, die ein weiteres modifiziertes Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine teilweise demontierte Draufsicht, die eine herkömmliche Halbleitervorrichtung zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptteils der herkömmlichen Halbleitervorrichtung; und
6 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zustandes von Drahtbruch bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. In den folgenden Beschreibungen wird eine Fotodetektorvorrichtung, die ein Halbleiterelement aufweist, das ein Fotodiodenelement enthält (im Nachfolgenden wird das Halbleiterelement als ein Fotodiodenelement bezeichnet) als ein Beispiel der Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt. Dies legt jedoch nicht nahe, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf bestimmte Arten von Halbleitervorrichtungen begrenzt ist.
Wie in der 1 gezeigt hat die Halbleitervorrichtung einen gemeinsamen Leiter 1 (Leiteranschluss), der an einem Ende eine Insel 1a, die annähernd die Form eines Quadrates hat, spezifische Leiter 2a und 2b, die an beiden Seiten des gemeinsamen Leiters 1 und annähernd parallel zu diesem ausgebildet sind, ein Fotodiodenelement 3, das mit der Insel 1a durch Die-Bonden verbunden ist, eine Anzahl von Drähten 4 aus Gold oder einem anderen Material zur elektrischen Verbindung des Fotodiodenelements 3 mit der Oberfläche der Insel 1a und mit spezifischen Leitern 2a und 2b durch Drahtbonden, und eine annähernd quadratischförmige Harzdichtung 5 aus Epoxydharz zum Abdichten des Fotodiodenelementes 3 und der Drähte 4 (die Harzdichtung 5 ist tatsächlich opak, obwohl sie in der 1 als transparent gezeigt ist).
In der Insel 1a ist ein Schnitt 1b zwischen dem Abschnitt, an welchem das Fotodiodenelement 3 montiert ist und im Abschnitt, an welchem die Drähte 4 angebondet sind, ausgebildet. Dieser Schnitt 1b ist entlang einer Seite (die Seite, wo die Stitch-Bondierungen der Drähte 4 in der Figur vorhanden sind) des Fotodiodenelementes 3 ausgebildet. Die Länge A des Schnittes 1b beträgt ungefähr 1,9 mm und die Breite B der Insel beträgt ungefähr 2,3 mm. Daher beträgt die Länge A des Schnittes 1b annähernd 80 % der Breite B der Insel. Die Breite C des Schnittes 1b beträgt ungefähr 0,4 mm. Darüber hinaus sind an der oberen Fläche des Fotodiodenelementes 3 sechs Elektrodenpads (nicht dargestellt) aus Aluminium ausgebildet und an diesen Elektrodenpads sind die Drähte 4 einzeln mit einem Ende angebondet. Von diesen Drähten 4 sind vier an ihrem anderen Ende an die obere Oberfläche der Insel 1a stitch-gebondet, wobei die Drähte über den Schnitt 1b gehen und zwei Drähte sind mit ihrem anderen Ende an die spezifischen Leiter 2a bzw. 2b stitch-gebondet.
In der Fotodetektorvorrichtung mit der vorstehenden Struktur wird die Harzdichtung 5 unter Verwendung einer herkömmlichen Harzgießform durch diesen von Epoxydharz, das ein wärmeaushärtbares Harz ist, zu einer früher beschriebenen Form und wie in der 5 gezeigt, geformt.
Im Einzelnen wird die Harzdichtung 5 beispielsweise durch Aufbringen von durch Erhitzen geschmolzenem Epoxydharz auf das Fotodiodenelement 3 und die Drähte 4 zum Abdichten desselben aufgebracht und dann lässt man das Harz auf Zimmertemperatur abkühlen.
Wenn das Epoxydharz jedoch nach der Wärmeaushärtung abkühlt, entwickelt es im Inneren Schrumpfspannung. Dies bewirkt, dass sowohl die Drähte 4 als auch das Epoxydharz einer Kraft ausgesetzt sind, die sie in Richtung der Schrumpfung nach Innen zieht. Andererseits verformt sich die Insel 1a, die zwischen dem Abschnitt, an welchem das Fotodiodenelement 3 montiert ist und dem Abschnitt, an welchem die Drähte 4 gebondet sind wie dies früher beschrieben ist, einen Schnitt 1b ausgebildet hat, leicht in der Richtung (in der 1 durch Pfeile gezeigt) in welcher diese zwei Abschnitte um den Schnitt 1b näher zusammen oder auseinander gelangen. Demgemäß ermöglicht die Insel 1a, dass ihr Teil um den Schnitt 1b sich mit der nach Innenschrumpfung des Epoxydharzes leicht verformt.
Als Ergebnis wird, wenn die an ihren Enden an die Insel 1a gebondeten Drähte 4 in der Richtung, in welche das Epoxydharz schrumpft, gezogen werden, die Insel 1a ebenfalls in die gleiche Richtung, in welcher das Epoxydharz schrumpft, gezogen. Somit kann die Möglichkeit des Bruches der an ihren Enden an die Insel 1a gebondeten Drähte signifikant reduziert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Schnitt 1b so ausgebildet, dass er sich unter allen Drähten 4 erstreckt, so dass die Insel 1a eine Form hat, die leicht in der Richtung zu verformen ist, in welcher ihrer zwei Abschnitte um den Schnitt 1b herum sich annähern oder ausein ander gelangen. Demgemäß erlaubt die Insel 1a, dass ihr Teil um den Schnitt 1b (einschließlich dem Teil, an welchem die Drähte 4 gebondet sind) sich leicht mit der Schrumpfung des Harzes verformt. Als Ergebnis ist die Möglichkeit des Drahtbruches signifikant reduziert.
In der vorstehenden Ausführungsform ist der Schnitt 1b wie in der 1 gezeigt, entlang einer Seite des quadratischen Fotodiodenelementes 3 ausgebildet, so dass er parallel zu dieser Seite ist. Dies legt jedoch keine Begrenzung der Art und Weise wie der Schnitt 1b ausgebildet ist, nahe. In der 2 zeigt (a) ein Schnittmuster, das im wesentlichen das Gleiche wie das in der 1 gezeigte ist, und (b) bis (e) zeigen andere Schnittmuster, mit welchen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst wird. Kurz gesagt kann der Schnitt 1b in irgendeiner Form und irgendeiner Position ausgebildet sein, solange als die Drähte 4 über ihn hinweggehen. Darüber hinaus kann, obwohl in der vorstehenden Ausführungsform vier Drähte 4 über den Schnitt 1b hinweggehen, die vorliegende Erfindung unverändert an Halbleitervorrichtungen angewandt werden, die einen oder mehrere Drähte haben.
Weiterhin sind die Länge und Breite des Schnittes 1b nicht auf besondere Werte wie in der vorstehenden Ausführungsform gezeigt, begrenzt und es ist auch möglich, mehr als einen Schnitt 1b auszubilden.
Obwohl der Schnitt 1b mit einem offenen Ende, d.h. wie eine Nase, bei der vorstehenden Ausführungsform ausgebildet ist, kann er ohne ein offenes Ende, d.h. als ein Durchgangsloch 6 ausgebildet sein, wie dies in der 3 gezeigt ist. In diesem Fall muss jedoch, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen das Durchgangsloch 6 groß genug sein, um zu ermöglichen, dass sich die Insel leicht mit der Schrumpfung des Epoxydharzes verformt. Im Einzelnen muss der Durchmesser des Durchgangsloches 6 (oder die Hauptlänge des Loches, falls dies langgestreckt ist) nahe der Breite der Insel sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als eines solcher Durchgangslöcher 6 auszubilden.
Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform eine Fotodetektorvorrichtung als ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung verwendet worden ist, legt dies weiterhin nicht nahe, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf bestimmte Arten von Halbleitervorrichtungen begrenzt ist.
In einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Insel einen Schnitt, der zwischen einem Abschnitt, an welchem ein Halbleiterelement montiert ist und einem Abschnitt, an welchem Drähte gebondet sind, ausgebildet. Dies bietet die folgenden Vorteile.
Die Halbleitervorrichtung ist beispielsweise durch Aufbringen eines in der Hitze geschmolzenen wärmeaushärtbaren Harzes auf das Halbleiterelement und die Drähte so ausgebildet, dass diese in einer Harzdichtung abgedichtet sind. Das Harz, welches nach dem Aushärten abkühlt, entwickelt im Inneren Schrumpfungsspannnung. Dies bewirkt, dass die Drähte sowie auch das Harz einer Kraft unterworfen sind, die diese in Richtung der Schrumpfung nach Innen zieht. Andererseits hat die Insel wie vorstehend beschrieben zwischen dem Abschnitt, an welchem das Halbleiterelement montiert ist und dem Abschnitt, an welchem die Drähte gebondet sind, einen Schnitt ausgebildet, so dass die Insel eine Form hat, die sich in Richtung, in welcher diese zwei Abschnitte um den Schnitt sich leicht verformen können, um sich aneinander anzunähern oder voneinander zu entfernen. Demgemäß erlaubt die Insel ihrem Teil um den Schnitt, dass er sich leicht mit der nach Innenschrumpfung des Harzes verformt.
Als Ergebnis wird, wenn die Drähte, die mit ihren Enden an die Insel gebondet sind, in der Richtung in welcher das Epoxydharz schrumpft, gezogen werden, die Insel 1a ebenfalls in der gleichen Richtung, in welcher das Epoxydharz schrumpft, gezogen. Somit kann die Möglichkeit des Bruches der Drähte an ihren an die Insel 1a gebondeten Enden signifikant reduziert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben, kann die vorliegende Erfindung nützlich bei Halbleitervorrichtungen angewandt werden, die ein Fotodiodenelement oder irgendeine andere Art von Halbleiterelement aufweisen und ist insbesondere für Halbleitervorrichtungen geeignet, deren Halbleiterelemente Leiteranschlüsse und diese verbindende Drähte in Harz vergossen sind.

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einer Insel (1a) an einem Ende von nur einem Leiteranschluss (1), wobei die Insel einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, einem Halbleiterelement (3), dessen Unterseite auf den ersten Abschnitt der Insel druckgebondet und montiert ist, einer Anzahl von Drähten (4), die eine Oberseite des Halbleiterelementes (3) an den zweiten Abschnitt der Insel anschließen, und einer Kunstharzdichtung (5), die das Halbleiterelement und die Drähte abdichtet, wobei die Insel (1a) zwischen a) dem ersten Abschnitt der Insel, auf welchem das Halbleiterelement (3) montiert ist und b) dem zweiten Abschnitt der Insel, auf welchem alle Drähte (4) gebondet sind, einen Schnitt (1b) im Wesentlichen parallel zu einer Seite des Halbleiterelementes ausgebildet hat.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schnitt so ausgebildet ist, dass er sich unter allen Drähten erstreckt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kunstharz ein Epoxydharz ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Halbleiterelement eine quadratische Form hat und der Schnitt entlang einer Seite des Halbleiterelementes ausgebildet ist, und wobei die Drähte, die an einem Ende an das Halbleiterelement angeschlossen sind, an eine Oberseite der Insel so stitchgebondet sind, dass die Drähte über den Schnitt laufen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Schnitt so ausgebildet ist, dass er eine Länge gleich ungefähr 80% der Breite der Insel hat.
Halbleitervorrichtung mit: einer Insel (1a) an einem Ende von nur einem Leiteranschluss (1), wobei die Insel einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt hat, einem Halbleiterelement (3), dessen Unterseite an den ersten Abschnitt der Insel druckgebondet und auf diesem montiert ist, einer Anzahl von Drähten (4), die die Oberseite des Halbleiterelementes an den zweiten Abschnitt der Insel anschließen, und einer Kunstharzdichtung (5), die das Halbleiterelement und die Drähte abdichtet, wobei die Insel ein Durchgangsloch (6) aufweist, das im Wesentlichen parallel zu einer Seite des Halbleiterelementes (3) zwischen a) dem ersten Abschnitt der Insel, auf welchem das Halbleiterelement (3) montiert ist, und b) dem zweiten Abschnitt der Insel, an welchen alle Drähte (4) gebondet sind, ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Durchgangsloch so ausgebildet ist, dass es sich unter allen Drähten erstreckt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Kunstharz Epoxydharz ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Halbleiterelement eine quadratische Form hat und das Durchgangsloch entlang einer Seite des Halbleiterelementes ausgebildet ist, und wobei die Drähte, die an ein Ende des Halbleiterelementes angeschlossen sind, an die Oberfläche der Insel so stitchgebondet sind, dass die Drähte über das Durchgangsloch gehen.