DE4421077B4 - Halbleitergehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Halbleitergehäuse mit:
einer Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen (13) jeweils mit einer Oberseite zur Verbindung mit einer Unterseite eines Halbleiterchips (11) und mit einer als elektrische Verbindung nach außen dienenden Unterseite, wobei die Chipanschlüsse (13) eben sind,
einer Vielzahl von entfernbaren Kunststoffbändern (15, 25), von denen jeweils eines an der Unterseite entsprechender Chipanschlüsse (13) angebracht ist und die jeweils gleiche Breite wie die Unterseite der entsprechenden Chipanschlüsse (13) haben,
einer Vielzahl von isolierenden doppelseitigen Klebebändern (16, 26), von denen jeweils eines an der Oberseite entsprechender Chipanschlüsse (13) angebracht ist, um jeden Chip-anschluß (13) an dem Halbleiterchip (11) zu befestigen,
einer Vielzahl von leitfähigen Kontakthügeln (18, 28), die jeweils zwischen den Oberseiten der entsprechenden Chipanschlüsse (13) und der Unterseite des Halbleiterchips (11) angeordnet sind, um den entsprechenden Chipanschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) elektrisch zu verbinden, und
Gießharz (14), das einen vorbestimmten Bereich umhüllt, der den Halbleiterchip...

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitergehäuse und ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere ein Halbleitergehäuse aus Kunststoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem Kontakthügel so gestaltet sind, daß das Halbleitergehäuse leichtgewichtiger, dünner und kleiner gestaltet werden kann, so daß es auf einer gedruckten Leiterplatte mit einer größeren Packungsdichte montiert werden kann.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In 1 ist ein herkömmliches Halbleitergehäuse aus Kunststoff gezeigt. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, umfaßt das Halbleitergehäuse aus Kunststoff einen Halbleiterchip 1, einen Anschlußrahmen 2 mit einem Anschlußrahmenauflager 2a, auf dem der Halbleiterchip 1 angeordnet ist, eine Vielzahl von inneren Anschlüssen 2b, die mit dem Halbleiterchip 1 durch Draht-Bonden verbunden sind, und äußere Anschlüsse 2c, die seitlich abstehen, eine Vielzahl von Metalldrähten 3, um die inneren Anschlüsse 2b des Anschlußrahmens 2 mit dem Halbleiterchip 1 elektrisch zu verbinden, sowie ein Gießharz 4, um einen bestimmten Bereich einzuhüllen, der durch den Draht-gebondeten Halbleiterchip 1 und die inneren Anschlüsse 2b des Anschlußrahmens 2 besetzt ist, um einen Gehäusekörper zu bilden.
  • Der Halbleiterchip 1 ist auf dem Auflager 2a des Anschlußrahmens 2 durch einen Epoxidklebstoff befestigt. Der Gehäusekörper ist aus dem Gießharz 4 durch Transfer-Gießen hergestellt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Gehäuses aus Kunststoff umfaßt einen Schritt des Anbringens des Halbleiterchips 1, der von einem Wafer abgetrennt worden ist, auf dem Auflager 2a des Anschlußrahmens 2 unter Verwendung des Epoxidklebstoffs 5, einen Schritt des Drahtbondens, um den aufgeklebten Halbleiterchip 1 mit den inneren Anschlüssen 2b des Anschlußrahmens 2 mit Hilfe von metallischen Drähten elektrisch zu verbinden, einen Schritt des Gießens, um den Gehäusekörper durch Gießen von Gießharz zu formen, wodurch ein durch den Draht-gebondeten Halbleiterchip 1 und die inneren Anschlüsse 2b besetzter Bereich umhüllt wird, und einen Schritt des Trimmens und Formens, bei dem Haltestäbe, die mit äußeren Enden des Anschlußrahmens 2 verbunden sind, zerschnitten werden, um ein getrenntes Halbleitergehäuse bereitzustellen und die äußeren Anschlüsse 2c des Halbleitergehäuses in die erforderlichen Formen gebogen werden.
  • Allerdings hat das gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellte Halbleitergehäuse aus Kunststoff insofern Nachteile, als die durch ein einzelnes Gehäuse wegen des Vorhandenseins der von beiden Seiten des Gießharzes 4 seitlich abstehenden äußeren Anschlüsse 2c und wegen der Metalldrähte 3 zum elektrischen Verbinden des Halbleiterchips 1 mit den inneren Anschlüssen 2b benötigte Fläche erhöht ist, so daß die Packungsdichte derartiger Gehäuse auf einer (nicht gezeigten) gedruckten Leiterplatte gering ist.
  • Da des weiteren bei den herkömmlichen äußeren Anschlüssen 2c des Anschlußrahmens 2 das Biegen und die Kontaktgabe oftmals von niedriger Qualität sind, ist die Genauigkeit bei Tests hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften verringert. Darüber hinaus unterliegt das Gehäuse der Gefahr, daß es gebrochen wird und sich zwischen Oberflächen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Halbleiterchip 1 und dem Auflager 2a ablöst (delaminiert).
  • Weiterhin ist das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses insofern nachteilig, als Spalten zwischen den Anschlüssen aufgrund mechanischer Belastungen während des Schritts des Trimmens und Formens auftreten können, so daß Feuchtigkeit dazwischen eindringen kann, wodurch das Gehäuse verschlechtert wird. Da außerdem bei dem Verfahren mehrere komplizierte Schritte auszuführen sind, ist die Produktivität relativ gering und die Herstellungskosten relativ hoch.
  • DE 42 38 646 A1 offenbart eine Halbleiterchipanordnung, bei der ein Halbleiterelement in seinem zentralen Abschnitt eine Vielzahl von Bondieranschlussflächen aufweißt, die über Metalldrähte mit den innen liegende Enden von gekrümmt verlaufenden Chipanschlüssen über entsprechenden Kontaktstellen, sowie mit Sammelschienen für die Stromversorgung des Halbleiterchips verbunden sind. Die Halbleiterchipanordnung wird durch ein Ausformungsmaterial umhüllt, wobei die außenliegenden Enden der gekrümmt verlaufenden Chipanschlüssen sowie der Sammelschienen durch Klebebänder verdeckt werden. Durch das Entfernen der Klebebänder werden die außenliegenden Enden freigelegt und werden dadurch von außen zugänglich.
  • JP 04-44347 A offenbart eine Anordnung, bei der Kontaktstellen eines Halbleiterchips über leitfähige Kontakthügel mit Chipanschlüssen verbunden sind. Die Chipanschlüsse und der Halbleiterchip sind vergossen, wobei sich die Chipanschlüsse seitlich aus dem Gusskörper erstrecken. Eine derartige Anordnung ist auch in DE 42 30 187 A1 offenbart.
  • US-5,200,362 A offenbart ein Verfahren zum Anbringen von Leiterbahnen an einem gekapselten Halbleiterchip, wobei ein entfernbarer Film verwendet wird. Kontaktstellen des Halbleiterchips sind mit den Leiterbahnen über Drähte verbunden.
  • JP 01-179 334 A offenbart eine Anordnung, bei der Kontaktstellen eines Halbleiterchips unmittelbar mit Anschlussstücken verbunden sind. Der Halbleiterchip mit den sich von den Kontaktstellen erstreckenden Anschlussstücken ist so vergossen, dass äußere Anschlussflächen der Kontaktstücke frei liegen.
  • US 4,842,662 offenbart ein Verfahren zum Bonden von Chipanschlüssen an Kontaktstellen eines Halbleiterchips.
    •
  • Aufgabe der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile des vorstehend beschriebenen Standes der Technik zu überwinden und insbesondere ein Halbleitergehäuse aus Kunststoff, das leichtgewichtiger, dünner und kleiner ist, um mit einer hohen Packungsdichte auf einer gedruckten Leiterplatte Oberflächen-montiert zu werden, und dessen elektrische Eigenschaften verbessert sind, und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses aus Kunststoff bereitzustellen, das in seinem Ablauf vereinfacht ist und das die Produktivität erhöhen und die Herstellungskosten verringern kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe durch ein Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Ziele und Gesichtspunkte der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen:
  • 1 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Halbleitergehäuses aus Kunststoff ist;
  • 2A und 2B Schnittansichten einer Ausführungsform eines Halbleitergehäuses aus Kunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
  • 3 eine Ansicht des in den 2A und 2B gezeigten Halbleitergehäuses aus Kunststoff von unten ist.
    •
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erläutert.
  • Die 2A und 2B sind Schnittansichten von Ausführungsformen eines Halbleitergehäuses aus Kunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung und 3 ist eine Ansicht eines Halbleitergehäuses gemäß der Erfindung von unten.
  • Wie in 2A gezeigt, ist das Halbleitergehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt aufgebaut: Eine Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen 13, an denen ein Halbleiterchip 11 mit einer vorbestimmten Gestalt angebracht ist, sind von einer unteren Oberfläche eines Gießharzkörpers abstehend angeordnet, und der Halbleiterchip 11 und die signalübertragenden Chipanschlüsse 13 sind elektrisch miteinander durch leitfähige Kontakthügel 18 und 28 verbunden, die zwischen ihnen jeweils angeordnet sind.
  • Genauer gesagt ist die Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen 13 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen angeordnet und mit Bändern aus Polyimid 15 und 25 mit vorbestimmten Abmessungen verbunden. Wie in 2A gezeigt, sind die Anschlüsse 13 und der Halbleiterchip 11 miteinander mit Hilfe von doppelseitigen Klebebändern 16 und 26 verbunden, die zwischen ihnen angeordnet sind, und auch elektrisch miteinander mit Hilfe der leitfähigen Kontakthügel oder Kontaktkugeln 18 und 28 verbunden, die zwischen ihnen angeordnet sind. Der darüber befestigte Halbleiterchip 11, die Bänder 16 und 26, die leitfähigen Kontakthügel 18 und 28, sowie innere Teile der Anschlüsse 13 sind durch Vergießen des Gießharzes 14 umhüllt.
  • Die signalübertragenden Chipanschlüsse 13 sind so bemessen und angeordnet, daß sie nicht über den Umriß des Halbleiterchips 11, gesehen aus der Ebene, vorstehen und sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung um etwa 50 bis 100 μm nach unten erstrecken.
  • Die isolierenden doppelseitigen Klebebänder 16 und 26 sind aus wärmehärtbarem oder thermoplastischem Band und haben eine Dicke von 70 bis 150 μm.
  • Die leitfähigen Kontakthügel sind aus Lot oder Gold als Hauptbestandteil hergestellt und haben eine Höhe von 20 bis 50 μm.
  • In dem Halbleitergehäuse aus Kunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Relativposition der doppelseitigen Bänder 16 und 26 zu den leitfähigen Kontakthügeln 18 und 28 alternativ in einer der beiden in den 2A und 2B gezeigten Strukturen gestaltet.
  • Andererseits umfaßt das Verfahren zur Herstellung des vorstehend erläuterten Halbleitergehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt des Anbringens der leitfähigen Hügel 18 und 28 auf der jeweils einen Seite der oberen Oberflächen der signalübertragenden Chipanschlüsse 13 und das Anbringen der isolierenden Polyimidbänder 15 und 25 an den unteren Oberflächen der Anschlüsse 13, ein Schritt des Befestigens der Anschlüsse an dem Halbleiterchip 11 mit Hilfe der doppelseitigen Bänder 16 und 26, die dazwischen angeordnet sind, einen Schritt des elektrischen Verbindens des Halbleiterchips 11 mit den Anschlüssen 13 durch Wärmepressen der leitfähigen Kontakthügel 18 und 28 auf die entsprechenden Anschlüsse 13, einen Schritt des Vergießens des Gießharzes in einem vorbestimmten Bereich, der den Halbleiterchip umgibt, wobei die unteren Oberflächen der Anschlüsse 13 an der unteren Oberfläche des gegossenen Harzkörpers freiliegen, und einen Schritt des Entfernens der Polyimidbänder 15 und 25 von den unteren Oberflächen der Anschlüsse 13, Ausführen eines chemischen Reinigungsprozesses zum Entfernen von Verunreinigungen, Graten usw., sowie Anlöten der freiliegenden Oberflächen der Anschlüsse 13.
  • In diesem Verfahren wird als Technik zum Bonden der leitfähigen Kontakthügel 18 und 28 zwischen dem Halbleiterchip 11 und den Anschlüssen 13 die an sich bekannte Band-Automaten-Bond-Technik verwendet. Des weiteren wird als Befestigungs technik zum Anbringen des Halbleiterchips 11 an den Anschlüssen 13 eine LOC (Lead ON Chip) (Anschluß-auf-Chip)-Gehäusetechnik verwendet.
  • Die vorstehend erwähnte Band-Automaten-Bond-Technik ist eine Technik, bei der metallische Kontakthügel auf Bänder aufgebracht werden, auf denen metallische Muster (im wesentlichen bestehend aus Kupfer und als Anschlußrahmen und -drähte wirkend) vorgesehen sind.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren wird ein Schritt des Aushärtens der isolierenden doppelseitigen Bänder 16 und 26 vor dem Gießschritt ausgeführt. Bei diesem Schritt wird der Aushärtungs-Schritt je nach Art der verwendeten doppelseitigen Bänder verändert. Das heißt, die Aushärtung erfolgt in einem Ofen, falls die Befestigung des Halbleiterchips 11 durch ein wärmehärtbares Band erfolgt, und das Band wird bei einer Temperatur von 150°C bis 450°C behandelt, falls es ein thermoplastisches Band ist.
  • Obwohl bei dem vergossenen Halbleitergehäuse gemäß der Erfindung die freiliegenden Oberflächen der Anschlüsse 13 mit einer Oberfläche des vergossenen Gehäuses bündig abschließen (z.B. eine untere Oberfläche des Gießharzes 14), stehen die freiliegenden Oberflächen der Anschlüsse 13 von der unteren Oberfläche des Gießharzes 14 um die Dicke des Lotes vor, wenn der Lötschritt ausgeführt wird.
  • Die erhaltenen vorstehenden Anschlüsse 13 des Halbleitergehäuses sind mit einem Muster ausgerichtet, das auf einer (nicht gezeigten) gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist, und anschließend wird das Gehäuse einem Lötvorgang unterworfen, wodurch das benötigte fertige Halbleitergehäuse mit der Leiterplatte verbunden, hergestellt wird.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, kann das Gehäuse gemäß der Erfindung für die unterschiedlichsten Karten (z.B. SRAM-CARD, DRAM-CARD, MODULE und dgl.) verwendet werden, da das Halbleitergehäuse gemäß der Erfindung leichtgewichtiger, dünner und kleiner ist, um so mit einer größeren Packungsdichte auf der Leiterplatte Oberflächenmontiert zu werden.
  • Zusätzlich zu den strukturellen Vorteilen kann die Erfindung die elektrischen Eigenschaften verbessern und einen Bruch sowie eine Schichtablösung (Delamination) des Gehäuses vermindern.
  • Des weiteren ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise bei der Herstellung des Halbleitergehäuses geeignet, den Herstellungsprozeß insgesamt zu vereinfachen und somit eine Verbesserung der Produktivität und eine Verringerung der Herstellungskosten zu erreichen.
  • Abwandlungen im Aufbau sind für Fachleute dieses Gebietes erkennbar und unterschiedliche Abwandlungen und Ausführungsformen können erreicht werden, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen. Die in der vorstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen erläuterte Ausführung der Erfindung dient nur erläuternden Zwecken. Sie ist nicht dazu gedacht, die Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.

Claims (9)

  1. Halbleitergehäuse mit: einer Vielzahl von signalübertragenden Chipanschlüssen (13) jeweils mit einer Oberseite zur Verbindung mit einer Unterseite eines Halbleiterchips (11) und mit einer als elektrische Verbindung nach außen dienenden Unterseite, wobei die Chipanschlüsse (13) eben sind, einer Vielzahl von entfernbaren Kunststoffbändern (15, 25), von denen jeweils eines an der Unterseite entsprechender Chipanschlüsse (13) angebracht ist und die jeweils gleiche Breite wie die Unterseite der entsprechenden Chipanschlüsse (13) haben, einer Vielzahl von isolierenden doppelseitigen Klebebändern (16, 26), von denen jeweils eines an der Oberseite entsprechender Chipanschlüsse (13) angebracht ist, um jeden Chip-anschluß (13) an dem Halbleiterchip (11) zu befestigen, einer Vielzahl von leitfähigen Kontakthügeln (18, 28), die jeweils zwischen den Oberseiten der entsprechenden Chipanschlüsse (13) und der Unterseite des Halbleiterchips (11) angeordnet sind, um den entsprechenden Chipanschluß (13) mit dem Halbleiterchip (11) elektrisch zu verbinden, und Gießharz (14), das einen vorbestimmten Bereich umhüllt, der den Halbleiterchip (11) und die Chipanschlüsse (13) umfaßt, ausgenommen die Unterseiten der Chipanschlüsse (13) und ausgenommen die entfernbaren Kunststoffbänder (15, 25).
  2. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipanschlüsse (13) so bemessen und angeordnet sind, daß die Chipanschlüsse (13) in Draufsicht nicht über den Umriß des montierten Halbleiterchips (11) aus der Ebene gesehen vorstehen und um 50 μm bis 100 μm von dem Halbleitergehäuse nach unten abstehen.
  3. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 1, bei dem die isolierenden doppelseitigen Klebebänder (16, 26) thermisch abbindende oder thermoplastische Bänder sind.
  4. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 3, bei dem die isolierenden doppelseitigen Klebebänder (16, 26) eine Dicke von 70 μm bis 150 μm aufweisen.
  5. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 1, bei dem die leitfähigen Kontakthügel (18, 28) aus Lot oder aus Gold hergestellt sind.
  6. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 5, bei dem die leitfähigen Kontakthügel (18, 28) eine Höhe von 20 μm bis 50 μm aufweisen.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitergehäuses mit den Schritten: Anbringen von leitfähigen Kontakthügeln (18, 28) auf Oberseiten von signalübertragenden, ebenen Chipanschlüssen (13) und Anbringen von entfernbaren Kunststoffbändern (15, 25) an Unterseiten der Chipanschlüsse (13), die jeweils die gleiche Breite wie die Unterseite der entsprechenden Chipanschlüsse (13) haben, Befestigen der Chipanschlüsse (13) an einer Unterseite eines Halbleiterchips (11) mit isolierenden doppelseitigen Klebebändern (16, 26), von denen jeweils eines zwischen der Oberseite der entsprechenden Chipanschlüsse (13) und der Unterseite des Halbleiterchips (11) angeordnet wird, Elektrisches Verbinden der leitfähigen Kontakthügel (18, 28) mit der Unterseite des Halbleiterchips (11) durch Wärmepressen, Vergießen von Gießharz (14) in einen vorbestimmten Bereich, der den Halbleiterchip (11) so umgibt, daß die Unterseiten der Chipanschlüsse (13) und die entfernbaren, an den Unterseiten der Chipanschlüsse (13) angebrachten Kunststoffbänder (15, 25) an einer Unterseite des vergossenen Harzkörpers freiliegen, und Entfernen der entfernbaren Kunststoffbänder (15, 25) von den Unterseiten der Chipanschlüsse (13), Ausführen eines chemischen Reinigungsvorgangs, um Verunreinigungen und Grate zu entfernen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden doppelseitigen Klebebänder (16, 26) wärmeaushärtende Bänder sind und nach dem Anbringen zum Abbinden in einem Ofen erwärmt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden doppelseitigen Klebebänder (16, 26) thermoplastische Bänder sind und nach dem Anbringen bei einer Temperatur von 150°C bis 450°C ausgehärtet werden.
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