Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, auf
welcher Halbleiterelemente angebracht werden, und die auch
als "nackter Chip" bezeichnet wird.
Um die Geschwindigkeit und die Packungsdichte einer
Halbleitervorrichtung zu erhöhen ist es wesentlich, die
Verbindungsentfernungen zwischen Halbleiterelementen und
einer Verdrahtungsplatte sowie die Verdrahtungsentfernung
zwischen Halbleiterelementen zu verringern. Zu diesem Zweck
ist es erforderlich, die Halbleiterelemente direkt mit der
feinen Verdrahtungsschicht der Verdrahtungsplatte durch Lot
oder eine andere Einrichtung zu verbinden. Da der
Stromverbrauch eines mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden
Halbleiterelements hoch ist, ist es darüber hinaus
erforderlich, den Widerstand zu verringern, durch Erhöhung
der Abmessungen eines Leitungsdrahtes in der Zufuhrschicht
der Verdrahtungsplatte, und weiterhin erforderlich, eine
beträchtliche Wärmemenge freizusetzen, die von den
Halbleiterelementen erzeugt wird.
Fig. 30 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik, beschrieben in "Electronic
Material", Mai 1993, Seiten 47 bis 51. In Fig. 30 bezeichnet
die Bezugsziffer 3 ein Halbleiterelement, 31 eine
Verdrahtungsplatte, 32 die Zufuhrschicht der
Verdrahtungsplatte 31, 33 die Signalübertragungsschicht der
Verdrahtungsplatte 31, 34 eine Kappe, und 1j eine
Eingangs/Ausgangsklemme. Die Zufuhrschicht 32 besteht
hauptsächlich aus einem keramischen Laminat, welches durch
Aufdrucken einer leitfähigen Paste auf eine "grüne" Platte
(Rohplatte) und Brennen der leitfähigen Paste hergestellt
wird. Die Signalübertragungsschicht 33 wird durch Ausbildung
eines Kupferleiters auf einem Polyimid-Isolator mit Hilfe
eines Sputter- und Photogravurverfahrens hergestellt.
Bevor Halbleiterelemente auf der Halbleitervorrichtung
angebracht werden, wird mit den Halbleiterelementen ein
Einbrenntest in einer auf 150°C erhitzten Atmosphäre
durchgeführt, um die Funktion der Halbleiterelemente zu
testen oder zu untersuchen, und gegebenenfalls deren Defekte
oder Probleme festzustellen. Wenn die Halbleiterelemente
verkapselt sind, also in Gehäusen angebracht sind, kann der
Versuch einfach dadurch erfolgen, daß die Zufuhrdrähte des
Gehäuses in einen Sockel eingeführt werden, jedoch ist der
Test eines nicht in einem Gehäuse angeordneten
Halbleiterelements, welches als "nackter Chip" bezeichnet
wird, schwierig, da es schwierig ist, sämtliche elektrischen
Verbindungselektroden der Halbleiterelemente in
gleichförmigen Kontakt mit den Teststiften zu bringen.
Angesichts dieser Umstände wurde das in Fig. 31 dargestellte
Verfahren entwickelt (Sammlung der Beiträge für das "34th SHM
technology lecture meeting", Seiten 19 bis 23, Tsukada)
Hierbei bezeichnet die Bezugs Ziffer 3 ein Halbleiterelement,
40 Lötmittel mit hohem Schmelzpunkt, 41 Lötmittel mit
niedrigem Schmelzpunkt, 42 eine Testleitung, und 43 ein
Testsubstrat. In Fig. 31(a) ist das Lötmittel 40 mit hohem
Schmelzpunkt auf dem Halbleiterelement 3 durch
Dampfablagerung oder auf eine andere Weise angeordnet. In
Fig. 31(b) ist das Lötmittel 41 mit niedrigem Schmelzpunkt
auf dem Lötmittel 40 mit hohem Schmelzpunkt vorgesehen.
Anders ausgedrückt wird das Lötmittel 41 mit niedrigem
Schmelzpunkt auf dem Lötmittel 40 mit hohem Schmelzpunkt
dadurch angebracht, daß ein Loch im Boden des Behälters
ausgebildet wird, welcher geschmolzenes Lötmittel enthält,
das geschmolzene Lötmittel mit Luftdruck beaufschlagt wird,
und oben auf dem Lötmittel 40 mit hohem Schmelzpunkt das
Lötmittel angesammelt wird, welches aus dem Behälterloch
herausgedrückt wird. In Fig. 31(c) ist die Bodenoberfläche
des Lötmittels 41 mit niedrigem Schmelzpunkt mit der oberen
Oberfläche eines oberen Endabschnitts des Testdrahtes oder
der Testleitung 42 verbunden, und eine nicht gezeigten Buchse
ist an einen Bodenendabschnitt der Testleitung 42
angeschlossen, um so einen Funktionstest in einer erhitzten
Atmosphäre durchzuführen. Weiterhin wird in Fig. 31(d) das
Lötmittel 41 mit niedrigem Schmelzpunkt durch Wärmeeinwirkung
nach dem Test geschmolzen, um das Halbleiterelement 3 von der
Testleitung 42 des Testsubstrats 43 zu entfernen. Das
Lötmittel 41 mit niedrigem Schmelzpunkt verbleibt auf dem
Testsubstrat 43. Schließlich wird in Fig. 31(e) das
Lötmittel 41 mit niedrigem Schmelzpunkt erneut auf dem
Lötmittel 40 mit hohem Schmelzpunkt des Halbleiterelements 3
angebracht, dessen zufriedenstellende Eigenschaften durch den
Test bestätigt wurden, und dieses fehlerfreie
Halbleiterelement 3 ist nunmehr dazu bereit, in ein Gehäuse
eingebaut, also verkapselt zu werden.
Bei der in Fig. 30 gezeigten Halbleitervorrichtung nach dem
Stand der Technik ist die Kappe 34 auf der rückseitigen
Fläche des Halbleiterelements 3 so vorgesehen, daß sie Wärme
von dem Halbleiterelement 3 abstrahlt. Da bei dieser
Halbleitervorrichtung das Gehäuseverkapselungsverfahren zum
Anbringen dieser Elemente auf der Verdrahtungsplatte 31
verwendet wird, ist es unmöglich, die Dicke und die
Abmessungen der Halbleitervorrichtung zu verringern. Darüber
hinaus sind die Kosten für die Halbleitervorrichtung hoch, da
es hierbei erforderlich ist, die Kappe 34 aus Metall
herzustellen. Da das Halbleiterelement 3 und die
Verdrahtungsplatte 31 unterschiedliche thermische
Expansionskoeffizienten aufweisen, ist darüber hinaus die
Halbleitervorrichtung nicht sehr verläßlich, da thermische
Spannungen, die zu Spaltbildungen führen können, in dem
Lötmittel am Verbindungspunkt zwischen dem Halbleiterelement
3 und der Verdrahtungsplatte 31 hervorgerufen werden.
Das in Fig. 31 gezeigte Verfahren nach dem Stand der Technik
zum Testen eines Halbleiterelements weist ein erstes Problem
auf, nämlich daß der Testvorgang kompliziert ist, da eine
vorspringende Elektrode zwei Schichten aufweist, die aus dem
Lötmittel 40 mit hohem Schmelzpunkt und dem Lötmittel 41 mit
niedrigem Schmelzpunkt bestehen, die durch unterschiedliche
Verfahren ausgebildet wurden, und da das Lötmittel 41 mit
niedrigem Schmelzpunkt nach dem Test erneut aufgebracht
werden muß. Weiterhin tritt bei diesem Testverfahren das
zweite Problem auf, daß eine sehr dünne, vorspringende
Elektrode nicht ausgebildet werden kann, infolge der
Schwierigkeiten der Ausrichtung der beiden Lötmittel, da das
Lötmittel 41 mit niedrigem Schmelzpunkt auf dem Lötmittel 40
mit hohem Schmelzpunkt angeordnet wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehenden
Schwierigkeiten entwickelt, und ein Ziel der Erfindung
besteht daher darin, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
zu stellen, welche eine Gehäuseverpackung von
Halbleiterelementen mit hoher Dichte erlaubt, und
Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung bei niedrigen Kosten
erzielt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der
Halbleitervorrichtung, und ebenfalls eines Verfahrens zum
Testen von Halbleiterelementen, und in der Bereitstellung
eines Testsubstrats für das Verfahren.
Gemäß einer ersten Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch
1 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher das Zufuhrsubstrat zum Liefern von Energie an nicht
in Gehäuse gekapselte, nicht-defekte
Halbleiterelementebehälter aufweist, um die
Halbleiterelemente aufzunehmen, wobei die Halbleiterelemente
mit der Verdrahtungsschicht des Signalübertragungssubstrats
zum Übertragen von Signalen an die Halbleiterelemente
verbunden sind, die Halbleiterelemente in den Behältern
enthalten sind, die Behälter mit dem
Signalübertragungssubstrat bedeckt sind, und das
Signalübertragungssubstrat dem Zufuhrsubstrat überlagert und
mit diesem verbunden ist.
Gemäß einer zweiten Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch
2 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher der Behälter gemäß der ersten Zielrichtung der
Erfindung eine Öffnung ist, die sich von der Vorderfläche des
Zufuhrsubstrats aus erstreckt, welche dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, bis zur
entgegengesetzten Stirnfläche.
Gemäß einer dritten Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch
3 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher eine Basis zum Haltern der Verdrahtungsschicht des
Signalübertragungssubstrats gemäß der ersten Zielrichtung der
Erfindung aus einem Material hergestellt wird, welches einen
thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der annähernd
gleich jenem des Halbleiterelements ist.
Gemäß einer vierten Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch
4 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher die Verdrahtungsschicht des
Signalübertragungssubstrats gemäß der ersten Zielrichtung der
Erfindung aus einem Polymermaterial und einem Leiter besteht,
und bei der Basis zum Haltern der Verdrahtungsschicht die
Abschnitte entfernt sind, die mit dem Zufuhrsubstrat
verbunden sind.
Gemäß einer fünften Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch
5 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher die Halbleiterelemente gemäß der zweiten Zielrichtung
der Erfindung in den offenen Behältern enthalten sind, die
offenen Behälter mit den Signalübertragungssubstrat abgedeckt
sind, welches dem Zufuhrsubstrat überlagert angeordnet ist,
und die offenen Behälter mit einem Polymerharz gefüllt sind,
welches verfestigt wird.
Gemäß einer sechsten Zielrichtung der Erfindung gemäß
Anspruch 6 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher der Behälter gemäß der ersten
Zielrichtung der Erfindung ein hohler Behälter ist, der ein
Bodenende aufweist, und an der Vorderseite des
Zufuhrsubstrats offen ist, welche dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, und auf der
entgegengesetzten Rückseite des Zufuhrsubstrats geschlossen
ist.
Gemäß einer siebten Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch
3 wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, welches
folgende Schritte aufweist: Ausbildung von Behältern zur
Aufnahme von Halbleiterelementen, von elektrischen
Verbindungselektroden und Abdicht-Anschlußflächen auf der
Vorderfläche des Zufuhrsubstrats zum Liefern von Energie an
nicht eingekapselte, nicht-defekte Halbleiterelemente,
Verbinden oder Bonden der Halbleiterelemente mit der
Verdrahtungsschicht des Signalübertragungssubstrats zum
Übertragen von Signalen an die Halbleiterelemente, Ausbildung
elektrischer Verbindungselektroden und von Abdicht-
Anschlußflächen auf der Vorderfläche des
Signalübertragungssubstrats an Positionen, welche den
voranstehend genannten Verbindungselektroden und Abdicht-
Anschlußflächen gegenüberliegen, Aufbringen des
Signalübertragungssubstrats auf das Zufuhrsubstrat, während
die Halbleiterelemente, die mit dem
Signalübertragungssubstrat verbunden sind, in den Behältern
des Zufuhrsubstrats aufgenommen sind, und Verbinden der
elektrischen Verbindungselektroden und der Abdicht-
Anschlußflächen dieser Substrate miteinander zum gleichen
Zeitpunkt.
Gemäß einer achten Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch 8
wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher das Halbleiterelement gemäß der sechsten Zielrichtung
der Erfindung mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters
verbunden ist, und eine Wärmeabstrahlrippe an der
rückseitigen Fläche des Zufuhrsubstrats befestigt ist.
Gemäß einer neunten Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch
9 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt, bei
welcher das Zufuhrsubstrat, welches mit den offenen Behältern
zur Aufnahme der Halbleiterelemente gemäß der zweiten
Zielrichtung versehen ist, dieselbe Dicke aufweist, oder eine
höhere Dicke als die Gesamtdicke der beiden
Halbleiterelemente, die Rücken an Rücken in dem offenen
Behälter aufgenommen sind, die mit den
Signalübertragungssubstraten verbundenen Halbleiterelemente
Rücken an Rücken in den offenen Behältern des Zufuhrsubstrats
von beiden Seiten des Zufuhrsubstrats auf aufgenommen sind,
und die Signalübertragungssubstrate, mit welchen die
Halbleiterelemente verbunden sind, mit beiden Seiten des
Zufuhrsubstrats verbunden sind.
Gemäß einer zehnten Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch
10 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt,
bei welcher das Signalübertragungssubstrat gemäß der ersten
Zielrichtung der Erfindung flexibel ausgebildet ist, da es
aus einem Polymerisolator und einem metallischen Leiter
besteht.
Gemäß einer elften Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch
11 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt,
bei welcher das Signalübertragungssubstrat gemäß der zehnten
Zielrichtung der Erfindung einen Leiter auf seiner
rückwärtigen Fläche aufweist, entgegengesetzt zur
Vorderfläche, welche dem Zufuhrsubstrat gegenüberliegt.
Gemäß einer zwölften Zielrichtung der Erfindung nach Anspruch
12 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung gestellt,
bei welcher das Signalübertragungssubstrat gemäß der zehnten
Zielrichtung der Erfindung Eingangs/Ausgangsklemmen auf
seiner rückwärtigen Fläche aufweist, entgegengesetzt zur
Vorderfläche, welche den Zufuhrsubstrat gegenüberliegt.
Gemäß einer dreizehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 13 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher das Zufuhrsubstrat gemäß der ersten
oder zehnten Zielrichtung der Erfindung
Eingangs/Ausgangsklemmen auf seiner Vorderfläche
gegenüberliegend dem Signalübertragungssubstrat aufweist, und
das Signalübertragungssubstrat mit Eingangs/Ausgangsklemmen
auf seiner Rückfläche entgegengesetzt zur Vorderfläche
versehen ist, welche dem Zufuhrsubstrat gegenüberliegt.
Gemäß einer vierzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 14 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher Poren im Boden des hohlen Behälters
gemäß der sechsten oder zehnten Zielrichtung der Erfindung
angeordnet sind.
Gemäß einer fünfzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 15 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher die Halbleiterelemente gemäß der
zweiten oder zehnten Zielrichtung der Erfindung mit beiden
Seiten des Signalübertragungssubstrats verbunden sind, die
Zufuhrsubstrate, welche die offenen Behälter aufweisen, dem
Signalübertragungssubstrat überlagert angeordnet und mit
dessen beiden Seiten verbunden sind, und die
Halbleiterelemente in den offenen Behältern der
Zufuhrsubstrate angeordnet sind.
Gemäß einer sechzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 16 wird eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung
gestellt, bei welcher die Halbleiterelemente gemäß der
sechsten oder zehnten Ausführungsform der Erfindung mit
beiden Seiten des Signalübertragungssubstrats verbunden sind,
die Zufuhrsubstrate, welche die hohlen Behälter aufweisen,
dem Signalübertragungssubstrat überlagert und mit dessen
beiden Seiten verbunden sind, so daß die hohlen Behälter
einander gegenüberliegen, und die Halbleiterelemente in den
hohlen Behältern der Zufuhrsubstrate aufgenommen sind.
Gemäß einer siebzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 17 wird ein Verfahren zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, welches folgende
Schritte aufweist: Ausbildung vorspringender Elektroden auf
dem Testsubstrat, welches Testleitungen oder -drähte
aufweist, um die vorspringenden Elektroden elektrisch mit den
Testdrähten zu verbinden, Verbinden der elektrischen
Verbindungselektroden eines nicht eingekapselten
Halbleiterelements mit den auf dem Testsubstrat vorgesehenen,
vorspringenden Elektroden, Testen des Halbleiterelements in
einer erhitzten Atmosphäre und Entfernen des
Halbleiterelements von dem Testsubstrat nach dem Test, um die
vorspringenden Elektroden von dem Testsubstrat zusammen mit
den elektrischen Verbindungselektroden des Halbleiterelements
zu entfernen.
Gemäß einer achtzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 18 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem
vorspringende Elektroden und Testdrähte auf der Vorderfläche
des Testsubstrats vorgesehen sind, und die vorspringende
Elektrode mit dem Ende des Testdrahtes verbunden ist.
Gemäß einer neunzehnten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 19 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem
sämtliche Testdrähte, die auf der Vorderfläche des
Testsubstrats angeordnet sind, mit Ausnahme der
vorspringenden Elektroden, mit einem Polymerharz bedeckt
sind, und das Polymerharz außerhalb der Testdrähte mit der
Vorderfläche des Testsubstrats verbunden ist.
Gemäß einer zwanzigsten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 20 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem die
vorspringenden Elektroden durch Plattieren ausgebildet
werden.
Gemäß einer einundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung nach
Anspruch 21 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem die
vorspringende Elektrode aus mehreren Metallschichten
hergestellt ist, die aufeinandergelegt wurden.
Gemäß einer zweiundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 22 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem die
vorspringenden Elektroden und die Testdrähte auf der
Vorderfläche des Testsubstrats vorgesehen sind, und die
vorspringende Elektrode mit dem Testdraht durch einen Film
verbunden ist, der dünner ist als der Testdraht.
Gemäß einer dreiundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 23 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, welches aus einem
flexiblen Polymerharz und einem metallischen Leiter besteht.
Gemäß einer vierundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 24 wird ein Testsubstrat zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, bei welchem ein
dünner Metallfilm zwischen der vorspringenden Elektrode und
dem Testsubstrat gemäß der dreiundzwanzigsten Zielrichtung
der Erfindung vorgesehen ist.
Gemäß einer fünfundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 25 wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Testsubstrats zur Verfügung gestellt, welches folgende
Schritte aufweist: die Ausbildung vorspringender Elektroden
auf dem Testsubstrat, und das Polieren des oberen Abschnitts
der vorspringenden Elektrode.
Gemäß einer sechsundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 26 wird ein Verfahren zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, welches den
Schritt der Atzung eines Abschnitts der vorspringenden
Elektrode aufweist, der von dem Testsubstrat zusammen mit den
elektrischen Verbindungselektroden entfernt wird, zusätzlich
zu den Schritten gemäß der siebzehnten Zielrichtung der
Erfindung.
Gemäß einer siebenundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
nach Anspruch 27 wird ein Verfahren zum Testen eines
Halbleiterelements zur Verfügung gestellt, welches den
Schritt des Polierens eines Abschnitts der vorspringenden
Elektrode umfaßt, der von dem Testsubstrat zusammen mit den
elektrischen Verbindungselektroden entfernt wird, zusätzlich
zu den Schritten gemäß der siebzehnten Zielrichtung der
Erfindung.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat und
das Zufuhrsubstrat einander überlagert und miteinander
verbunden angeordnet sind, und die mit dem
Signalübertragungssubstrat verbundenen Halbleiterelemente in
den Behältern des Zufuhrsubstrats aufgenommen sind, ist die
Halbleitervorrichtung dünn und mit geringen Abmessungen
ausgebildet. Da die Halbleiterelemente mit der
Verdrahtungsschicht des Signalübertragungssubstrats verbunden
sind, wird darüber hinaus die Länge des Signalkanals zwischen
benachbarten Halbleiterelementen gering, und wird die
Signalverarbeitung beschleunigt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten
Zielrichtung der Erfindung der offene Behälter auf der
Rückseite des Zufuhrsubstrats offen ist, welche nicht dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, wenn das
Signalübertragungssubstrat und das Zufuhrsubstrat einander
überlagert und miteinander verbunden werden, wird von dem
Halbleiterelement erzeugte Wärme schnell von dem offenen
Behälter zur Außenseite der Rückseite des Zufuhrsubstrats hin
abgestrahlt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten
Zielrichtung der Erfindung die Basis des
Signalübertragungssubstrats aus einem Material hergestellt
wird, welches einen thermischen Expansionskoeffizienten
annähernd gleich jenem des Halbleiterelements aufweist,
haltert die Basis die Verdrahtungsschicht, und wird das
Ausmaß thermischer Spannungen verringert, die an der
Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat hervorgerufen werden, wodurch die
elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat sicherer ausgebildet wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten
Zielrichtung der Erfindung von der Basis des
Signalübertragungssubstrats Abschnitte entfernt sind, wenn
das Signalübertragungssubstrat mit dem Zufuhrsubstrat
verbunden wird, sind Abschnitte der Verdrahtungsschicht
entsprechend den entfernten Abschnitten entlang der unebenen
Oberfläche des Zufuhrsubstrats angeordnet und an der
Oberfläche befestigt, wodurch die elektrischen Verbindungen
verbessert werden.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der fünften
Zielrichtung der Erfindung die offenen Behälter, welche die
Halbleiterelemente aufnehmen, mit einem Polymerharz gefüllt
sind, können die Bereiche um die Verbindung zwischen dem
Halbleiterelement und dem Signalübertragungssubstrat und um
die Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat und
dem Zufuhrsubstrat herum wasserdicht ausgebildet werden.
Darüber hinaus dient das Polymerharz, welches in die Bereiche
um die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat herum und um die Verbindung
zwischen dem Signalübertragungssubstrat und dem
Zufuhrsubstrat herum eingebracht wird, dazu, daß thermische
Spannungen an diesen Verbindungen abgebaut werden, wodurch
die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und
dem Signalübertragungssubstrat und die elektrische Verbindung
zwischen dem Signalübertragungssubstrat und dem
Zufuhrsubstrat verbessert werden.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten
Zielrichtung der Erfindung das Halbleiterelement in dem
hohlen Behälter mit dem Signalübertragungssubstrat verbunden
ist, wird das Halbleiterelement durch den hohlen Behälter und
das Signalübertragungssubstrat abgedichtet, so daß es nicht
mehr erforderlich ist, eine bestimmte Abdichtkappe
vorzusehen. Darüber hinaus wird von dem Halbleiterelement
erzeugte Wärme vom Boden des hohlen Behälters aus an die
Außenseite der rückseitigen Fläche des Zufuhrsubstrats
abgestrahlt, wodurch eine Wärmeabstrahlung sichergestellt
wird, ohne daß es erforderlich ist, eine
Wärmeabstrahlungsrippe vorzusehen.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der siebten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat und
das Zufuhrsubstrat einander überlagert angeordnet sind, und
die elektrischen Verbindungselektroden und die Abdicht-
Anschlußflächen dieser Substrate miteinander zum selben
Zeitpunkt verbunden werden, ist es möglich, die Anzahl an
Herstellungsschritten zu verringern.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der achten
Zielrichtung der Erfindung das Halbleiterelement mit dem
Boden des hohlen Behälters verbunden ist und die
Wärmeabstrahlrippe auf der rückseitigen Fläche des
Zufuhrsubstrats vorgesehen ist, welche den Boden des hohlen
Behälters bildet, wird von dem Halbleiterelement erzeugte
Wärme schnell zur Wärmeabstrahlrippe befördert, und an die
Außenseite der Halbleitervorrichtung ausgestrahlt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der neunten
Zielrichtung der Erfindung das Zufuhrsubstrat sandwichartig
zwischen zwei Signalübertragungssubstraten angeordnet ist,
und die Halbleiterelemente, die mit den beiden
Signalübertragungssubstraten verbunden sind, Rücken an Rücken
innerhalb des Zufuhrsubstrats angeordnet sind, ist die Dicke
der Halbleitervorrichtung nicht groß, und dennoch die
Packungsdichte der Halbleiterelemente verdoppelt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der zehnten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat
flexibel ausgebildet ist und entlang der unebenen Oberfläche
des Zufuhrsubstrats verschoben ist, und das
Signalübertragungssubstrat thermische Spannungen an seiner
Verbindung mit dem Halbleiterelement ausgleicht, ist eine
gute elektrische Verbindung zwischen dem
Signalübertragungssubstrat und dem Halbleiterelement
sichergestellt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der elften
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat
flexibel ausgebildet ist, ohne eine Halterungsbasis
aufzuweisen, und der auf der rückseitigen Fläche des
Signalübertragungsdrahts vorgesehene Metallfilm eine
elektromagnetische Abschirmung bezüglich der Verdrahtung der
Halbleitervorrichtung zur Verfügung stellt, läßt sich eine
hohe Rauschwiderstandsfähigkeit erzielen.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der zwölften
Zielrichtung der Erfindung die Eingangs/Ausgangsklemmen auf
der rückseitigen Fläche des Signalübertragungssubstrats
vorgesehen sind, werden dann, wenn die Halbleitervorrichtung
auf einer Mutterplatine angebracht wird, die
Eingangs/Ausgangsklemmen entlang der unebenen Oberfläche der
Mutterplatine versetzt, wodurch die Verläßlichkeit der
elektrischen Verbindungen zwischen der Halbleitervorrichtung
und der Mutterplatine verbessert wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der dreizehnten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat
Eingangs/Ausgangsklemmen aufweist, und das Zufuhrsubstrat
Eingangs/Ausgangsklemmen aufweist, können diese Eingangs- und
Ausgangselektroden für Signalübertragungs- und
Stromversorgungszwecke unterteilt werden, und können
Elektroden mit unterschiedlichen Abmessungen für jeden
Einsatzzweck vorgesehen werden, wodurch die Leistung der
Halbleitervorrichtung verbessert wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der vierzehnten
Zielrichtung der Erfindung der Boden der hohlen Behälter
Poren aufweist, kann wirksam Wärme, die von dem
Halbleiterelement erzeugt wird, an die Außenseite der
rückwärtigen Fläche des Zufuhrsubstrats ausgestrahlt werden.
Wenn das Halbleiterelement durch einen Kleber mit dem Boden
des hohlen Behälters verbunden ist, so tritt darüber hinaus
der Kleber in die Poren ein, und der zwischen dem
Halbleiterelement und dem Boden des hohlen Behälters
vorhandene Kleber wird dünn, und es wird von dem
Halbleiterelement erzeugte Wärme wirksam an die Außenseite
der rückseitigen Fläche des Zufuhrsubstrats ausgestrahlt.
Wenn darüber hinaus eine Wärmeabstrahlrippe auf der
rückseitigen Fläche des Zufuhrsubstrats vorgesehen ist, so
fließt der in die Poren hineingelangende Kleber zur Rückseite
des Zufuhrsubstrats hinaus und dient wirksam als Kleber zum
Verbinden der Wärmeabstrahlrippe, wodurch es einfach wird,
die Wärmeabstrahlrippe auf dem Zufuhrsubstrat anzubringen.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der fünfzehnten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat
dünn ausgebildet ist, die Halbleiterelemente mit beiden
Oberflächen des dünnen Signalübertragungssubstrats verbunden
sind, welches sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten
angeordnet ist, und die Halbleiterelemente innerhalb der
Zufuhrsubstrate aufgenommen sind, wird die Dicke der
Halbleitervorrichtung nur durch die Dicke eines einzigen
Zufuhrsubstrats erhöht, und wird dennoch die Packungsdichte
verdoppelt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der sechzehnten
Zielrichtung der Erfindung das Signalübertragungssubstrat
dünn ausgebildet ist, und die Halbleiterelemente mit beiden
Oberflächen des dünnen Signalübertragungssubstrats verbunden
sind, welches sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten
angeordnet ist, ist das Halbleiterelement abgedichtet, was zu
einer Packung hoher Dichte und hoher Verläßlichkeit führt.
Da bei der Halbleitertestverfahren gemäß der siebzehnten
Zielrichtung der Erfindung die vorspringenden Elektroden von
dem Testsubstrat zusammen mit dem Halbleiterelement entfernt
werden, wenn das Halbleiterelement von dem Testsubstrat nach
Beendigung des Tests entfernt wird, verbleiben die
vorspringenden Elektroden auf dem Halbleiterelement. Anders
ausgedrückt wird der Testvorgang vereinfacht, und werden die
Kosten für den Test verringert, da der Halbleiterelementtest
und die Ausbildung der vorspringenden Elektroden auf dem
Halbleiterelement zur selben Zeit durchgeführt werden.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der achtzehnten Zielrichtung
der Erfindung die vorspringenden Elektroden auf dem Isolator
des Testsubstrats ausgebildet und mit den Endoberflächen der
Testdrähte verbunden werden, ist die Verbindungsfestigkeit
zwischen der vorspringenden Elektrode und dem Testsubstrat
kleiner als die Verbindungsfestigkeit zwischen der
vorspringenden Elektrode und dem Halbleiterelement, wodurch
das Halbleiterelement von dem Testsubstrat nach dem Test
einfach entfernt werden kann, und die Ausbildung der
vorspringenden Elektroden auf dem Halbleiterelement
sichergestellt werden kann.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der neunzehnten Zielrichtung
der Erfindung das Polymerharz sämtliche Testdrähte mit
Ausnahme der vorspringenden Elektroden abdeckt, und die
Testdrähte haltert, kann verhindert werden, daß die
Testdrähte vom Testsubstrat abgetrennt werden, wenn die
vorspringenden Elektroden von dem Testsubstrat zusammen mit
dem Halbleiterelement entfernt werden.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der zwanzigsten Zielrichtung
der Erfindung die vorspringende Elektroden durch Plattieren
ausgebildet wird, kann einfach eine vorspringende Elektrode
erhalten werden, die aus zahlreichen Arten von Metallen
bestehen kann.
Da bei dem Testsubstrat-Herstellungsverfahren gemäß der
einundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung die
vorspringende Elektrode aus mehreren Metallen bestehen kann,
wird eine thermische Diffusionsverbindung von Gold zu Gold
zusätzlich zu einer Lötverbindung möglich, wodurch der
Bereich der Möglichkeiten zum Verbinden des
Halbleiterelements mit der Verdrahtungsplatte erweitert wird.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der zweiundzwanzigsten
Zielrichtung der Erfindung die vorspringende Elektrode und
der Testdraht durch einen dünnen Filmleiter gegenseitig
verbunden werden, der dünner ist als der Testdraht, können
die vorspringenden Elektroden leicht entfernt werden, wobei
die Testdrähte auf dem Testsubstrat verbleiben.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der dreiundzwanzigsten
Zielrichtung der Erfindung das Testsubstrat aus einem
Polymerharz und einem Metall besteht, ist das Testsubstrat
flexibel ausgebildet, wodurch es einfach wird, die
vorspringenden Elektroden zusammen mit dem Halbleiterelement
zu entfernen, wenn das Halbleiterelement von dem Testsubstrat
entfernt wird.
Da bei dem Testsubstrat gemäß der vierundzwanzigsten
Zielrichtung der Erfindung Gold zwischen dem Testsubstrat,
welches aus einem Polymerharz besteht, und der vorspringenden
Elektrode angeordnet ist, wird die Verbindungsstärke zwischen
der vorspringenden Elektrode und dem Testsubstrat klein,
wodurch es einfach wird, das Halbleiterelement von dem
Testsubstrat zu entfernen.
Da bei dem Testsubstrat-Herstellungsverfahren gemäß der
fünfundzwanzigsten Zielrichtung, der Erfindung obere
Endabschnitte der vorspringenden Elektrode poliert werden,
nachdem die vorspringenden Elektroden auf dem Testsubstrat
ausgebildet worden sind, weisen die vorspringenden Elektroden
sämtlich eine gleichmäßige Höhe auf, wodurch eine
gleichmäßige Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und
den vorspringenden Elektroden ermöglicht wird.
Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß der
sechsundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung obere
Endabschnitte der vorspringenden Elektroden geätzt werden,
nachdem die vorspringenden Elektroden von dem Testsubstrat
zusammen mit dem Halbleiterelement entfernt wurden, wird die
Oberfläche der vorspringenden Elektroden gereinigt, wodurch
die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und der
Verdrahtungsplatine verbessert wird.
Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß der
siebenundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung obere
Endabschnitte der vorspringenden Elektroden poliert werden,
nachdem die vorspringenden Elektroden von dem Testsubstrat
zusammen mit dem Halbleiterelement entfernt wurden, weisen
die vorspringenden Elektroden sämtlich eine gleichförmige
Höhe auf, wodurch die Verbindung zwischen dem
Halbleiterelement und der Verdrahtungsplatine verbessert
wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Zielrichtungen, Merkmale und Vorteile
hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 1 entlang einer Linie A-A von
Fig. 2;
Fig. 2 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der
Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 4;
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 5;
Fig. 7 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 6;
Fig. 8 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 7;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 8;
Fig. 10 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 9;
Fig. 11 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 10;
Fig. 12 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 11;
Fig. 13 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 12;
Fig. 14 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 13;
Fig. 15 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels für
eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform
13;
Fig. 16 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 14;
Fig. 17 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung
eines Testsubstrats und eines Halbleiterelements
gemäß Ausführungsform 15;
Fig. 18 eine Schnittansicht des Testsubstrats und des
Halbleiterelements zur Beschreibung eines
Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß
Ausführungsform 15;
Fig. 19 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 16;
Fig. 20 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels für
ein Testsubstrat gemäß Ausführungsform 16;
Fig. 21 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 17;
Fig. 22 eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches
durch ein Verfahren zur Herstellung des
Testsubstrats gemäß Ausführungsform 18 hergestellt
wurde;
Fig. 23 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 19;
Fig. 24 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 20;
Fig. 25 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 21;
Fig. 26 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 22;
Fig. 27 eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches
durch ein Verfahren zur Herstellung des
Testsubstrats gemäß Ausführungsform 23 hergestellt
wurde;
Fig. 28 eine Schnittansicht eines Halbleiterelements und
eines Testsubstrats zur Erläuterung eines
Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß
Ausführungsform 24;
Fig. 29 eine Schnittansicht eines Halbleiterelements und
eines Testsubstrats zur Erläuterung eines
Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß
Ausführungsform 25;
Fig. 30 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik; und
Fig. 31 eine Darstellung eines Verfahrens nach dem Stand
der Technik zum Testen eines Halbleiterelements.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 33
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei
gleiche oder entsprechende Teile wie beim Stand der Technik
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Ausführungsform 1 (Ansprüche 1, 2 und 3)
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung,
die als integrierte Einheit aufgebaut ist, gemäß
Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei der
Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2 verläuft. Fig. 2
ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der
Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1. In Fig. 2
weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1 weist
eine Basis 1a und eine Verdrahtungsschicht 1b auf, die mit
einem feinen Verdrahtungsmuster versehen ist und auf der
Basis 1a durch ein Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet
wird. Hierbei besteht die Basis 1a aus einem Material, dessen
thermischer Expansionskoeffizient annähernd gleich jenem des
Halbleiterelements 3 ist. Da das Halbleiterelement 3 im
allgemeinen einen thermischen Expansionskoeffizienten von
etwa 3,5 aufweist, wird Silizium (mit einem thermischen
Expansionskoeffizienten von 3,5), Siliziumkarbid (3,5) oder
Aluminiumnitrid (5,7) als Material für die Basis 1a
verwendet. Die Verdrahtungsschicht 1b wird als
Mehrfachschicht ausgebildet, durch Beschichten der Basis 1a
mit Polyimid, beispielsweise mittels Schleuderbeschichtung,
Ausheizen des Beschichtungsfilms bei 350°C zur Ausbildung
eines Polyimid-Isolators, nachfolgendes Ausbilden eines
leitfähigen Films aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer
auf diesem Isolator durch Sputtern, und eines
Widerstandsfilms auf diesem leitfähigen Film, Erzeugung eines
Musters in dem Widerstandsfilm durch eine
Photograviertechnik, Ablagern von Kupfer durch
Elektroplattieren, Wegätzen unnötiger Abschnitte des
leitfähigen Films zur Ausbildung eines leitfähigen Musters
1c, welches ein vorbestimmtes, feines Verdrahtungsmuster auf
dem Isolator aufweist, Beschichten des Isolators, der dieses
leitfähige Muster 1c aufweist, mit Polyimid, Ausbildung von
Öffnungen durch ein Photogravierverfahren, Ausheizen oder
Brennen des Polyimids, und erneutes Ausbilden eines
leitfähigen Musters 1c durch Musterbildung und Ätzen auf
dieselbe Weise wie voranstehend beschrieben. Anders
ausgedrückt ist die Verdrahtungsschicht 1b einer
Mehrfachschicht, die durch Wiederholung der Ausbildung des
Isolators und des leitfähigen Musters 1c hergestellt wird.
Auf der Vorderfläche dieser Verdrahtungsschicht 1b, an
welcher die Halbleiterelemente angeordnet sind, sind
Elementenelektroden 1d (siehe Fig. 1), Zufuhr- oder
Versorgungselektroden 1e, und Eingangs/Ausgangselektroden 1f
für Substratzwischenverbindungen vorgesehen. Die
Elementelektroden 1d, die Zufuhrelektroden 1e und die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f zwischen den Substraten werden
aus dem leitfähigen Muster 1c der Oberflächenschicht
gebildet, welche die vordere Fläche der Verdrahtungsschicht
1b bildet, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden.
Die Zufuhrelektroden 1e und die Eingangs/Ausgangselektroden
1f für Substratverbindungen stellen Elektroden dar, die auf
dem Signalübertragungssubstrat 1 vorgesehen sind, um das
Signalübertragungssubstrat 1 und das Zufuhrsubstrat 2
elektrisch zu verbinden. Obwohl die Elementelektroden 1d in
Fig. 2 nicht dargestellt sind, da sie unmittelbar unterhalb
der Halbleiterelemente 3 liegen, sind die Zufuhrelektroden 1e
um die Halbleiterelemente 3 herum angeordnet, und sind die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Substratverbindungen nahe
den Kanten oder Rändern der Verdrahtungsschicht 1b
angeordnet. Bei der Ausführungsform 1 besteht der Isolator
aus Polyimid, kann jedoch auch aus einem Polymerharz auf
Epoxygrundlage, oder einem anderen organischen Material wie
beispielsweise Siliziumdioxid bestehen. Der leitfähige Film
wird durch Sputtern ausgebildet, jedoch kann dies auch durch
Plattieren erfolgen. Zwar wird Kupfer als Material für das
leitfähige Muster 1c eingesetzt, jedoch kann statt dessen auch
Aluminium verwendet werden.
Das Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem keramischen Laminat,
welches offene Behälter 2a aufweist, die beide Oberflächen
des Zufuhrsubstrats 2 durchdringen, als Behälter zur Aufnahme
der Halbleiterelemente 3, die auf dem
Signalübertragungssubstrat 1 angeordnet sind. Genauer gesagt
ist das Zufuhrsubstrat 2 ein keramisches Laminat, welches
durch Stanzen einer grünen Tafel hergestellt wird, die eine
ungebrannte Keramiktafel oder -platte darstellt, zur
Ausbildung eines Isolators, um die offenen Behälter 2a auf
der grünen Tafel herzustellen, Anordnung einer leitfähigen
Paste in einem Muster auf dieser grünen Tafel durch Drucken,
Herstellung eines Leiters 2b mit einem vorbestimmten
Verdrahtungsmuster auf der grünen Tafel, Aufbringen einer
weiteren grünen Tafel, die mit offenen Behältern 2a versehen
ist, auf diesen Leiter 2b, Erzeugung eines Musters auf dem
Leiter 2b mit einem vorbestimmten, dicken Verdrahtungsmuster
mit kleinem Widerstand auf dieser grünen Tafel, zur Erzeugung
einer Mehrfachschicht, und Brennen der Mehrfachschicht.
Anders ausgedrückt stellt das Zufuhrsubstrat 2 ein
Keramiklaminat dar, welches durch Wiederholung der Ausbildung
der grünen Tafel mit den offenen Behältern 2a und des
leitfähigen Musters 2b hergestellt wird, um eine
Mehrfachschicht zu erzeugen, welche das dicke, leitfähige
Muster 2b mit kleinen Widerstand aufweist, und durch Brennen
der Mehrfachschicht. Auf der Vorderseite des Zufuhrsubstrats
2, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, sind
Zufuhrelektroden 2c vorgesehen, Eingangs/Ausgangselektroden
2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e. Die Zufuhrelektroden 2c, die
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen 2e
werden aus dem leitfähigen Muster 2b der obersten Schicht
gebildet, welche die Vorderseite des Zufuhrsubstrats 2
bildet, die dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt.
Die Zufuhrelektroden 2c sind um die offenen Behälter 2a herum
angeordnet, die Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten sind außerhalb der
Zufuhrelektroden 2c angeordnet, und die externen
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e sind nahe den Kanten des
Zufuhrsubstrats 2 angeordnet, so daß dann, wenn das
Signalübertragungssubstrat 1 dem Zufuhrsubstrat 2 überlagert
wird, wodurch die Halbleiterelemente 3, die auf dem
Signalübertragungssubstrat 1 angeordnet sind, in den offenen
Behältern 2a aufgenommen werden, die Zufuhrelektroden 2c den
Zufuhrelektroden 1e des Signalübertragungssubstrats 1
gegenüberliegen, die Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten den
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten des Signalübertragungssubstrats 1 gegenüberliegen,
und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen 2e zur Außenseite
des Signalübertragungssubstrats 1 hin freigelegt sind. Die
Zufuhrelektroden 2c und die Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten stellen elektrische
Verbindungselektroden dar, die auf dem Zufuhrsubstrat 2 dazu
vorgesehen sind, das Signalübertragungssubstrat 1 und das
Zufuhrsubstrat 2 elektrisch zu verbinden. Bei der
Ausführungsform 1 wird ein Keramiklaminat als das
Zufuhrsubstrat 2 verwendet, jedoch kann statt dessen auch eine
Platine mit einer gedruckten Schaltung verwendet werden.
Das Halbleiterelement 3 ist ein "nackter" Chip, der von einem
Wafer abgeschnitten wird, auf welchem ein
Elementherstellungsvorgang durchgeführt wurde, ist mit
elektrischen Verbindungselektroden 3a versehen (siehe Fig. 1),
für Signalübertragung und Stromversorgung, auf seiner
Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt, ist als zufriedenstellen in einem
Einbrenntest bestätigt worden, und kann eine
Hochgeschwindigkeits-Signalverarbeitung durchführen, wie
beispielsweise ein LSI. Die Halbleiterelemente 3 sind auf der
Verdrahtungsschicht 1b des Signalübertragungssubstrats 1
angeordnet. Das Signalübertragungssubstrat 1, auf welchem die
Halbleiterelemente 3 angebracht sind, wird umgedreht, wie
durch einen Pfeil in Fig. 2 gezeigt ist, und die
Verdrahtungsschicht 1b des Signalübertragungssubstrats 1 wird
dem Zufuhrsubstrat 2 überlagert und mit diesem verbunden,
wodurch die Halbbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a
angeordnet werden, um so eine Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit auszubilden.
Im einzelnen wird gemäß Fig. 1, nachdem die elektrischen
Verbindungselektroden 3a der Halbleiterelemente 3 mit den
Elementelektroden 1d des Signalübertragungssubstrats 1
mittels Lötmittel 4 verbunden wurden, und die
Halbleiterelemente 3 auf dem Signalübertragungssubstrat 1
angebracht wurden, das Signalübertragungssubstrat 1 dem
Zufuhrsubstrat 2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente 3
in den offenen Behältern 2a angeordnet werden, und die
Zufuhrelektroden 1e und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f
für Verbindungen zwischen den Substraten des
Signalübertragungssubstrats 1 werden mit den Zufuhrelektroden
2c und den Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen
zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats 2 durch das
Lötmittel 4 verbunden, um eine Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit auszubilden. Das Lötmittel 4 wird zum
Verbinden der Halbleiterelemente 3 mit dem
Signalübertragungssubstrat 1 verwendet, jedoch werden die
Oberflächen der elektrischen Verbindungselektroden 3a der
Halbleiterelemente 3 und die Oberflächen der
Elementelektroden 1d des Signalübertragungssubstrats 1 mit
Gold plattiert, und miteinander über eine thermische
Diffusion von Gold zu Gold verbunden.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1, wie
in Fig. 1 gezeigt ist, das Signalübertragungssubstrat 1 und
das Zufuhrsubstrat 2 einander überlagert und miteinander
verbunden sind, und die Halbleiterelemente 3, die mit dem
Signalübertragungssubstrat 1 verbunden sind, in den offenen
Behältern 2a des Zufuhrsubstrats 2 aufgenommen sind, so daß
die Dicke der Halbleitervorrichtung im wesentlichen die Summe
der Dicke des Signalübertragungssubstrats 1 und der Dicke des
Zufuhrsubstrats 2 beträgt, wird es möglich, eine dünne
Halbleitervorrichtung herzustellen. Da die
Verdrahtungsschicht 1b in Bereichen gegenüberliegend den
Halbleiterelementen 3 ausgebildet wird, kann die Fläche des
Signalübertragungssubstrats 1 dadurch verringert werden, daß
das leitfähige Muster 1c, welches ein feines
Verdrahtungsmuster bildet, an den Bereichen angeordnet wird,
welche den Halbleiterelementen 3 der Verdrahtungsschicht 1b
gegenüberliegen, wodurch es möglich wird, eine dünne
Halbleitervorrichtung herzustellen. Da die elektrischen
Verbindungselektroden 3a mit den Elementelektroden 1d
verbunden sind, welche den Halbleiterelementen 3
gegenüberliegen, die auf der Verdrahtungsschicht b angebracht
sind, wird auf jeden Fall die Länge eines Signalkanals
zwischen benachbarten Halbleiterelementen kurz, und kann
daher die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden.
Dieser Effekt ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1
die offenen Behälter 2a auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats
2 offen sind, welche nicht dem Signalübertragungssubstrat 1
gegenüberliegt, wenn das Signalübertragungssubstrat 1 und das
Zufuhrsubstrat 2 einander überlagert und miteinander
verbunden werden, wird von den Halbleiterelementen 3 erzeugte
Wärme von dem offenen Behälter 2a an die Außenseite der
Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 während des Betriebs der
Halbleiterelemente 3 abgestrahlt, wodurch die
Wärmeabstrahlfähigkeit der Halbleiterelemente 3 vergrößert
wird, ohne daß eine Wärmeabstrahlrippe vorgesehen wird.
Dieser Effekt ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Darüber hinaus ist es infolge der Halbleitervorrichtung gemäß
Ausführungsform 1 möglich, eine kostengünstige
Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, da die
Wärmeabstrahlrippe nicht vorhanden ist.
Bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform besteht
die Basis 1a aus einem Material, welches einen thermischen
Expansionskoeffizienten aufweist, der annähernd gleich jenem
des Halbleiterelements 3 ist, beispielsweise Silizium,
Siliziumkarbid und Aluminiumnitrid, und daher haltert die
Basis 1a die Verdrahtungsschicht 1b als untrennbare Einheit,
und selbst wenn das Lot 4 dazu verwendet wird, die
elektrischen Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements
3 mit den Elementelektroden 1d der Verdrahtungsschicht 1b zu
verbinden, werden keine thermischen Spannungen, welche eine
Spaltbildung hervorrufen, auf das Lot 4 ausgeübt, wodurch es
möglich wird, sichere elektrische Verbindungen zwischen den
elektrischen Verbindungselektroden 3a der Halbleiterelemente
3 und den Elementelektroden 1d der Verdrahtungsschicht 1b zur
Verfügung zu stellen. Diese Wirkung ist im Patentanspruch 3
angegeben.
Ausführungsform 2 (Anspruch 4)
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
3 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat, und
Halbleiterelemente 3. Das Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem
Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern 2a versehen
ist, und weist Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e auf
seiner Vorderfläche, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat 1 ist mit
einer Basis 1a und einer Verdrahtungsschicht 1b versehen, die
ein feines Verdrahtungsmuster aufweist und auf der Basis 1a
durch einen Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet wird. Die
Verdrahtungsschicht ist eine Mehrfachschicht, die einen
Isolator aus Polyimid oder einem Polymermaterial auf
Epoxybasis aufweist, sowie ein leitfähiges Muster 1c
(siehe Fig. 2). Die Verdrahtungsschicht 1b weist
Elementelektroden 1d auf, Zufuhrelektroden 1e und
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, auf ihrer Vorderfläche, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. In dem
Signalübertragungssubstrat 1 sind Abschnitte der Basis 1a
entfernt, die elektrisch mit dem Zufuhrsubstrat 2 verbunden
sind. Die entfernten Abschnitte der Basis 1a sind durch 1g
bezeichnet. Die entfernten Abschnitte 1g werden durch
Abdecken von Abschnitten der Basis 1a abgesehen von mit dem
Zufuhrsubstrat verbundenen Abschnitten durch einen Photolack
(resist) und Ätzen freiliegender Abschnitte der Basis 1a zum
Entfernen des Photolacks hergestellt. Wenn bei diesem
Ätzvorgang die Basis 1a aus einer Ferrolegierung besteht,
sogenanntem Kovar, so können Eisenchlorid und Salzsäure
verwendet werden, wenn dagegen die Basis 1a aus Aluminiumoxid
besteht, so kann Phosphorsäure verwendet werden, und wenn die
Basis 1a aus Silizium besteht, so kann eine Mischung von
Salpetersäure und Salzsäure eingesetzt werden. Die entfernten
Abschnitte 1g sind an Abschnitten der Basis 1a entsprechend
den Zufuhrelektroden 1g und den Eingangs/Ausgangselektroden
1f für Verbindungen zwischen den Substraten vorgesehen, und
ordnen die Basis 1a an einem Ort entsprechend den offenen
Behältern 2a an.
Bei der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 2
besteht daher die Verdrahtungsschicht 1b aus einer
Mehrfachschicht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial
und einen Leiter enthält, und gemäß Fig. 3 weist die Basis
1a des Signalübertragungssubstrats 1 die entfernten
Abschnitte 1d an Orten entsprechend den Zufuhrelektroden 1e
und den Eingangs/Ausgangselektroden 1e für Verbindungen
zwischen den Substraten auf. Wenn die Zufuhrelektroden 1e und
die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen
den Substraten des Signalübertragungssubstrats 1 daher
mittels Lot 4 mit den Zufuhrelektroden 2c und den
Eingangs/Ausgangselektroden 2e für Verbindungen zwischen den
Substraten des Zufuhrsubstrats 2 verbunden werden, so ist die
Verdrahtungsschicht 1b entsprechend dem entfernten Abschnitt
1g entlang der unebenen Oberfläche des Zufuhrsubstrats 1 auf
der Seite des Signalübertragungssubstrats verschoben, und mit
den Zufuhrelektroden 2c und den Eingangs/Ausgangselektroden
2d für Verbindungen zwischen den Substraten durch das Lot 4
verbunden, welches zwischen den Zufuhrelektroden 1e und den
Zufuhrelektroden 2c sowie zwischen den
Eingangs/Ausgangselektroden 1f und 2d für Verbindungen
zwischen den Substraten vorgesehen ist, wodurch die
Verläßlichkeit der elektrischen Verbindungen verbessert wird.
Wie bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform 1 sind
bei der vorliegenden Ausführungsform 2 die elektrischen
Verbindungselektroden 3a der Halbleiterelemente 3 mit den
Elementelektroden 1d des Signalübertragungssubstrats durch
das Lot 4 verbunden, das Signalübertragungssubstrat 1 und das
Zufuhrsubstrat 2 sind einander überlagert, wodurch die
Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a des
Zufuhrsubstrats 2 aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden
1e und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen
zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats 1
sind mit den Zufuhrelektroden 2c und den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten des Zufuhrsubstrats 2 durch das Lot 4 verbunden,
um eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit
aufzubauen.
Ausführungsform 3 (Anspruch 5)
Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
4 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2, und
Halbleiterelemente 3. Das Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem
Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern 2a versehen
ist, und weist Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten und externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e auf seiner
Vorderfläche, die dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat 1 ist mit
einer Verdrahtungsschicht 1b versehen, die ein feines
Verdrahtungsmuster aufweist und auf einer Basis 1a durch ein
Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet ist. Die
Verdrahtungsschicht 1b weist Elementelektroden 1d auf,
Zufuhrelektroden 1e und Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen den Substraten auf ihrer Vorderseite,
an welcher sich die Halbleiterelemente befinden, und die
offenen Behälter 2a sind mit einem Polymerharz 5 gefüllt,
welches verfestigt wird, während sich die Halbleiterelemente
3 in den offenen Behältern 2a befinden. Dieses Polymerharz 5
ist ein Epoxyharz oder ein Silikonharz. Genauer gesagt sind
die elektrischen Verbindungselektroden 3a der
Halbleiterelemente 3 mit den Elementelektroden 1d des
Signalübertragungssubstrat 1 mittels Lot 4 verbunden, das
Signalübertragungssubstrat 1 und das Zufuhrsubstrat 2 werden
einander überlagert, wodurch die Halbleiterelemente 3 in den
offenen Behältern 2a aufgenommen werden, und das flüssige
Polymerharz 5 wird in die offenen Behälter 2a von der
Rückseite des Zufuhrsubstrats 1 aus eingefüllt, bis das Harz
mit den Kanten der Behälter fluchtet, und sich verfestigt,
während die Zufuhrelektroden 1e und die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten des Signalübertragungssubstrats 1 mit den
Zufuhrelektroden 2c und den Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats
2 durch das Lot 4 verbunden werden. Wenn das Polymerharz 5 in
die offenen Behälter 2a eingebracht wird, fließt es in den
Spalt zwischen dem Halbleiterelement 3 und den Seitenwänden
des offenen Behälters 2a, in den Spalt zwischen dem
Halbleiterelement 3 und dem Signalübertragungssubstrat 1, und
in den Spalt zwischen dem Signalübertragungssubstrat 1 und
dem Zufuhrsubstrat 2. In diesem Fall wird das Polymerharz,
welches in den Spalt zwischen dem Signalübertragungssubstrat
1 und dem Zufuhrsubstrat 2 hineinfließt, am Außenumfang des
Spaltes durch die Wirkung der Oberflächenspannung angehalten,
die durch die Zähigkeit des Polymerharzes 5 hervorgerufen
wird, und wird verfestigt.
Nachdem bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 3
die Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a
angeordnet sind, wird daher das Polymerharz 5 in die offenen
Behälter 2a eingegossen, so daß durch das Polymerharz 5 die
Bereiche um die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement 3
und dem Signalübertragungssubstrat 1 herum, und um die
Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat 1 und dem
Zufuhrsubstrat 2 gefüllt werden, wodurch es ermöglicht wird,
Wasser am Eintritt in die Verbindung zwischen dem
Halbleiterelement 3 und dem Signalübertragungssubstrat 1 und
die Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat 1 und
dem Zufuhrsubstrat 2 zu hindern. Wenn das Lot 4 zum Verbinden
des Halbleiterelements 3 mit dem Signalübertragungssubstrat 1
und des Signalübertragungssubtrats 1 mit dem Zufuhrsubstrat 2
verwendet wird, so gleicht das Polymerharz 5, welches in die
Bereiche um die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement 3
und dem Signalübertragungssubstrat 1 herum und um die
Verbindung zwischen das Signalübertragungssubstrat 1 und das
Zufuhrsubstrat 2 herum eingefüllt wurde, thermische Spannung
aus, welche sonst die Erzeugung von Spalten in dem Lot 4
hervorrufen würden, wodurch es ermöglicht wird, eine
ordnungsgemäße elektrische Verbindung zwischen dem
Halbleiterelement 3 und dem Signalübertragungssubstrat 1
sowie zwischen dem Signalübertragungssubstrat 1 und dem
Zufuhrsubstrat 2 sicherzustellen.
Ausführungsform 4 (Anspruch 6)
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
5 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1 umfaßt
eine Verdrahtungsschicht 1b, die ein feines
Verdrahtungsmuster aufweist und auf einer Basis 1a durch eine
Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet wird. Die
Verdrahtungsschicht 1b ist mit Elementelektroden 1d versehen,
Zufuhrelektroden 1e und Eingangs/Ausgangselektroden 1e für
Verbindungen zwischen den Substraten auf ihrer Vorderseite,
an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Das
Zufuhrsubstrat 2 weist Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e auf
seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt. Das vorliegend Zufuhrsubstrat 2 weist hohle
Behälter 2f zur Aufnahme der Halbleiterelemente 3 auf. Dieser
hohle Behälter 2f ist an der Vorderseite des Zufuhrsubstrats
2 offen, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt, und auf der entgegengesetzten Seite
geschlossen. Wenn ein Keramiklaminat aus grünen Tafeln als
Zufuhrsubstrat 2 verwendet wird, so werden vor dem Brennen
des Keramiklaminats die hohlen Behälter 2f ausgebildet.
Genauer gesagt wird die Öffnung des hohlen Behälters 2f nicht
auf der grünen Tafel der Bodenschicht des Zufuhrsubstrats 2
ausgebildet, sondern auf der grünen Tafel der obersten
Schicht des Zufuhrsubstrats 2, so daß der hohle Behälter 2f
auf der Vorderseite des Zufuhrsubstrats 2 offen ist, welche
dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, und auf der
entgegengesetzten Seite geschlossen ist. Andererseits kann
die Öffnung des hohlen Behälters auf dem Keramiklaminat oder
sämtlichen grünen Tafeln ausgebildet werden, vor dem Brennen,
und mit einer flachen Platte 2g abgedeckt sein, die mit der
Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 verbunden ist, so daß der
hohle Behälter 2f an der Vorderseite des Zufuhrsubstrats 2
offen ist, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt, und auf der entgegengesetzten Seite
geschlossen ist. Wenn eine Platine mit gedruckter Schaltung
als Zufuhrsubstrat 2 verwendet wird, so wird die Öffnung des
hohlen Behälters 2f auf der Platine mit gedruckter Schaltung
vorgesehen, und durch eine flache Platte entsprechend der
voranstehend erwähnten flachen Platte 2g abgedichtet, die mit
der Rückseite der Platine mit gedruckter Schaltung verbunden
ist. An dieser Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f wird
mit einem Kleber 6 die Oberfläche des Halbleiterelements 3,
welches in dem hohlen Behälter 2f gegenüberliegend zur
Oberfläche, an welcher sich die elektrische
Verbindungselektrode 3a des Halbleiterelements 3 befindet,
verbunden. Als Kleber 6 wird eine Mischung aus einem
Epoxyharz und einem Silber-Füllmittel mit guter thermischer
Leitfähigkeit verwendet.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 4 die
Halbleiterelemente 3 in den hohlen Behältern 2f angeordnet
sind, die auf dem Zufuhrsubstrat 2 vorgesehen sind, und die
elektrischen Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements
3 durch das Lot 4 mit den Elementelektroden 1d des
Signalübertragungssubstrats 1 verbunden sind, welches dem
Zufuhrsubstrat 2 in dem hohlen Behälter 2f überlagert und
hiermit verbunden ist, kann das Halbleiterelement 3 durch die
seitenwandoberflächen und die Bodenoberfläche des hohlen
Behälters 2f und das Signalübertragungssubstrat 1 abgedichtet
werden. Die schüssselartige Abdichtkappe nach dem Stand der
Technik ist zum Abdichen des Halbleiterelements nicht
erforderlich, was es ermöglicht, die Kosten zu verringern. Da
von dem Halbleiterelement 3 erzeugte Wärme von der
Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f zur Außenseite der
Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 während des Betriebs des
Halbleiterelements 3 abgestrahlt wird, können darüber hinaus
die Wärmeabstrahleigenschaften des Halbleiterelements 3
verbessert werden, ohne eine Wärmeabstrahlrippe vorzusehen.
Darüber hinaus ist es möglich, eine kostengünstige
Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, da die
Wärmeabstrahlrippe nicht benötigt wird. Wenn das
Halbleiterelement 3 mit der flachen Platte 2g verbunden ist,
welche die Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f bildet,
und zwar durch den wärmeleitfähigen Kleber 6, so wird darüber
hinaus von dem Halbleiterelement 3 erzeugte Wärme schnell von
dem Kleber 6 an die flache Platte 2g übertragen, was es
ermöglicht, die Wärme wirksam abzustrahlen.
Ausführungsform 5 (Anspruch 7)
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung,
die gerade mit Hilfe eines Herstellungsverfahrens gemäß
Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird. In Fig. 6 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1 weist
eine Verdrahtungsschicht 1b mit einem feinen
Verdrahtungsmuster auf, welche auf einer Basis 1a durch ein
Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet ist. Die
Verdrahtungsschicht 1b ist mit Elementelektroden 1d versehen,
Zufuhrelektroden 1e, Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen
1h auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. Die Abdicht-Anschlußflächen 1h,
die zwischen den Zufuhrelektroden 1e und den
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten angeordnet sind, sind in Umfangsrichtung des
Halbleiterelements 3 so verschoben, daß sie nicht in Bezug
auf die Zufuhrelektroden 1e und die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten ausgerichtet sind. Das Zufuhrsubstrat 2 besteht
aus einem Keramiklaminat, welches mit hohlen Behältern 2f
versehen ist, und weist Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e und Abdicht-
Anschlußflächen 2h auf seiner Vorderseite, welche dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die Abdicht-
Anschlußflächen 2h, die zwischen den Zufuhrelektroden 2c und
den Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen
den Substraten angeordnet sind, sind in der Umfangsrichtung
des hohlen Behälters 2f so verschoben, daß sie nicht bezüglich
der Zufuhrelektroden 2c und der Eingangs/Ausgangselektroden
2d für Verbindungen zwischen den Substraten ausgerichtet
sind. Wenn das Signalübertragungssubstrat 1 dem
Zufuhrsubstrat 2 überlagert wird, wodurch die
Halbleiterelemente 3, die sich auf dem
Signalübertragungssubstrat 1 befinden, in den hohlen
Behältern 2a aufgenommen werden, liegen die Abdicht-
Anschlußflächen 2h und die Abdicht-Anschlußflächen 1h
einander gegenüber. Diese Abdicht-Anschlußflächen 1h und 2h
werden gleichzeitig mit der Herstellung des leitfähigen
Musters 1c hergestellt (siehe Fig. 2). Die Abdicht-
Anschlußflächen 1h und 2h sind elektrisch isoliert gegenüber
den Zufuhrelektroden 1e, den Eingangs/Ausgangselektroden 1f
für Verbindungen zwischen den Substraten, den
Zufuhrelektroden 2c, und den Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten.
Im einzelnen wird bei dieser Ausführungsform 5 die
Halbleitervorrichtung auf folgende Weise als integrierte
Einheit hergestellt: (1) Verbinden der elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 mit den
Elementelektroden 1d des Signalübertragungssubstrats 1 mit
Lot 4, (2) Anbringen der Halbleiterelemente 3 auf dem
Signalübertragungssubstrat 1, (3) Anbringen des Lots 4 auf
den Zufuhrelektroden 2c, den Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-
Anschlußflächen 2h, (4) Anordnen des
Signalübertragungssubstrats 1 und des Zufuhrsubstrats 2
parallel zueinander so, daß sie einander gegenüberliegen, so
daß das Halbleiterelement 3 der Öffnung des hohlen Behälters
2f gegenüberliegt, wie in Fig. 6 gezeigt, (5) Bewegen des
Signalübertragungssubstrats 1 in Richtung auf das
Zufuhrsubstrat 2, wie durch den Pfeil gezeigt, (6) Aufnehmen
der Halbleiterelemente 3 in den hohlen Behältern 2f, (7)
Aufbringen des Signalübertragungssubstrats 1 auf das
Zufuhrsubstrat 2, (8) Anbringen der Zufuhrelektroden 1e, der
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten und der Abdicht-Anschlußflächen 1h des
Signalübertragungssubstrats 1 auf dem Lot 4, welches auf den
Zufuhrelektroden 2c, den Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-
Anschlußflächen 2h des Zufuhrsubstrats 2 vorgesehen ist, und
(9) Schmelzen und Verfestigen des Lotes 4, um die
Zufuhrelektroden 1e, die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen den Substraten und die Abdicht-
Anschlußflächen 1h des Signalübertragungssubstrats 1 mit den
Zufuhrelektroden 2c, den Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-
Anschlußflächen 2h des Zufuhrsubstrats 2 mit Hilfe des Lotes
4 jeweils gleichzeitig zu verbinden.
Kurzgefaßt kann durch das Verfahren zur Herstellung einer
Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 5 die Anzahl an
Herstellungsvorgängen verringert werden, da die
Zufuhrelektroden 1e, die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen den Substraten und die Abdicht-
Anschlußflächen 1h des Signalübertragungssubstrats 1
gleichzeitig mit den Zufuhrelektroden 2c, den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen 2h des
Zufuhrsubstrats 2 durch das Lot verbunden werden. Bei der
Ausführungsform 5 befindet sich das Zufuhrsubstrat 2
unterhalb des Signalübertragungssubstrats 1, und das Lot 4
wird auf die Seite des Zufuhrsubstrats 2 aufgebracht, wie
voranstehend beschrieben und in der Figur dargestellt, jedoch
läßt sich dieselbe Wirkung auch dadurch erzielen, daß das
Signalübertragungssubstrat 1 unterhalb des Zufuhrsubstrats 2
angeordnet wird, und das Lot auf die Seite des
Signalübertragungssubstrats 1 aufgebracht wird. Darüber
hinaus ist bei der Ausführungsform 5 der Behälter zur
Aufnahme des Halbleiterelements 3 der hohle Behälter 2f, wie
voranstehend beschrieben und in der Figur dargestellt, jedoch
kann derselbe Effekt auch dadurch erzielt werden, daß der
offene Behälter 2a gemäß Fig. 1 als der Behälter zur
Aufnahme des Halbleiterelements 3 vorgesehen wird.
Ausführungsform 6 (Anspruch 8)
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
7 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2,
Halbleiterelemente 3 und eine Wärmeabstrahlungsrippe 7. Das
Signalübertragungssubstrat 1 weist eine Verdrahtungsschicht
1b auf, die mit einem feinen Verdrahtungsmuster versehen ist,
und auf einer Basis 1a durch einen
Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet ist. Die
Verdrahtungsschicht 1b ist mit Elementelektroden 1d versehen,
Zufuhrelektroden 1e, Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen den Substraten, und Abdicht-
Anschlußflächen 1h auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. Das Zufuhrsubstrat 2 besteht aus
einem Keramiklaminat, welches mit hohlen Behältern 2f
versehen ist, und weist Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e, und Abdicht-
Anschlußflächen 2h auf seiner Vorderseite, welche dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die
Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f ist durch einen
Kleber 6 mit der Oberfläche des Halbleiterelements 3
verbunden, welches in dem hohlen Behälter 2f angeordnet ist,
die entgegengesetzt zur Oberfläche angeordnet ist, an welcher
die elektrischen Verbindungselektroden 3a vorgesehen sind.
Die Wärmeabstrahlrippe 7 ist mit der Hinterseite der flachen
Platte 2g verbunden, welche die Bodenoberfläche des hohlen
Behälters 2f bildet, also die Rückseite des Zufuhrsubstrats 2.
Die Wärmeabstrahlrippe 7 besteht aus einem wärmeleitenden
Material wie beispielsweise Aluminium und ist kammartig mit
zahlreichen Rippen ausgebildet. Der Kleber 6 ist eine
Mischung aus einem Silber-Füllmittel und einem Epoxyharz mit
guter Wärmeleitfähigkeit.
Bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 6 sind
daher die Halbleiterelemente 3 in den hohlen Behältern 2f
aufgenommen, die auf dem Zufuhrsubstrat 2 vorgesehen sind,
die elektrischen Verbindungselektroden 3a des
Halbleiterelements 3 sind durch das Lot 4 mit den
Elementelektroden 1g des Signalübertragungssubstrats 1
verbunden, welches dem Zufuhrsubstrat 2 in dem hohlen
Behälter 2f überlagert und mit diesem verbunden ist, das
Halbleiterelement 3 ist mit der Bodenoberfläche des hohlen
Behälters 2f durch den Kleber 6 verbunden, der eine gute
Wärmeleitung aufweist, und die Wärmeabstrahlungsrippe 7 ist
auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 einschließlich der
Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f für das
Halbleiterelement 3 vorgesehen. Daher wird von dem
Halbleiterelement 3 erzeugte Wärme schnell über den Kleber 6
an die Wärmeabstrahlungsrippe 7 übertragen, wodurch es
ermöglicht wird, mit hoher Wirksamkeit von den
Halbleiterelementen 3 erzeugte Wärme an die Außenseite der
Halbleitervorrichtung abzuführen.
Ausführungsform 7 (Anspruch 9)
Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
8 weist die Halbleitervorrichtung Signalübertragungssubstrate
1 auf, ein Zufuhrsubstrat 2A und Halbleiterelemente 3. Das
Zufuhrsubstrat 2A weist eine Dicke auf, die etwas größer ist
als die Gesamthöhe der Halbleiterelemente, die über einander
Seite an Seite angeordnet sind. Das
Signalübertragungssubstrat 1 mit den damit verbundenen
Halbleiterelementen 3 ist mit beiden Seiten des
Zufuhrsubstrats 2A verbunden. Genauer gesagt besteht das
Zufuhrsubstrat 2A aus einem Keramiklaminat, welches mit
offenen Behältern 2a versehen ist, und weist auf beiden
Oberflächen Zufuhrelektroden 2c auf,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen 2e sowie
Abdicht-Anschlußflächen 2h. Das Signalübertragungssubstrat 1
ist mit einer Verdrahtungsschicht 1b mit feinem
Verdrahtungsmuster versehen, die auf einer Basis 1a
vorgesehen ist, und die Verdrahtungsschicht 1b ist mit
Elementelektroden 1d versehen, Zufuhrelektroden 1e,
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten sowie Abdicht-Anschlußflächen 1h auf ihrer
Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden.
Die elektrischen Verbindungselektroden 3a des
Halbleiterelements 3 sind mit den Elementelektroden 1d des
Signalübertragungssubstrats 1 mittels Lot 4 verbunden, zwei
Signalübertragungssubstrate 1, auf welchen die
Halbleiterelemente 3 angebracht sind, werden beiden Seiten
des Zufuhrsubstrats 2A überlagert, wodurch die
Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a aufgenommen
werden, die Zufuhrelektroden 1e, die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen 1h des
Signalübertragungssubstrats 1 werden durch das Lot 4 jeweils
mit den Zufuhrelektroden 2c verbunden, den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, und den Abdicht-Anschlußflächen 2h des
Zufuhrsubstrats 2A, wodurch eine Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit aufgebaut wird. Diese
Halbleitervorrichtung ist so aufgebaut, daß die Halbleiter 3
Rücken an Rücken in den offenen Behältern 2a aufgenommen
sind, und das Zufuhrsubstrat 2A, welches mit den offenen
Behältern 2a versehen ist, sandwichartig zwischen den beiden
Signalübertragungssubstraten 1 angeordnet ist.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 7 das
dicke Zufuhrsubstrat 2A sandwichartig zwischen den beiden
Signalübertragungssubstraten 1 angeordnet ist, mit welchen
die Halbleiterelemente 3 verbunden sind, sind die
Halbleiterelemente 3 Rücken an Rücken in den offenen
Behältern angeordnet, die auf dem Zufuhrsubstrat 2
ausgebildet sind, und die offenen Behälter 2a sind durch die
Signalübertragungssubstrate 1 abgedichtet, und daher wird die
Dicke der Halbleitervorrichtung nicht allzu groß, und dennoch
kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente 3 verdoppelt
werden.
Ausführungsform 8 (Anspruch 10)
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
9 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1A
besteht aus einer Mehrfachschicht, die einen Polymerisolator
und einen metallischen Leiter aufweist, und flexibel
ausgebildet ist. Genauer gesagt wird das
Signalübertragungssubstrat 1A dadurch hergestellt, daß ein
Metallfilm als Leiter an einer Oberfläche eines Filmisolators
befestigt wird, der aus einem Polymermaterial besteht, der
Metallfilm durch einen Photolack mit einem Muster versehen
wird, und der Lack geätzt wird, um ein leitfähiges Muster mit
einem vorbestimmten, feinen Verdrahtungsmuster herzustellen,
worauf erneut ein Filmisolator aus einem Polymermaterial an
einer Oberfläche des Isolators befestigt wird, welcher dieses
leitfähige Muster aufweist, und ein leitfähiges Muster auf
einer Oberfläche des Isolators ausgebildet wird. Auf diese
Weise wird dieser Vorgang wiederholt, um eine flexible
Mehrfachschicht herzustellen. Das Signalübertragungssubstrat
1A weist Elementelektroden 1d auf, Zufuhrelektroden 1e, und
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten auf seiner Vorderseite, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 werden mit
den Elementelektroden 1e durch Lot 4 verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 wird aus Keramiklaminat hergestellt, welches
mit offenen Behältern 2a versehen ist, und weist
Zufuhrelektroden 2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten, und externe
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e, auf seiner Vorderseite, welche
dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das
Signalübertragungssubstrat 1, auf welchem die
Halbleiterelemente 3 angebracht sind, wird dem Zufuhrsubstrat
2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente 3 in den offenen
Behältern 2a aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden 1e
und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen
zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats 1
werden durch Lot 4 mit den Zufuhrelektroden 2c bzw. den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten des Zufuhrsubstrats 2 verbunden, wodurch eine
Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet
wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 8 das
Signalübertragungssubstrat 1 flexibel ausgebildet ist, da es
aus einem Filmisolator, der aus einem Polymermaterial
hergestellt wird, und einem Metallfilm besteht, so wird dann,
wenn das Signalübertragungssubstrat 1 mit dem Zufuhrsubstrat
2 durch das Lot 4 verbunden wird, während die
Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a aufgenommen
sind, das Signalübertragungssubstrat 1 entlang der unebenen
Oberfläche des Zufuhrsubstrats 2 auf dessen
Signalübertragungssubstratseite verformt, und die
Zufuhrelektroden 1e und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f
für Verbindungen zwischen den Substraten werden jeweils mit
den Zufuhrelektroden 2c bzw. den Eingangs/Ausgangselektroden
2d für Verbindungen zwischen den Substraten durch das
dazwischen befindliche Lot 4 verbunden, wodurch es ermöglicht
wird, die Verläßlichkeit der elektrischen Verbindung zu
erhöhen. Da dann, wenn das Signalübertragungssubstrat 1 mit
dem Zufuhrsubstrat 2 verbunden ist, während die
Halbleiterelemente 1 in den offenen Behältern 2a aufgenommen
sind, ist darüber hinaus das Signalübertragungssubstrat 1
flexibel, und selbst wenn das Lot 4 dazu verwendet wird, die
elektrischen Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements
3 mit den Elementelektroden 1d des
Signalübertragungssubstrats 1 zu verbinden, gleicht das
Signalübertragungssubstrat 1 thermische Spannungen aus, die
sonst Spalte in dem Lot 4 erzeugen würden, wodurch es
ermöglicht wird, verläßliche elektrische Verbindungen
zwischen dem Halbleiterelement 3 und dem
Signalübertragungssubstrat 1 sicherzustellen, ebenso wie eine
große Nutzlebensdauer der Halbleiterelemente 3, und wird es
darüber hinaus möglich, ein zukünftiges Halbleiterelement
elektr 65998 00070 552 001000280000000200012000285916588700040 0002019506759 00004 65879isch anzuschließen, welches eine große Anzahl von
Eingangs/Ausgangselektroden aufweist.
Bei der Ausführungsform 8 wird das Signalübertragungssubstrat
1 durch Befestigen eines Metallfilms an einem Filmisolator
hergestellt, der aus einem Polymermaterial besteht, jedoch
kann auch ein Metalldünnfilm auf dem Filmisolator ausgebildet
werden, der aus einem Polymermaterial besteht, durch Sputtern
oder Plattieren. Derselbe Effekt läßt sich durch Verwendung
von Polyimid oder eines Epoxyharzes als Polymermaterial
erzielen.
Ausführungsform 9 (Anspruch 11)
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
10 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1A ist
flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen
Isolator aus Polymermaterial und einen metallischen Leiter
umfaßt, und ist mit einem Metallfilm 1i versehen, der durch
Sputtern oder Plattieren auf seiner Rückseite hergestellt
wird, welche entgegengesetzt zur Oberfläche der Seite des
Zufuhrsubstrats liegt. Das Signalübertragungssubstrat 1A
weist Elementelektroden 1d auf, Zufuhrelektroden 1e und
Eigangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, auf seiner Vorderseite, an welcher die
Halbleiterelemente angeordnet sind. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelementes 3 sind mit
den Elementelektroden 1d über Lot 4 verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 besteht aus Keramiklaminat, welches mit
offenen Behältern 2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden
2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen
zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen
2e auf seiner Vorderseite, die dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat 1, auf welchem
die Halbleiterelemente 3 angebracht sind, ist dem
Zufuhrsubstrat 2 überlagert angeordnet, wodurch die
Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a aufgenommen
sind, die Zufuhrelektroden 1e und die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten des Signalübertragungssubstrats 1 sind mit den
Zufuhrelektroden 2c und den Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats
2 durch das Lot 4 jeweils verbunden, wodurch eine
Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit hergestellt
wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 9 das
Signalübertragungssubstrat 1A flexibel ohne eine Basis
ausgebildet ist, da es aus einem Isolator und einem Leiter
besteht, und der Metallfilm 1i auf der Rückseite des
Signalübertragungssubstrats 1A vorgesehen ist, stellt der
Metallfilm 1i eine elektromagnetische Abschirmung für die
Halbleiterverdrahtung in der Halbleitervorrichtung zur
Verfügung, was es ermöglicht, eine Halbleitervorrichtung zu
erhalten, die eine hohe Rauschfestigkeit aufweist.
Bei der Ausführungsform 9 kann das Material des Metallfilms
1i jedes Material sein, welches einen kleinen elektrischen
Widerstand aufweist, beispielsweise Kupfer, Gold oder
Aluminium.
Ausführungsform 10 (Anspruch 12)
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
11 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1A ist
flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen
Isolator aus einem Polymermaterial und einen metallischen
Leiter umfaßt, und ist auf seiner Rückseite mit
Eingangs/Ausgangsklemmen 1j versehen. Genauer gesagt werden
die Eingangs/Ausgangsklemmen 1i durch Musterbildung mit einem
Photolack auf der Rückseite des Isolators hergestellt, welche
die Rückseite des Signalübertragungssubstrats 1A bildet,
durch Ausbilden von Öffnungen durch reaktives Ionenätzen,
Naßätzen oder Laserbestrahlung, und Ablagerung eines Leiters
in den Öffnungen mit Hilfe einer Lotplattierung, oder durch
Ausbildung von Öffnungen und Aufdrucken einer Lotpaste in den
Öffnungen. Das Signalübertragungssubstrat 1A weist
Elementelektroden 1d auf, Zufuhrelektroden 1e und
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten auf seiner Vorderseite, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 sind durch
Lot 4 mit den Elementelektroden 1d verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem Keramiklaminat, das mit
offenen Behältern 2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden
2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden 2g für Verbindungen
zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen
2e auf seiner Vorderseite, welche dem
Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das
Signalübertragungssubstrat 1, auf welchem die
Halbleiterelemente 3 angebracht sind, wird dem Zufuhrsubstrat
2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente 3 in den offenen
Behältern 2a aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden 1e
und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen
zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats 1
werden jeweils mittels Lot 4 mit den Zufuhrelektroden 2c und
den Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen
den Substraten des Zufuhrsubstrats 2 verbunden, wodurch eine
Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet
wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 10 die
Eingangs/Ausgangsklemmen 1j auf der Rückseite des
Signalübertragungssubstrats 1A vorgesehen sind, werden dann,
wenn die Halbleitervorrichtung auf einer nicht dargestellten
Mutterplatine angebracht wird, die Eingangs/Ausgangsklemmen
1j des Signalübertragungssubstrats 1A entlang der unebenen
Oberfläche der Mutterplatine verschoben, wodurch es
ermöglicht wird, die Verläßlichkeit der elektrischen
Verbindungen zwischen den Eingangs/Ausgangsklemmen 1j und der
Mutterplatine zu verbessern.
Ausführungsform 11 (Anspruch 13)
Fig. 12 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
12 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, ein Zufuhrsubstrat 2 und
Halbleiterelemente 3. Das Signalübertragungssubstrat 1A ist
flexibel ausgebildet, da es aus einer Mehrfachschicht
besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und
einen metallischen Leiter aufweist, und ist mit
Eingangs/Ausgangsklemmen 1j auf seiner Hinterseite versehen,
und weist Elementelektroden 1d, Zufuhrelektroden 1e und
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten auf seiner Vorderseite auf, an welcher sich die
Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 sind
mittels Lot 4 mit den Elementelektroden 1d verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem Keramiklaminat, das mit
offenen Behältern 2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden
2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen
zwischen den Substraten sowie externe
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e, auf seiner Vorderseite, welche
dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt.
Eingangs/Ausgangsklemmen 2i sind auf den externen
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e ausgebildet, die sich am
Außenumfang des Zufuhrsubstrats 2 befinden, durch Plattieren
oder Aufdrucken einer Lotpaste auf die externen
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e. Das Signalübertragungssubstrat
1A ist dem Zufuhrsubstrat 2 überlagert angeordnet, wodurch
die Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a
aufgenommen werden, und die Zufuhrelektroden 1e und die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten des Signalübertragungssubstrats 1A sind jeweils
über Lot 4 mit den Zufuhrelektroden 2c und den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten des Zufuhrsubstrats 2 verbunden, wodurch eine
Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet
wird.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 11 das
Signalübertragungssubstrat 1A mit den
Eingangs/Ausgangsklemmen 1j versehen ist, und das
Zufuhrsubstrat 2 die Eingangs/Ausgangsklemmen 2i aufweist,
können diese Eingangs/Ausgangselektroden für die
Signalübertragung und Stromversorgungszwecke unterteilt
werden, und für jeden Einsatzzweck Elektroden mit
verschiedenen Abmessungen gebildet werden, wodurch es
ermöglicht wird, die Leistung der Halbleitervorrichtung zu
verbessern.
Ausführungsform 12 (Anspruch 14)
Fig. 13 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 12. In Fig. 13 weist die
Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat 1A auf,
ein Zufuhrsubstrat 2, Halbleiterelemente 3 und eine
Wärmeabstrahlungsrippe 7. Das Signalübertragungssubstrat 1A
ist flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die
einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen
metallischen Leiter umfaßt, und weist Elementelektroden 1d
auf, Zufuhrelektroden 1e, Eingangs/Ausgangselektroden 1f für
Verbindungen zwischen den Substraten, und Abdicht-
Anschlußflächen 1h, auf seiner Vorderseite, an welcher die
Halbleiterelemente angeordnet sind. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 sind mit
den Elementelektroden 1d über Lot 4 verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 weist hohle Behälter 2f auf, und ist mit
Zufuhrelektroden 2c versehen, Eingangs/Ausgangselektroden 2d
für Verbindungen zwischen den Substraten, externen
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e und Abdicht-Anschlußflächen 2h
auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat
gegenüberliegt. Poren 2j sind im Boden des hohlen Behälters
2f angeordnet, und die auf dem Signalübertragungssubstrat 1A
angebrachten Halbleiter 3 sind in den hohlen Behältern 2f
aufgenommen. Eine Oberfläche des Halbleiterelements 3
entgegengesetzt zur Oberfläche, an welcher sich die
elektrischen Verbindungselektroden 3a befinden, ist mit der
Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f über einen Kleber 6
verbunden. Das Signalübertragungssubstrat 1A ist dem
Zufuhrsubstrat 2 überlagert angeordnet. Die Zufuhrelektroden
1e, die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen
zwischen den Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen 1h
des Signalübertragungssubstrats 1A sind jeweils über Lot 4
mit den Zufuhrelektroden 2c, den Eingangs/Ausgangselektroden
2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-
Anschlußflächen 2h des Zufuhrsubstrats 2 verbunden. Die
Wärmeabstrahlungsrippe 7 ist mit der Rückseite einer flachen
Platte 2g verbunden, welche den Boden des hohlen Behälters 2f
bildet. Auf diese Weise wird die Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit aufgebaut. Wenn das Zufuhrsubstrat 2 aus
einem Keramiklaminat aus grünen Tafeln besteht, so werden die
voranstehend geschilderten Poren 2j durch Stanzen der grünen
Platte mit einer Nadel ausgebildet. Wenn die hohlen Behälter
2f auf dem Zufuhrsubstrat 2 durch Verbindung einer flachen
Tafel entsprechend der flachen Tafel 2g mit der Platine für
gedruckte Schaltungen hergestellt werden, so werden die Poren
2j durch Bohren der flachen Platte mit einem Bohrer
hergestellt.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 12 die
Poren 2j in den Böden der hohlen Behälter 2f vorgesehen sind,
so tritt dann, wenn das Halbleiterelement 3 mit der
Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f über den Kleber 6
verbunden wird, der Kleber 6 in die Poren 2j ein und wird
zwischen dem Halbleiterelement 3 und der Bodenoberfläche des
hohlen Behälters 2f dünn, und von dem Halbleiterelement 3
erzeugte Wärme kann wirksam zur Rückseite des Zufuhrsubstrats
2 hin abgestrahlt werden. Wenn die Wärmeabstrahlungsrippe 7
auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 vorgesehen ist, kann
die Wärmeabstrahlungsrippe 7 effizient auf dem Zufuhrsubstrat
2 angebracht werden, da der in die Poren 2j eintretende
Kleber 6 zur Rückseite des Zufuhrsubstrats 2 fließt und
wirksam als Kleber zur Anbringung der Wärmeabstrahlungsrippe
7 dient.
Ausführungsform 13 (Anspruch 15)
Fig. 14 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
14 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, Zufuhrsubstrate 2, und
Halbleiterelemente 3. Die Halbleiterelemente 3 sind mit
beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A
verbunden, und die Zufuhrsubstrate 2 sind mit beiden
Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A verbunden,
welches die Halbleiterelemente 3 enthält. Genauer gesagt ist
das Signalübertragungssubstrat 1A flexibel ausgebildet, da es
aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus
einem Polymermaterial und einem metallischen Leiter enthält,
und weist Elementelektroden 1d auf, Zufuhrelektroden 1e und
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, auf seinen beiden Seiten. Die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 sind mit
den Elementelektroden 1d auf beiden Oberflächen des
Signalübertragungssubstrats 1A durch Lot 4 verbunden. Das
Zufuhrsubstrat 2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches
mit offenen Behältern 2a versehen ist, und weist
Zufuhrelektroden 2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten, und externe
Eingangs/Ausgangsklemmen 2e auf seiner Vorderseite, welche
dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Zwei
Zufuhrsubstrate 2 sind beiden Oberflächen des
Signalübertragungssubstrats 1A überlagert angeordnet, wodurch
die Halbleiterelemente 3, die mit beiden Oberflächen des
Signalübertragungssubstrats 1A verbunden sind, in den offenen
Behältern 2a aufgenommen werden, und die Zufuhrelektroden 1e
und die Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen
zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats 1A
werden mit den Zufuhrelektroden 2c und den
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten der Zufuhrsubstrate 2 jeweils mit Lot 4 verbunden.
Auf diese Weise wird eine Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit aufgebaut. Diese Halbleitervorrichtung
ist so ausgebildet, daß die Halbleiterelemente 3 in den
offenen Behältern 2a der beiden Zufuhrsubstrate 2 enthalten
sind, und das Signalübertragungssubstrat 1, mit welchem die
Halbleiterelemente 3 verbunden sind, sandwichartig zwischen
den beiden Zufuhrsubstraten 2 angeordnet ist. Die
Halbleiterelemente 3 können mit dem
Signalübertragungssubstrat 1A durch eine thermische Diffusion
von Gold zu Gold verbunden sein.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 13 das
Signalübertragungssubstrat 1A, welches den Isolator und den
Leiter umfaßt, dünn ausgebildet ist, die Halbleiterelemente 3
mit beiden Oberflächen dieses dünnen
Signalübertragungssubstrats 1A verbunden sind, welches
sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten 2 angeordnet
ist, und die Halbleiterelemente 3 in den offenen Behältern 2a
aufgenommen sind, die auf den Zufuhrsubstraten 2 ausgebildet
sind, wird die Dicke der Halbleitervorrichtung nur durch die
Dicke eines einzigen Zufuhrsubstrats 2 erhöht, und dennoch
kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente 3 verdoppelt
werden.
Darüber hinaus kann die in Fig. 15 gezeigte
Halbleitervorrichtung dadurch erhalten werden, daß mehrere
der in Fig. 14 gezeigten Halbleitervorrichtungen stapelartig
angeordnet werden. Bei diesem Beispiel der Ausführungsform
13, welches in Fig. 15 gezeigt ist, sind die
Zufuhrelektroden 2c und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen
2e auf den Rückseiten des Zufuhrsubstrats 2 vorgesehen und
miteinander über das Lot 4 verbunden, wenn mehrere
Halbleitervorrichtungen gestapelt vorgesehen sind, wodurch
eine Halbleitervorrichtung aufgebaut wird, die mehrere
Halbleitervorrichtungen als integrierte Einheit enthält. Bei
der Mehrfachschicht-Halbleitervorrichtung, die in Fig. 15
gezeigt ist, kann daher eine dreidimensionale Packung oder
Gehäuseeinkapselung der Halbleiterelemente 3 durchgeführt
werden, welche die Packungsdichte der Halbleiterelemente 3
wesentlich erhöht, in Bezug auf die Abmessungen der
Halbleitervorrichtung.
Ausführungsform 14 (Anspruch 16)
Fig. 16 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung
gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung. In Fig.
16 weist die Halbleitervorrichtung ein
Signalübertragungssubstrat 1A auf, Zufuhrsubstrate 2,
Halbleiterelemente 3 und Wärmeabstrahlrippen 7. Das
Signalübertragungssubstrat 1A ist flexibel, da es aus einer
Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem
Polymermaterial und einen metallischen Leiter aufweist, und
ist mit Elementelektroden 1d versehen, Zufuhrelektroden 1e,
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen 1h, auf seinen beiden
Oberflächen. Die elektrischen Verbindungselektroden 3a der
Halbleiterelemente 3 sind mit den Elementelektroden 1d auf
beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A durch
Lot 4 verbunden, und die Zufuhrsubstrate 2A sind ebenfalls
mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A
verbunden, welche die Halbleiterelemente 3 enthalten. Mit
anderen Worten weist das Zufuhrsubstrat 2 hohle Behälter 2f
auf, und ist mit Zufuhrelektroden 2c versehen,
Eingangs/Ausgangselektroden 2d für Verbindungen zwischen den
Substraten, externen Eingangs/Ausgangsklemmen 2e, und
Abdicht-Anschlußflächen 2h, auf seiner Vorderseite, welche
dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die
Halbleiterelemente 3, die mit dem Signalübertragungssubstrat
1A verbunden sind, sind in den hohlen Behältern 2f von zwei
Zufuhrsubstraten 2 enthalten. Eine Oberfläche des
Halbleiterelements 3 entgegengesetzt zu dessen Oberfläche, an
welcher sich die elektrischen Verbindungselektroden 3a
befinden, ist mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters 2f
über einen Kleber 6 verbunden. Die beiden Zufuhrsubstrate 2
sind beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A
überlagert, und die Zufuhrelektroden 1e, die
Eingangs/Ausgangselektroden 1f für Verbindungen zwischen den
Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen 1h des
Signalübertragungssubstrats 1A sind jeweils durch Lot 4 mit
der Zufuhrelektrode 2c, der Eingangs/Ausgangselektrode 2d für
Verbindungen zwischen den Substraten, und der Abdicht-
Anschlußfläche 2h der Zufuhrsubstrate 2 verbunden. Die
Wärmeabstrahlungsrippen 7 sind mit den Rückseiten von flachen
Platten 2g verbunden, welche die Böden der hohlen Behälter 2f
bilden. Auf diese Weise wird eine Halbleitervorrichtung als
integrierte Einheit aufgebaut.
Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 14 das
Signalübertragungssubstrat 1A, welches den Isolator und den
Leiter aufweist, dünn ausgebildet ist, die Halbleiterelemente
3 mit beiden Oberflächen dieses dünnen
Signalübertragungssubstrats 1A verbunden sind, welches
sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten 2 angeordnet
ist, und die Halbleiterelemente 3 in den hohlen Behältern 2f
aufgenommen sind, die auf den Zufuhrsubstraten 2 vorgesehen
sind, kann die Packungsdichte für die Halbleiterelemente 3
verdoppelt werden. Da die Halbleiterelemente 3 mit beiden
Oberflächen des Signalübertragungssubstrats 1A verbunden
sind, welches sandwichartig zwischen den beiden
Zufuhrsubstraten 2 angeordnet ist, können darüber hinaus die
Halbleiterelemente 3 abgedichtet werden, wodurch die
Verläßlichkeit der Halbleitervorrichtung verbessert wird.
Daher ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten,
die eine hohe Packungsdichte und eine hohe Verläßlichkeit
aufweist.
Ausführungsform 15 (Anspruch 17)
Fig. 17 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung
eines Testsubstrats, welches bei einem Verfahren zum Testen
eines Halbleiterelements gemäß Ausführungsform 15 der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, sowie eines zu
untersuchenden oder zu testenden Halbleiterelements. Fig. 18
ist eine Schnittansicht eines zu testenden Halbleiterelements
mit dem Verfahren gemäß Ausführungsform 15. Fig. 18(a)
zeigt, daß vorspringende Elektroden 12 auf dem Testsubstrat
10 ausgebildet werden, Fig. 18(b) zeigt, daß das
Halbleiterelement 3 mit den vorspringenden Elektroden 12
verbunden ist, Fig. 18(c) zeigt, daß ein Test durchgeführt
wird, und Fig. 18(d) zeigt, daß das Halbleiterelement 3 von
dem Testsubstrat 10 entfernt ist. In Fig. 17 ist das
Halbleiterelement 3 ein nackter Chip, der von einem Wafer
abgeschnitten wurde, mit welchem ein Herstellungsverfahren
für körperliche Elemente durchgeführt wurde, und ist mit
elektrischen Verbindungselektroden 3a für eine
Signalübertragung und eine Stromversorgung auf seiner einen
Oberfläche versehen. Das Testsubstrat 10 besteht aus Keramik
und weist die gleiche Anzahl an Testdrähten 10a auf wie die
elektrischen Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements
3, die auf seiner einen Oberfläche vorgesehen sind. Die
Anschlußendabschnitte der Testdrähte 10a, die sowohl am
rechten als auch linken Ende des Testsubstrats 10 verlaufen,
sind elektrisch mit den Verbindern 11 verbunden, die sowohl
an den linken als auch rechten Enden des Testsubstrats 10
vorgesehen sind. Die vorspringenden Elektroden 12 sind auf
dem Testsubstrat 10 an den oberen Enden der Testdrähte 10a
angeordnet und liegen den elektrischen Verbindungselektroden
des Halbleiterelements 3 gegenüber.
Unter Bezugnahme auf Fig. 18 wird nachstehend das Verfahren
zum Testen des Halbleiterelements 3 beschrieben. Wie aus
Fig. 18(a) hervorgeht, werden die vorspringenden Elektroden
12 durch Musterbildung des Photolacks auf solche Weise
ausgebildet, daß Abschnitte, an welchen die vorspringenden
Elektroden 12 ausgebildet werden sollen, vom Testsubstrat 10
freigelegt werden, auf welchem die Testdrähte 10a vorgesehen
sind, worauf eine Dampfablagerung von Zinn und Blei auf einer
Maske erfolgt, die Maske erhitzt wird, und der Photolack
entfernt wird. Die Seitenoberfläche der so ausgebildeten,
vorspringenden Elektrode 12 steht teilweise in Kontakt mit
dem oberen Endabschnitt des Testdrahtes 10a. Wie in Fig.
18(b) gezeigt ist, werden die elektrischen
Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements 3 mit den
vorspringenden Elektroden 12 dadurch verbunden, daß die
elektrischen Verbindungselektroden 3a des Halbleiterelements
3 in Kontakt mit den oberen Oberflächen der vorspringenden
Elektroden 12 gebracht werden, und diese Anordnung erhitzt
und druckbeaufschlagt wird. Gemäß Fig. 18(c) wird dann das
Halbleiterelement 3 einer Atmosphäre ausgesetzt, die auf
150°C erhitzt ist, während die Verbinder 11 mit den
Testdrähten 10a verbunden sind, und es wird elektrischer
Strom an das Halbleiterelement 3 von den Verbindern 11 aus
angelegt, um so einen Einbrenntest mit dem Halbleiterelement
3 durchzuführen. Nach Beendigung dieses Einbrenntests wird
das Halbleiterelement 3 von dem Testsubstrat 10 entfernt. Da
die Verbindung zwischen der vorspringenden Elektrode 12 und
der elektrischen Verbindungselektrode 3a eine Metall-
Metallverbindung ist, und die Verbindung zwischen der
vorspringenden Elektrode 12 und dem Testsubstrat 10 eine
Metall-Keramikverbindung ist, wenn das Halbleiterelement 3
entfernt wird, ist die Verbindungsstärke zwischen der
vorspringenden Elektrode 12 und der elektrischen
Verbindungselektrode 3a größer als die Bindungsstärke
zwischen der vorspringenden Elektrode 12 und dem Testsubstrat
10. Daher werden, wie in Fig. 18(d) gezeigt ist, sowohl die
vorspringenden Elektroden 12 als auch das Halbleiterelement 3
von dem Testsubstrat 10 als vereinigte Einheit abgenommen, so
daß das Halbleiterelement 3 die vorspringenden Elektroden 12
für jede seiner elektrischen Verbindungselektroden 3a
aufweist. Daraufhin werden, wie in Fig. 18(a) gezeigt ist,
neue vorspringende Elektroden 12 erneut auf dem Testsubstrat
10 durch dasselbe Verfahren wie voranstehend beschrieben
ausgebildet, und dann wird ein neues Halbleiterelement 3 mit
den vorspringenden Elektroden 12 verbunden, wie in Fig. 18(b)
gezeigt ist, durchläuft den Einbrenntest gemäß Fig. 18(c),
und wird vom Testsubstrat 10 so entfernt, wie dies in Fig.
18(d) gezeigt ist, wodurch der Test der Halbleiterelemente 3
wiederholt wird.
Da bei dem Verfahren zum Testen des Halbleiterelements 3
gemäß Ausführungsform 15 die vorspringenden Elektroden 12 auf
dem Halbleiterelement 3 nach Beendigung des Einbrenntests
verbleiben, werden die Ausbildung der vorspringenden
Elektroden 12 auf dem Halbleiterelement 3 und der Test
gleichzeitig durchgeführt, wodurch es ermöglicht wird, den
Testvorgang zu vereinfachen und die Kosten für den Test zu
verringern.
Bei der Ausführungsform 15 ist das Testsubstrat 10 aus
Keramik, und die Testdrähte 10a werden direkt auf diesem
Keramiksubstrat ausgebildet, wie voranstehend beschrieben und
in den Figuren dargestellt, jedoch läßt sich derselbe Effekt
auch bei einem Testsubstrat 10 erhalten, das dadurch
hergestellt wird, daß eine Schicht aus einem Polymermaterial
wie beispielsweise Polyimid und einem Epoxyharz auf dem
Keramiksubstrat als Testsubstrat 10 ausgebildet wird, und die
Testdrähte 10a auf dieser Schicht hergestellt werden.
Ausführungsform 16 (Anspruch 18)
Fig. 19 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung. In Fig. 19
besteht das Testsubstrat 10 aus Keramik, und weist auf seiner
einen Oberfläche Testdrähte 10a auf. Die Testdrähte 10a sind
als Dünnfilm auf dem Testsubstrat 10 durch einen
Photograviervorgang unter Verwendung eines Photolacks und
eines Dünnfilmherstellungsvorgangs wie beispielsweise
Sputtern ausgebildet. Nach der Herstellung der Testdrähte 12
wird mit einem Photolack ein Muster auf dem Testsubstrat 10
einschließlich der Testdrähte 10a gebildet, mit der Ausnahme
von Abschnitten, an welchen die vorspringenden Elektroden 12
ausgebildet werden sollen. Dann werden Zinn und Blei auf
einer Maske abgelagert und erhitzt, und der Photolack wird
entfernt, um die vorspringenden Elektroden 12 auf dem
Testsubstrat 10 herzustellen. Die Seitenoberfläche dieser
vorspringenden Elektrode 12 steht zum Teil in Kontakt mit dem
oberen Endabschnitt des Testdrahtes 10a, und ihr unterer
Endabschnitt steht in direktem Kontakt mit der oberen
Oberfläche des Testsubstrats 10.
Da bei dem Testsubstrat 10 gemäß der Ausführungsform 16 die
vorspringenden Elektroden 12 auf der oberen Oberfläche des
Testsubstrats 10 ausgebildet werden, welches aus Keramik
besteht, und die Seitenoberfläche der vorspringenden
Elektrode 12 mit dem Ende des Testdrahtes 10a verbunden ist,
der als Dünnfilm ausgebildet ist, ist die
Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode
12 und dem Testsubstrat 10 kleiner als die
Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode
12 und der elektrischen Verbindungselektrode 3a bei dem
Einbrenntest für das Halbleiterelement 3, welches bei der
voranstehend erwähnten Ausführungsform 15 beschrieben wurde,
wodurch es einfach wird, das Halbleiterelement 3 von dem
Testsubstrat 10 zu entfernen, nachdem der Test des
Halbleiterelements 3 durchgeführt wurde, und es darüber
hinaus ermöglicht wird, die Herstellung der vorspringenden
Elektroden 12 auf dem Halbleiterelement 3 und den Test des
Halbleiterelements 3 gleichzeitig durchzuführen.
Bei der Ausführungsform 16 werden die Testdrähte 10a direkt
auf dem Keramiksubstrat als Testsubstrat 10 wie voranstehend
beschrieben und in den Figuren dargestellt ausgebildet,
jedoch kann, wie in Fig. 20 gezeigt ist, derselbe Effekt
auch mit einem Testsubstrat erhalten werden, welches dadurch
hergestellt wird, daß eine Schicht des Isolators 14, der aus
Polyimid oder einem Epoxyharz besteht, auf dem Substrat 13
ausgebildet wird, welches aus Keramik oder einem
Polymermaterial besteht, welches steif ist, beispielsweise
eine Platine mit gedruckter Schaltung, wobei dann die
Testdrähte 10a und die vorspringenden Elektroden 12 auf
dieser Schicht hergestellt werden.
Ausführungsform 17 (Anspruch 19)
Fig. 21 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung. In Fig. 21
ist das Testsubstrat mit Testdrähten 10a und vorspringenden
Elektroden 12 auf seiner einen Oberfläche versehen. Das
Testsubstrat 10 weist weiterhin einen Beschichtungsfilm 16
auf der Oberfläche auf, auf welcher die Testdrähte 10a
angeordnet sind. Polyimid wird auf die gesamte Oberfläche des
Testsubstrats 10 mit den dort vorgesehenen Testdrähten 10a
während des Zeitraums aufgebracht, nachdem die Testdrähte 10a
ausgebildet wurden, und vor der Ausbildung der vorspringenden
Elektroden 12, oder nach der Ausbildung der Testdrähte 10a
und der vorspringenden Elektroden 12, und dann wird der
Beschichtungsfilm 16, der über den vorspringenden Elektroden
12 ausgebildet wurde, durch ein Photogravierverfahren
entfernt.
Da bei dem Testsubstrat 10 gemäß Ausführungsform 17, wie in
Fig. 21(b) gezeigt ist, beide Seitenflächen des
Beschichtungsfilms 16, welcher den Testdraht 10a abdeckt, in
Kontakt mit der oberen Oberfläche des Substrats 10 stehen,
dient der Beschichtungsfilm 16 zur Befestigung der Testdrähte
10a an dem Testsubstrat 10. Wenn daher das Halbleiterelement
3 (siehe Fig. 18) von dem Testsubstrat 10 entfernt wird, kann
verhindert werden, daß sich die Testdrähte 10a von dem
Testsubstrat 10 zusammen mit den vorspringenden Elektroden 12
ablösen, die zusammen mit dem Halbleiterelement 3 entfernt
werden.
Bei Ausführungsform 17 besteht der Beschichtungsfilm 16 aus
Polyimid, jedoch läßt sich dieselbe Wirkung dadurch
erreichen, daß ein Polymermaterial wie beispielsweise
Epoxyharz als Material für den Beschichtungsfilm 16 verwendet
wird.
Ausführungsform 18 (Anspruch 20)
Fig. 22 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches
durch ein Herstellungsverfahren für ein Testsubstrat gemäß
Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird. Fig. 22(a) zeigt das Testsubstrat mit darauf
ausgebildeten Testdrähten, Fig. 22(b) zeigt das Testsubstrat
in der Vorlaufstufe der Ausbildung vorspringender Elektroden
auf dem Substrat, und Fig. 22(c) zeigt das vollständige
Testsubstrat. Zuerst wird, in Fig. 22(a), nachdem die
Testdrähte 10a auf einer Oberfläche des Testsubstrats 10
ausgebildet wurden, ein Dünnfilmleiter 17 aus Kupfer auf der
gesamten Oberfläche des Testsubstrats 10, auf welcher die
Testdrähte 10a vorgesehen sind, durch Sputtern oder
Dampfablagerung ausgebildet. Bei der vorliegenden
Ausführungsform wird ein trockenes Verfahren wie
beispielsweise Sputtern zur Herstellung des Dünnfilmleiters
17 verwendet, jedoch kann auch ein stromloses Plattieren
eingesetzt werden. Daraufhin werden, wie in Fig. 22(b)
gezeigt ist, Löcher 19 zur Ausbildung vorspringender
Elektroden auf dem Dünnfilmleiter 17 durch Musterbildung mit
einem Photolack 18 hergestellt. Dann werden gemäß Fig. 22(c)
vorspringende Elektroden 12 abgelagert und innerhalb der
Löcher 19 zur Ausbildung vorspringender Elektroden
hergestellt, durch Elektroplattieren unter Verwendung der
Dünnfilmleiter 17, die von den Löchern 19 freigelegt sind,
als Elektrode, und daraufhin werden der Photolack 18 und der
Dünnfilmleiter 17 entfernt.
Da bei dem Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 18 die vorspringenden Elektroden durch
Plattieren hergestellt werden, können leicht vorspringende
Elektroden erhalten werden, die aus zahlreichen Arten von
Metallen bestehen können.
Bei der Ausführungsform 18 wird der Dünnfilmleiter 17 aus
Kupfer hergestellt, jedoch läßt sich derselbe Effekt auch
durch Verwendung irgendeines anderen Metalls wie
beispielsweise Aluminium als Material für den Dünnfilmleiter
17 erzielen. Lot wird als Material für die vorspringende
Elektrode 12 verwendet, jedoch kann statt dessen auch Gold
verwendet werden.
Ausführungsform 19 (Anspruch 21)
Fig. 23 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 19 der vorliegenden Erfindung. Das
Testsubstrat gemäß Ausführungsform 19 wird dadurch
erhalten, daß die vorspringende Elektroden 12, die aus
zahlreichen Metallen bestehen können, mit Hilfe des
voranstehend geschilderten Herstellungsverfahrens von
Ausführungsform 18 ausgebildet werden. In Fig. 23 wird die
vorspringende Elektrode 12 durch Aufeinanderstapeln einer
ersten Schicht 12a, einer zweiten Schicht 12b und einer
dritten Schicht 12c auf den Dünnfilmleiter 17 hergestellt.
Die erste und zweite Schicht 12a bzw. 12b bestehen aus Lot,
und die dritte Schicht 12c besteht aus Kupfer, jedoch können
die erste und dritte Schicht 12a und 12c auch aus Gold
bestehen, und die zweite Schicht 12b aus Kupfer. Bei
Ausführungsform 19 wird die vorspringende Elektrode aus zwei
unterschiedlichen Arten von Metallen hergestellt, sie kann
jedoch aus drei unterschiedlichen Arten von Metallen in jeder
Schicht hergestellt werden. Das Material der ersten Schicht
12a wird durch die Verbindungsbeziehung zwischen der
vorspringenden Elektrode 12 und die Platine mit gedruckter
Schaltung bestimmt, und das Material der dritten Schicht 12c
wird durch die Verbindungsbeziehung zwischen der
vorspringenden Elektrode 12 und das Halbleiterelement 3
bestimmt. Eine Metallschicht aus Titan, Chrom oder Nickel,
beispielsweise mit einer Dicke von einigen 1000 Angström kann
an den Grenzflächen zwischen der ersten Schicht 12a und der
zweiten Schicht 12b und zwischen der zweiten Schicht 12b und
der dritten Schicht 12c vorgesehen werden, um die
Verbindungsfestigkeit zwischen diesen Schichten zu erhöhen.
Da bei dem Testsubstrat gemäß Ausführungsform 19 die
vorspringende Elektrode 12 aus mehreren Metallen besteht, ist
nicht nur eine Verbindung mittels Löten, sondern auch eine
thermische Diffusionsverbindung von Gold zu Gold möglich,
wodurch der Bereich der Möglichkeiten zum Verbinden der
vorspringenden Elektroden 12 mit einer Verdrahtungsplatte zur
Anbringung getesteter Halbleiterelemente erweitert wird.
Ausführungsform 20 (Anspruch 22)
Fig. 24 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 20 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser
Ausführungsform 20 werden vorspringende Elektroden 12 durch
das voranstehend geschilderte Herstellungsverfahren gemäß
Ausführungsform 18 ausgebildet. Wie in Fig. 24 gezeigt ist,
wird jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform ein Spalt 20
zwischen der vorspringenden Elektrode 12 und dem Testdraht
10a vorgesehen. Anders ausgedrückt ist der Testdraht 10a so
angeordnet, daß sein oberer Endabschnitt durch den Spalt 20
von einem Abschnitt des Testsubstrats 10 getrennt ist, in
welchem die vorspringende Elektrode 12 ausgebildet werden
soll. Wenn der Photolack zur Ausbildung der vorspringenden
Elektrode mit einem Muster versehen wird, so wird das Loch
zur Ausbildung der vorspringenden Elektrode in einer normalen
Position ausgebildet, getrennt von dem oberen Endabschnitt
des Testdrahtes 10a durch den Spalt 20. Daraufhin wird die
vorspringende Elektrode 12 ausgebildet. Wenn der Lack oder
Photolack nach der Herstellung der vorspringenden Elektrode
12 entfernt wird, wird der Spalt 20 zwischen der
vorspringenden Elektrode 12 und dem Testdraht 10a
hervorgerufen, so daß ein Abschnitt des Dünnfilmleiters 10
mit kleiner Breite durch den Spalt 20 freigelegt wird.
Da bei dem Testsubstrat gemäß Ausführungsform 20 die
vorspringende Elektrode 12 und der Testdraht 10a miteinander
durch den Dünnfilmleiter 17 verbunden sind, der eine Dicke
aufweist, die geringer ist als jene des Testdrahtes 10a, wird
dann, wenn nach dem Test das Halbleiterelement 3 von dem
Testsubstrat 10 entfernt wird, die Abstreifkraft der
vorspringenden Elektrode 12, die zusammen mit dem
Halbleiterelement 3 entfernt wird, nicht auf den oberen
Endabschnitt des Testdrahtes 10a übertragen, und wird nur
eine extrem kleine Kraft durch den Dünnfilmleiter 17 erzeugt,
der durch die sich ablösende, vorspringende Elektrode 12
angehoben wird. Dieser Dünnfilmleiter 17 reißt ab, bevor sich
der Testdraht 10a von dem Testsubstrat 10 trennt. Dies führt
dazu, daß die Testdrähte 10a auf sichere Weise auf dem
Testsubstrat 10 verbleiben, und die vorspringenden Elektroden
12 von dem Testsubstrat 10 entfernt werden, wobei sie den
Dünnfilmleiter 10 mitnehmen, was es einfach macht, die
vorspringenden Elektroden 12 von dem Testsubstrat 10 zu
entfernen.
Ausführungsform 21 (Anspruch 23)
Fig. 25 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 21 der vorliegenden Erfindung. In Fig. 25
ist das Testsubstrat 10A flexibel ausgebildet, da es aus
einem Polyinermaterial wie beispielsweise Polyimid besteht.
Testdrähte 10a werden auf einer Oberfläche dieses
Testsubstrats 10A ausgebildet, ein Dünnfilmleiter 17 wird auf
einem Abschnitt des Testsubstrats 10A hergestellt, an welchem
eine vorspringende Elektrode 12 ausgebildet werden soll, und
die vorspringende Elektrode 12 wird auf dem Dünnfilmleiter 10
ausgebildet. Die Testdrähte 10a können entweder durch
Verbinden eines leitfähigen Films als Testdraht 10a mit dem
Testsubstrat 10A durch einen nicht gezeigten Kleber
hergestellt werden, durch Sputtern oder Dampfablagerung eines
Leiters als Testdraht 10a auf dem Testsubstrat 10A, oder
durch Plattieren des Testsubstrats 10A mit einem Leiter als
Testdraht 10a. Ein Epoxyharz kann als Polymermaterial des
Testsubstrats 10A verwendet werden.
Da bei dem Testsubstrat gemäß Ausführungsform 21 das
Testsubstrat 10A flexibel ausgebildet ist, da es aus einem
Polymermaterial besteht, können dann, wenn das
Halbleiterelement nach dem Test von dem Testsubstrat 10A
entfernt wird, die vorspringenden Elektroden 12 einfach von
dem Testsubstrat 10A entfernt werden, infolge der guten
Trenneigenschaften von dem Polymermaterial.
Ausführungsform 22 (Anspruch 24)
Fig. 26 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 22 der vorliegenden Erfindung. Das
Testsubstrat gemäß dieser Ausführungsform 22 wird dadurch
erhalten, daß der Dünnfilmleiter 17 der voranstehend
geschilderten Ausführungsform 21 durch einen Dünnfilm 21 aus
Metall ersetzt wird. Mit anderen Worten werden in Fig. 26
Testdrähte 10a auf einer Oberfläche des Testsubstrats 10A
ausgebildet, welches flexibel ist, da es aus einem
Polymermaterial wie beispielsweise Polyimid und einem
Epoxyharz besteht, der Metalldünnfilm 21 wird durch Sputtern
oder Dampfablagerung auf einem Abschnitt des Testsubstrats
10A hergestellt, in welchem die vorspringende Elektrode
ausgebildet werden soll, und dann wird die vorspringende
Elektrode 12 auf dem Metalldünnfilm 21 ausgebildet.
Da bei dem Testsubstrat gemäß Ausführungsform 22 die
vorspringenden Elektroden 12 auf dem Testsubstrat 10A
vorgesehen sind, welches flexibel ist, da es aus einem
Polymermaterial besteht, wobei der Metalldünnfilm 21
dazwischen angeordnet ist, kann die vorspringende Elektrode
von dem Testsubstrat 10A leicht entfernt werden, wenn das
Halbleiterelement 3 nach dem Test abgestreift wird, infolge
der geringen Verbindungsfestigkeit zwischen dem
Metalldünnfilm 21 und dem Polymermaterial.
Ausführungsform 23 (Anspruch 25)
Fig. 27 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches
durch ein Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß
Ausführungsform 23 der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird. Fig. 27(a) zeigt das Testsubstrat mit darauf
ausgebildeten, vorspringenden Elektroden, und Fig. 27(b)
zeigt das Testsubstrat, welches polierte, vorspringende
Elektroden aufweist. In Fig. 27(a) ist das Testsubstrat 10,
welches aus Keramik besteht, auf seiner einen Oberfläche mit
Testdrähten 10a versehen, und mit Dünnfilmleitern 17, auf
welchen vorspringende Elektroden 12 vorgesehen sind. Bei
einer mikroskopischen Betrachtungsweise der
Halbleitertechnologie ist es möglich, daß die vorspringenden
Elektroden 12 voneinander unterschiedliche Höhen aufweisen,
wenn sie auf den Dünnfilmleitern 17 ausgebildet werden. Nach
der Herstellung der vorspringenden Elektroden 12 werden
daraufhin die oberen Oberflächen der vorspringenden
Elektroden 12 poliert, um ihre Höhe gleichförmig auszubilden,
wie in Fig. 27(b) gezeigt. Dieses Polieren erfolgt mit einem
unverwebten Polyurethan-Textilerzeugnis unter Verwendung
kolloidalen Silikats als Polierflüssigkeit.
Da gemäß dem Testsubstratherstellungsverfahren von
Ausführungsform 23 die oberen Oberflächen der vorspringenden
Elektroden 12 poliert werden, nachdem sie hergestellt wurden,
können die vorspringenden Elektroden 12 sämtlich mit gleicher
Höhe hergestellt werden, und daher wird eine gleichmäßige
Verbindung zwischen den vorspringenden Elektroden 12 und dem
Halbleiterelement ermöglicht.
Ausführungsform 24 (Anspruch 26)
Fig. 28 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterelementes,
welches untersucht werden soll durch ein Verfahren gemäß
Ausführungsform 24 der vorliegenden Erfindung. Fig. 28(a)
zeigt, daß das Halbleiterelement 3 von dem Testsubstrat 10
nach dem Test entfernt ist, und Fig. 28(b) zeigt, daß mit
dem Halbleiterelement 3 eine Nachbehandlung durchgeführt
wird. Wenn gemäß Fig. 28(a) das Halbleiterelement 3 von dem
Testsubstrat 20 nach dem Test entfernt wird, werden der
Dünnfilmleiter 17 und die vorspringende Elektrode 12 von dem
Testsubstrat 10 zusammen mit dem Halbleiterelement 3 als
einzelne Einheit entfernt, da die Verbindungsfestigkeit
zwischen der vorspringenden Elektrode 12 und der elektrischen
Verbindungselektrode 3a größer als die Verbindungsfestigkeit
zwischen dem Dünnfilmleiter 17 und dem Testsubstrat 10 ist.
Dies führt dazu, daß der Halbleiter 3 die vorspringenden
Elektroden 12 für jede der elektrischen Verbindungselektroden
3a aufweist. Daraufhin werden, wie in Fig. 28(b) gezeigt
ist, sämtliche Oberflächen des Halbleiterelements 3, das von
dem Testsubstrat 10 entfernt wurde, einem Ätzmittel
ausgesetzt, um so den Dünnfilmleiter 17 zu ätzen. Wenn der
Dünnfilmleiter 17 aus Kupfer besteht, so wird als Ätzmittel
eine Ammonium-Persulfatlösung verwendet.
Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß
Ausführungsform 24 die vorspringenden Elektroden 12, die mit
dem Halbleiterelement 3 verbunden sind, dem Ätzmittel
ausgesetzt werden, um den Dünnfilmleiter 17 zu entfernen,
nachdem das Halbleiterelement 3 vom Testsubstrat 10 nach dem
Test entfernt wurde, kann die Oberfläche der vorspringenden
Elektrode 12 gereinigt werden, und die Verläßlichkeit der
Verbindung zwischen dem Halbleiterelement 3 und einer
Verdrahtungsplatine zur Anbringung des Halbleiterelements 3
nach dem Test verbessert werden.
Ausführungsform 25 (Anspruch 27)
Fig. 29 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterelements,
welches durch ein Verfahren gemäß Ausführungsform 25 der
vorliegenden Erfindung getestet werden soll. Fig. 29(a)
zeigt, daß das Halbleiterelement 3 von dem Testsubstrat 10
nach dem Test entfernt wird, und Fig. 29(b) zeigt, daß mit
dem Halbleiterelement 3 eine Nachbehandlung durchgeführt
wird. Gemäß Fig. 29(a) werden, wenn das Halbleiterelement 3
von dem Testsubstrat 10 nach dem Test entfernt wird, die
Dünnfilmleiter 17 und die vorspringenden Elektroden 12 von
dem Testsubstrat 10 zusammen mit dem Halbleiterelement 3 als
vereinigte Einheit entfernt, da die Verbindungsfestigkeit
zwischen der vorspringenden Elektrode 12 und der elektrischen
Verbindungselektrode 3a größer ist als die
Verbindungsfestigkeit zwischen dem Dünnfilmleiter 17 und dem
Testsubstrat 10. Dies führt dazu, daß der Halbleiter 3 die
vorspringenden Elektroden 12 für jede der elektrischen
Verbindungselektroden 3a aufweist. Daraufhin wird gemäß Fig.
29(b) eine untere Oberfläche der vorspringenden Elektrode 12,
die vom Testsubstrat 10 entfernt wurde, poliert, um den
Dünnfilmleiter 17 zu entfernen. Dieser Poliervorgang erfolgt
mit einem nicht gewebten oder nicht gewirkten Polyurethan-
Textilerzeugnis unter Verwendung kolloidalen Silikats als
Polierflüssigkeit.
Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß
Ausführungsform 25 die mit dem Halbleiterelement 3
verbundene, vorspringende Elektrode 12 poliert wird, nachdem
das Halbleiterelement 3 vom Testsubstrat 10 entfernt wurde,
kann die Oberfläche der vorspringenden Elektrode 12 gereinigt
werden, und die vorspringenden Elektroden sämtlich mit
gleichmäßiger Höhe ausgebildet werden. Dies führt dazu, daß
bei der Anbringung des getesteten Halbleiterelements 3 auf
einer Verdrahtungsplatine die vorspringenden Elektroden 12
sämtlich eine gleichmäßige Höhe aufweisen, wodurch es möglich
ist, die Verläßlichkeit der Verbindung zu verbessern.
Da gemäß der ersten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat und das Zufuhrsubstrat einander
überlagert angeordnet und miteinander verbunden sind, und die
mit dem Signalübertragungssubstrat verbundenen
Halbleiterelemente in den Behältern des Zufuhrsubstrats
aufgenommen sind, kann die Halbleitervorrichtung dünn und mit
geringen Abmessungen ausgebildet werden. Da die
Halbleiterelemente mit der Verdrahtungsschicht des
Signalübertragungssubstrats verbunden sind, kann darüber
hinaus die Länge des Signalkanals zwischen benachbarten
Halbleiterelementen verkürzt werden, und eine
Hochgeschwindigkeits-Signalverarbeitung ermöglicht werden.
Da gemäß der zweiten Zielrichtung der Erfindung der offene
Behälter auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats offen ist,
welche nicht dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt,
wenn das Signalübertragungssubstrat und das Zufuhrsubstrat
einander überlagert angeordnet und miteinander verbunden
sind, so kann von dem Halbleiterelement erzeugte Wärme
schnell von dem offenen Behälter zur Außenseite der Rückseite
des Zufuhrsubstrats abgestrahlt werden.
Da gemäß der dritten Zielrichtung der Erfindung die Basis des
Signalübertragungssubstrats aus einem Material besteht,
welches einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist,
der annähernd gleich jenem des Halbleiterelements ist,
haltert die Basis die Verdrahtungsschicht, und wird das
Ausmaß thermischer Spannungen verringert, die an der
Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat erzeugt werden, wodurch es
ermöglicht wird, eine sichere elektrische Verbindung zwischen
den Halbleiterelementen und dem Signalübertragungssubstrat
sicherzustellen.
Da gemäß der vierten Zielrichtung der Erfindung die Basis des
Signalübertragungssubstrats weggenommene Abschnitte aufweist,
so werden dann, wenn das Signalübertragungssubstrat mit dem
Zufuhrsubstrat verbunden wird, Abschnitte der
Verdrahtungsschicht entsprechend den weggenommenen
Abschnitten entlang der unebenen Oberfläche des
Zufuhrsubstrats verschoben, wodurch es ermöglicht wird, die
elektrische Verbindung zu verbessern.
Da gemäß der fünften Zielrichtung der Erfindung der das
Halbleiterelement enthaltende, offene Behälter mit dem
Polymerharz gefüllt wird, können die Bereiche um die
Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat herum, und um die Verbindung
zwischen dem Signalübertragungssubstrat und dem
Zufuhrsubstrat herum, wasserdicht ausgebildet werden, und das
Polymerharz, welches in die Verbindung zwischen dem
Halbleiterelement und dem Signalübertragungssubstrat sowie in
die Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat und
dem Zufuhrsubstrat eingefüllt wird, verringert thermische
Spannungen an diesen Verbindungen, wodurch es ermöglicht
wird, die elektrischen Verbindungen zwischen dem
Halbleiterelement und dem Signalübertragungssubstrat sowie
zwischen dem Signalübertragungssubstrat und dem
Zufuhrsubstrat zu verbessern.
Da gemäß der sechsten Zielrichtung der Erfindung das
Halbleiterelement mit dem Signalübertragungssubstrat
innerhalb des hohlen Behälters verbunden wird, kann das
Halbleiterelement durch den hohlen Behälter und das
Signalübertragungssubstrat abgedichtet werden, und daher ist
eine besondere Abdichtkappe nicht erforderlich. Da von dem
Halbleiterelement erzeugte Wärme vom Boden des hohlen
Behälters zur Außenseite der Rückseite des Zufuhrsubstrats
abgestrahlt wird, kann darüber hinaus eine Wärmeabstrahlung
sichergestellt werden, ohne daß der Einsatz einer
Wärmeabstrahlungsrippe erforderlich ist.
Da gemäß der siebten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat und das Zufuhrsubstrat einander
überlagert angeordnet sind, und ihre elektrischen
Verbindungselektroden und Abdicht-Anschlußflächen miteinander
zum selben Zeitpunkt verbunden werden, kann die Anzahl an
Herstellungsvorgängen verringert werden.
Da gemäß der achten Zielrichtung der Erfindung das
Halbleiterelement mit der Bodenoberfläche des hohlen
Behälters verbunden ist, und die Wärmeabstrahlrippe auf der
Rückseite des Zufuhrsubstrats vorgesehen ist, welche den
Boden des hohlen Behälters bildet, kann von dem
Halbleiterelement erzeugte Wärme schnell zur
Wärmeabstrahlungsrippe befördert und zur Außenseite der
Halbleitervorrichtung hin abgestrahlt werden.
Da gemäß der neunten Zielrichtung der Erfindung das
Zufuhrsubstrat sandwichartig zwischen zwei
Signalübertragungssubstraten angeordnet ist, und die
Halbleiterelemente, die mit den beiden
Signalübertragungssubstraten verbunden sind, in dem
Zufuhrsubstrat Rücken an Rücken angeordnet sind, ist die
Dicke der Halbleitervorrichtung nicht besonders beträchtlich,
und dennoch kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente
verdoppelt werden.
Da gemäß der zehnten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat flexibel ausgebildet ist, und
entlang der unebenen Oberfläche des Zufuhrsubstrats
verschoben ist, nimmt das Signalübertragungssubstrat
thermische Spannungen an seiner Verbindung mit dem
Halbleiterelement auf, und kann die elektrische Verbindung
zwischen dem Halbleiterelement und dem
Signalübertragungssubstrat sichergestellt werden.
Da gemäß der elften Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat flexibel ausgebildet ist, ohne daß
eine Halterungsbasis vorgesehen ist, stellt der auf der
Rückseite des Signalübertragungssubstrats vorgesehene
Metallfilm eine elektromagnetische Abschirmung zur
Verdrahtung der Halbleitervorrichtung zur Verfügung, wodurch
eine hohe Rauschfestigkeit erzielt wird.
Da gemäß der zwölften Zielrichtung der Erfindung die
Eingangs/Ausgangsklemmen auf der Rückseite des
Signalübertragungssubstrats vorgesehen sind, so werden dann,
wenn die Halbleitervorrichtung auf der Mutterplatine
angebracht wird, die Eingangs/Ausgangsklemmen entlang der
unebenen Oberfläche der Mutterplatine verschoben, wodurch es
ermöglicht wird, die Verläßlichkeit der elektrischen
Verbindung zwischen der Halbleitervorrichtung und der
Mutterplatine zu verbessern.
Da gemäß der dreizehnten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat mit den Eingangs/Ausgangsklemmen
versehen ist, und auch das Zufuhrsubstrat mit den
Eingangs/Ausgangsklemmen versehen ist, können diese
Eingangs/Ausgangselektroden unterteilt werden für
Signalübertragungszwecke und Stromversorgungszwecke, und
können Elektroden mit verschiedenen Abmessungen für jeden
Einsatzzweck ausgebildet werden, wodurch es ermöglicht wird,
die Leistungen der Halbleitervorrichtung zu verbessern.
Da gemäß der vierzehnten Zielrichtung der Erfindung der Boden
des hohlen Behälters mit Poren versehen ist, kann von dem
Halbleiterelement erzeugte Wärme auf wirksame Weise an die
Außenseite der Rückseite des Zufuhrsubstrats abgestrahlt
werden. Da der Kleber in die Poren hineingelangt, wenn das
Halbleiterelement mit der Bodenoberfläche des hohlen
Behälters durch den Kleber verbunden wird, ist darüber hinaus
die Dicke des zwischen dem Halbleiterelement und der
Bodenoberfläche des hohlen Behälters vorhandenen Klebers
gering, und daher kann von dem Halbleiterelement erzeugte
Wärme wirksam zur Außenseite der Rückseite des
Zufuhrsubstrats abgestrahlt werden. Wenn die
Wärmeabstrahlungsrippe auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats
vorgesehen ist, fließt darüber hinaus der in die Poren
eintretende Kleber zur Rückseite der Zufuhrsubstrate und
dient auf wirksame Weise als Kleber zum Anbringen der
Wärmeabstrahlungsrippe, wodurch es ermöglicht wird, die
Wärmeabstrahlungsrippe auf dem Zufuhrsubstrat mit hohem
Wirkungsgrad anzubringen.
Da gemäß der fünfzehnten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat dünn ausgebildet ist, die
Halbleiterelemente mit beiden Oberflächen des dünnen
Signalübertragungssubstrats verbunden sind, welches
sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten angeordnet ist,
und die Halbleiterelemente in den Zufuhrsubstraten
aufgenommen sind, wird die Dicke der Halbleitervorrichtung
nur durch die Dicke eines einzelnen Zufuhrsubstrats erhöht,
und dennoch kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente
verdoppelt werden.
Da gemäß der sechzehnten Zielrichtung der Erfindung das
Signalübertragungssubstrat dünn ausgebildet ist, und die
Halbleiterelemente mit beiden Oberflächen dieses dünnen
Signalübertragungssubstrats verbunden sind, welches
sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten angeordnet ist,
können die Halbleiterelemente abgedichtet werden, und können
eine Packung hoher Dichte und mit hoher Verläßlichkeit
erzielt werden.
Da gemäß der siebzehnten Zielrichtung der Erfindung die
vorspringenden Elektroden von dem Testsubstrat zusammen mit
dem Halbleiterelement entfernt werden, wenn das
Halbleiterelement von dem Testsubstrat entfernt wird, und auf
dem Halbleiterelement verbleiben, können ein
Halbleiterelementtest und die Ausbildung der vorspringenden
Elektroden auf dem Halbleiterelement gleichzeitig
durchgeführt w,erden, wodurch eine Vereinfachung des
Testvorgangs und eine Verringerung der Testkosten erzielt
werden.
Da gemäß der achtzehnten Zielrichtung der Erfindung die
vorspringende Elektrode auf dem Isolator des Testsubstrats
ausgebildet wird, und mit der Endoberfläche des Testdrahtes
verbunden wird, ist die Verbindungsfestigkeit zwischen der
vorspringenden Elektrode und dem Testsubstrat kleiner als die
Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode
und dem Halbleiterelement, wodurch es einfach wird, das
Halbleiterelement von dem Testsubstrat nach dem Test zu
entfernen, und möglich ist, die Ausbildung der vorspringenden
Elektroden auf dem Halbleiterelement sicherzustellen.
Da gemäß der neunzehnten Zielrichtung der Erfindung das
Polymerharz die Testdrähte abdeckt, mit Ausnahme der
vorspringenden Elektroden, und die Testdrähte haltert, kann
verhindert werden, daß sich die Testdrähte von dem
Testsubstrat trennen, wenn die vorspringenden Elektroden von
dem Testsubstrat zusammen mit dem Halbleiterelement
weggenommen werden.
Da gemäß der zwanzigsten Zielrichtung der Erfindung die
vorspringende Elektrode durch Plattieren ausgebildet wird,
läßt sich leicht eine vorspringende Elektrode erhalten, die
aus zahlreichen Arten von Metallen besteht.
Da gemäß der einundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung die
vorspringende Elektrode aus mehreren Metallen besteht, ist
zusätzlich zu einer Lotverbindung eine thermische
Diffusionsverbindung von Gold zu Gold möglich, wodurch die
Bedingungen zum Verbinden der Halbleiterelemente mit der
Verdrahtungsplatine erweitert werden.
Da gemäß der zweiundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
die vorspringenden Elektroden und die Testdrähte miteinander
durch den Dünnfilmleiter verbunden sind, der dünner ist als
der Testdraht, können die vorspringenden Elektroden leicht
von dem Testsubstrat entfernt werden, wobei die Testdrähte
auf dem Testsubstrat verbleiben.
Da gemäß der dreiundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
das Testsubstrat aus einem Polyinerharz und einem Metall
besteht, ist das Testsubstrat flexibel, und können die
vorspringenden Elektroden einfach von dem Testsubstrat
entfernt werden, wenn das Halbleiterelement von dem
Testsubstrat nach dem Test entfernt wird.
Da gemäß der vierundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
Gold zwischen dem Testsubstrat, das aus einem Polymerharz
besteht, und der vorspringenden Elektrode vorgesehen ist,
wird die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden
Elektrode und dem Testsubstrat klein, wodurch es einfach
wird, das Halbleiterelement von dem Testsubstrat zu
entfernen.
Da gemäß der fünfundzwanzigstens Zielrichtung der Erfindung
obere Endabschnitte der vorspringenden Elektroden poliert
werden, nachdem die vorspringenden Elektroden auf dem
Testsubstrat ausgebildet wurden, weisen die vorspringenden
Elektroden sämtlich eine gleichförmige Höhe auf, und wird
eine gleichförmige Verbindung zwischen dem Halbleiterelement
und den vorspringenden Elektroden ermöglicht.
Da gemäß der sechsundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
ein oberer Endabschnitt der vorspringenden Elektrode geätzt
wird, nachdem die vorspringenden Elektroden zusammen mit dem
Halbleiterelement von dem Testsubstrat entfernt wurden, wird
die Oberfläche der vorspringenden Elektrode gereinigt, und
daher kann die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und
der Verdrahtungsplatine verbessert werden.
Da gemäß der siebenundzwanzigsten Zielrichtung der Erfindung
obere Endabschnitte der vorspringenden Elektrode poliert
werden, nachdem die vorspringenden Elektroden von dem
Testsubstrat zusammen mit dem Halbleiterelement entfernt
wurden, weisen die vorspringenden Elektroden sämtlich eine
gleichförmige Höhe auf, und daher kann die Verbindung
zwischen dem Halbleiterelement und der Verdrahtungsplatine
verbessert werden.