DE4238113A1 - Anordnung zur spannungsfreien Chipmontage - Google Patents

Anordnung zur spannungsfreien Chipmontage

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur spannungsfreien Chip­ montage von thermo-mechanisch sensiblen Halbleiterchips insbe­ sondere im Plastgehäuse.
Dabei treten aufgrund der unterschiedlichen thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten der einzelnen Montagekomponenten elek­ trische Instabilitäten auf, was speziell unter Prüfbedingungen beobachtet wird, da hier elektrische, thermische und mechanische Belastungen am Chip erfolgen.
Bekannt ist die Herstellung von drucksensiblen Halbleiterbauele­ menten im Hohlgehäuse wie CERDIP oder im Metallgehäuse, die aber eine sehr kostenintensive Montage erfordern. Auch die üblichen Montagetechnologien wie Chipbefestigung durch Weichlöten, mit Epoxidklebstoffen oder eutektischem Löten und einer zusätzlichen Chipabdeckung mit Silikonkautschuk vor der Plastumhüllung bieten keine Lösung für die Herstellung von thermo-mechanisch sensiblen Halbleiterbauelementen mit konstanten elektrischen Parametern im Temperaturbereich und bei Temperaturwechselbelastungen.
Solche Lösungen sind beispielsweise aus der DD 1 59 484 oder der DE 40 41 347 bekannt.
In der DD 1 59 484 wird zwischen dem Halbleiterchip und dem Plast­ material (Gehäuse) eine Pufferzone aus elastischem Material an­ geordnet. Diese Pufferzone soll die mechanischen Spannungen auf­ nehmen, indem das Chip nach dem Chip- und Drahtbonden allseitig von einem elastischen Material umhüllt wird. Dabei ist aller­ dings die allseitige Umhüllung nur auf die Grenzfläche zwischen Plastmaterial (zum Verschließen) und Halbleiterchip begrenzt.
Nach der DE 40 41 347 ist ein Verfahren bekannt, wonach die Zu­ verlässigkeit von integrierten Schaltkreisen in Kunststoffge­ häusen dadurch erreicht werden soll, daß vor dem Umpressen der Chips deren Oberseite und die Schmalseiten einschließlich der dazugehörigen Kanten mit einer wenigstens auf der Chipoberseite gleichmäßig dicken, kompressiblen Kunststoffschicht (Polyimid) versehen wird. Die Gleichmäßigkeit der Schicht wird durch senk­ recht zur Oberfläche der Chips einwirkende Zentrifugalkräfte erreicht, wobei die gleichmäßige Verteilung dadurch erfolgt, daß eine Vielzahl von auf einem Streifen aus Blech aufgebrachten Chips in eine Achse parallel zur Längsachse des Streifens rotie­ ren.
Weder bei der Anordnung nach DD 1 59 484 noch bei dem Verfahren nach DE 40 41 347 wird die Chipverspannung, verursacht durch die Montage der Chips auf dem Chipträger mittels eutektischem Bon­ den oder Kleben mit bekannten Chipkleber vermieden. Ohne Schaf­ fung einer Pufferzone zwischen Chipträger und Halbleiterchip treten mechanische Verspannungen aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien Silizium, Kleber und Chipträger auf. Ausgehend von diesem Sachverhalt ist selbst die Montage mittels eutektischem Bonden und Kleben im Keramikgehäuse ohne metallischen Trägerstreifen nicht ohne Chip­ verspannung zu realisieren.
Die erfindungsgemäße Lösung in allen genannten Montagevarianten ermöglicht erst die vollständige spannungsfreie Montage von Halbleiterchips und damit eine hohe Stabilität elektrischer Parameter im vorgesehenen Temperaturbereich.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bei der Montage von thermo-mechanisch sensiblen Halb­ leiterchips insbesondere im Plastgehäuse konstante elektrische Parameter auch nach thermischen Wechselbelastungen zu gewähr­ leisten.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine mechanisch spannungsfreie Montage der Halblei­ terchips im kostengünstigerem Plastgehäuse erfolgen kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentan­ spruch 2 angegeben. Dieser ermöglicht eine problemlose Umhül­ lung des Halbleiterchips von einem elastischen Material, das gleichzeitig zur Chipbefestigung auf dem Chipträger genutzt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein DIL-Plastgehäuse mit der erfindungsgemäßen vollstän­ digen Umhüllung eines Halbleiterchips 6 aus Silikonkautschuk 3, 5.
Auf der Mittelinsel des Trägerstreifens 2 ist ein Halbleiter­ chip 6 mit Silikonkautschuk 3 als Chipkleber befestigt, wobei gleichzeitig eine Benetzung der Chipkanten mit Silikonkautschuk, wie Fig. 1 zeigt, erfolgt. Das Halbleiterchip 6 ist über Bond­ drähte 4 mit den inneren Trägerstreifenenden des Trägerstreifens 2 verbunden. Nach der Ausführung der Bonddrähte 4 erfolgt das Auftragen von Silikonkautschuk 5 auf die Halbleiterchipober­ fläche mit Fließverhalten desselben über die Chipkanten, so daß dieser sich mit dem Silikonkautschuk 3 verbindet. Eine an­ schließende Aushärtung des Silikonkautschuks sichert dessen elastische Eigenschaften. Die Ausbildung des Plastgehäuses 1 erfolgt in bekannter Weise, indem das Plastmaterial in eine entsprechende Form gespritzt wird, in die obengenannter Träger­ streifen 2 mit einer vollständigen Umhüllung des Halbleiterchips 6 mittels Silikonkautschuk 3, 5 eingelegt ist.

Claims (2)

1. Anordnung zur spannungsfreien Chipmontage für thermisch- mechanisch sensible Halbleiterchips insbesondere im Plastge­ häuse, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich allseitig mit einem elastischen Material (3) (5) umgeben sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die allseitige Umhüllung (3) (5) dadurch erreicht wird, daß die Chipbefestigung (3) auf dem Chipträger (2) mit Silikonkaut­ schuk (3) erfolgt und dieser gleichzeitig das Chip (6) voll­ ständig abdeckt.
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