DE69212185T2 - Halbleiteraufbau mit flexibler Trägerfolie - Google Patents

Halbleiteraufbau mit flexibler Trägerfolie

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauelemente und insbesondere auf ein Gehäuse, das eine dünne flexible Folie als Kapselungsmaterial verwendet.
  • Das Verlangen nach immer höherer Leiterplattendichte hat zu kleinen Halbleiterbauelementen mit einem niedrigen Profil geführt. Überlegungen zum Leiterplattenplatz wurden traditionell von einer zweidimensionalen Perspektive aus angestellt, und die Motivation für eine dünne Kapselung war ein sekundäres Problem. Jedoch ist in Anbetracht der Tatsache, daß die Elektronikindustrie über eine dünne Kapselung nachdenkt, um sich Dichteproblemen zuzuwenden, die mit Produkten wie Speicherkarten, Chip-Karten oder Emulator-Karten verbunden sind, die Gehäusedicke ein kritischer Faktor.
  • Zu bekannten Gehäusen gehören herkömmliche Kapselungen wie TapePak von National Semiconductor, automatisches Filmbonden (TAB), Gehäuse mit zwei Reihen von Anschlußstiften (DIP) und SO-Gehäuse (SOPs). Die TAB-Kapselung verwendet einen flüssigen Kunststoff, um den Halbleiterchip einzukapseln. Herkömmliche bekannte Gehäuse verwenden Drahtverbindungen, um den Chip mit einem Leiterrahmen zu verbinden. TapePak hat Verbindungen entlang vier Seiten des Gehäuses.
  • JP-A 61-27663 offenbart ein Halbleitergehäuse, bei dem ein Halbleiterchip und die daran angebrachte Verdrahtung zwischen zwei flexiblen Folien eingeschlossen sind, die rund um den Rand herum mit einem Haftmittel aneinander befestigt sind.
  • WO-A 90/05379, auf dem die oberbegriffe der Ansprüche 1 und 7 beruhen, offenbart ein ähnliches Gehäuse für die Verwendung unter Bedingungen, bei denen starke Beschleunigungen auftreten, wobei die Randabschnitte der zwei Folien zwischen den zwei Hälften eines ringförmigen Klemmrahmens festgeklemmt sind.
  • Die Erfindung liefert ein Halbleiterbauelementgehäuse aus dünner Folie, umfassend: ein Halbleiterbauelement; mehrere Anschlußleiter mit einem ersten Ende, das an dem Halbleiterbauelement an Kontakten angebracht ist, einem Anschlußleiterteil, der an die ersten Enden angrenzt und sich von dem Halbleiterbauelement weg erstreckt, und einem zweiten Ende; eine erste dünne flexible Folie auf einer Seite des Halbleiterbauelements und der Anschlußleiter; und eine zweite dünne flexible Folie auf der Seite des Halbleiterbauelements und der Anschlußleiter, die der ersten dünnen Folie gegenüberliegt; bei dem die erste und die zweite dünne Folie zwischen den Anschlußleiterteilen miteinander verbunden sind und mit diesen selbst verbunden sind, um ein abgeschlossenes Gehäuse aus dünner Folie zu bilden, wobei die zweiten Enden der Anschlußleiter aus dem Gehäuse aus dünner Folie herausragen; dadurch gekennzeichnet, daß auf den Anschlußleiterteilen ein Stützring befestigt ist und diejenige der dünnen flexiblen Folien, die auf derselben Seite der Kontakte liegt, in dem Bereich stützt, wo die ersten Anschlußleiterenden an dem Halbleiterbauelement angebracht sind.
  • Die Erfindung liefert außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines mit dünner Folie gekapselten Halbleiterbauelements, das die Schritte umfaßt: Verbinden der ersten Enden von mehreren Anschlußleitern an einem Leiterrahmen mit Kontakten eines mit Bump-Kontakten versehenen Halbleiterbauelements nach dem TAB-Bondverbindungsverfahren, wobei die Anschlußleiter Anschlußleiterteile aufweisen, die an die ersten Enden angrenzen und sich von dem Halbleiterbauelement weg erstrecken und darüberhinaus zweite Anschlußleiterenden aufweisen; Anbringen erster und zweiter Bahnen aus dünnem flexiblem Folienmaterial an entgegengesetzten Flächen des Halbleiterbauelements und den Anschlußleitern; und Verbinden der ersten und zweiten Bahnen aus dünner flexibler Folie miteinander und mit den Anschlußleiterteilen, um ein abgeschlossenes, das Halbleiterbauelement und die Anschlußleiterteile einschließendes Gehäuse zu bilden, wobei die zweiten Anschlußleiterenden aus dem Gehäuse aus dünner Folie herausragen; dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Befestigens eines Stützrings auf den Anschlußleiterteilen vor dem Schritt des Anbringens der Bahnen aus dünnem flexiblen Folienmaterial enthält.
  • Die Folie schließt das Bauelement hermetisch von der Umwelt ab, gibt dem Bauelement mechanische Festigkeit, liefert ein niedriges Profil und besteht aus einer Vorrichtung mit geringem Gewicht. Das Gehäuse kann im Vergleich zu Standardkapselungsverfahren unter geringen Kosten hergestellt werden.
  • Das Halbleiterbauelement kann ein Halbleiterchip oder eine integrierte Schaltung mit "Bump"-Kontakten sein, die entweder "Chip nach oben" oder "Chip nach unten" angeordnet ist. Versetzte Anschlußleiter können in Verbindung mit dem Stützring verwendet werden, um die Belastung auf die Bumpkontakt-Anschlußleiter-Grenzfläche zu minimieren.
  • In den Zeichnungen ist:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht, im Schnitt, einer Form des Halbleiterbauelementgehäuses;
  • Fig. 2 eine Draufsicht des Gehäuses von Fig. 1;
  • Fig. 3 eine Seitenansicht einer zweiten Gehäuseform mit obenliegenden Halbleiterchipkontakten; und
  • Fig. 4 eine Seitenansicht einer Gehäuseform gemäß der Erfindung mit versetzten Anschlußleitern und einem Stützring.
  • Fig. 1 stellt ein Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse aus dünner Folie dar. Am Halbleiterchip 10 sind mehrere Bumpkontakte 15. An jeden Bumpkontakt ist ein Anschlußleiter 11 angebracht. Die Rückseite 10a des Halbleiterchips ist mit einer dünnen Folie aus einem Material bedeckt, das z.B. Ryton sein kann, ein eingetragenes Warenzeichen für ein flexibles, von Phillips 66 hergestelltes dünnes Folienmaterial. Diese Folie ist in Bahnen von 125 µm (0.005") Dicke erhältlich. Das Gattungsmaterial ist Polyphenylensulfid-Harz. Die Unterseite des Halbleiterchips und die Anschlußleiter 11 sind ebenfalls mit der Kunststoffolie bedeckt. Eine Ultraschall-Verbindung wird zwischen der Folie und den Anschlußleiteren in den durch die Pfeile A und B angezeigten Bereichen hergestellt. Wahlweise können die Anschlußleiter um die untere Folie gefaltet werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Anschlußleiter wurden in einer Ausführungsform aus einem palladiniertem Leiterrahmen hergestellt.
  • Fig. 2 ist eine Draufsicht des Bauelements von Fig. 1, die die typische Anordnung der Anschlußleiter auf einem Bauelement mit integrierten Schaltungen darstellt. Die Anschlußleiter 11 sind um das Bauelement 10 herum angeordnet und ragen aus den Seiten des Bauelements heraus. Die Kunststoffohe bedeckt das Bauelement und die Anschlußleiter, abgesehen von den Enden ha der Anschlußleiter, die elektrische Außenkontakte zu der integrierten Schaltung liefern. Die Anzahl der Anschlußleiter und die Anordnung der Anschlußleiter ist kein kritischer Faktor, sondern kann in Abhängigkeit von der Konfiguration des Bauelements um das Halbleiterbauelement herum gewählt sein.
  • Das Gehäuse ist leicht und in einer Ausführungsform ungefähr 0.75 mm (0.03") dick. Diese Gehäusevorrichtung aus dünner Folie ist sowohl mechanisch als auch elektrisch zweckmäßig und liefert in den meisten Fällen eine sauberere und besser abgedichtete Vorrichtung als die aus Epoxid geformte Standardvorrichtung. Während der Lagerung oder dem Tauchlöten bei 250ºC beim Auftragen von Bleibt wurde keine mechanische Verschlechterung beobachtet.
  • Der Fertigungsfluß für das Gehäuse enthält die Schritte des Verbindens des Wafers mit einem Leiterrahmen oder Anschlußleitern nach dem TAB-Verfahren, der Unterbringung des Bauelements und der Anschlußleiter zwischen zwei Folienbahnen und des Verklebens der Folie um die Anschlußleiter mit Ultraschall. Die Folie ist zwischen den Anschlußleitern mit sich selbst und mit den Anschlußleitern dicht verbunden, um einen hermetischen Verschluß zu bilden. Das dichte Verbinden der Folie kann vor dem Trennen mehrerer Bauelemente auf einem kontinuierlichen Leiterrahmenstreifen erfolgen. Nach dem dichten Verbinden kann das Bauelement gekennzeichnet und dann vor dem Testen in einzelne Bauelemente getrennt werden.
  • Fig. 3 stellt eine zweite Form eines Gehäuses aus dünner Folie dar. Am Halbleiterbauelement oder der integrierten Schaltung 20 sind mehrere Kontakte 21. Die Anschlußleiter 22 werden mit den Kontakten verbunden und dann nach unten zu der Ebene des Halbleiterbauelements abgebogen. Danach wird der obere Film 23 und der untere Film 24 um das Bauelement und mit den Anschlußleitern 22 dicht verbunden.
  • Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Gehäuses aus dünner Folie gemäß der Erfindung. Das Halbleiterbauelement 30 ist mit der Kontaktseite nach oben befestigt. Die Anschlußleiter werden mit den Kontakten verbunden und dann nach unten gebogen, so daß sie in der Ebene des Halbleiterbauelements liegen. Ein Stützring 33 aus einem isolierenden Material wird auf dem Teil 32b des Anschlußleiters befestigt, der in der Ebene des Halbleiterbauelements liegt, und erstreckt sich über den Teil 32a des Anschlußleiters hinaus, der mit dem Kontakt 31 verbunden ist. Die Kunststoffohe 34 wird über den Kontakten 32 und dem Stützring 33 angebracht, und eine zweite Folienbahn 35 wird unter dem Halbleiterbauelement 30 plaziert. Der Stützring 33 erleichtert und minimiert die Belastung und den Druck auf die Verbindung des Kontakts 31 und des Anschlußleiterendes 32a. Die Verwendung des Stützrings kann ebenfalls für Bauelemente erfolgen, die mit Drahtbondkontakt versehen sind. Der Stützring kann sich ganz um das Bauelement erstrecken oder nur in dem Bereich der Anschlußleiter/Kontakte gelegen sein.

Claims (8)

1. Halbleiterbauelementgehäuse aus dünner Folie, umfassend:
ein Halbleiterbauelement (30);
mehrere Anschlußleiter (32) mit einem ersten Ende (32a), das an dem Halbleiterbauelement (30) an Kontakten (31) angebracht ist, einem Anschlußleiterteil (32b), der an die ersten Enden (32a) angrenzt und sich von dem Halbleiterbauelement (30) weg erstreckt, und einem zweiten Ende;
eine erste dünne flexible Folie (34) auf einer Seite des Halbleiterbauelements (30) und der Anschlußleiter (32); und
eine zweite dünne flexible Folie (35) auf der Seite des Halbleiterbauelements (30) und der Anschlußleiter (32), die der ersten dünnen Folie (34) gegenüberliegt;
bei dem die erste und die zweite dünne Folie (34,35) zwischen den Anschlußleiterteilen (32b) miteinander verbunden sind und mit diesen selbst verbunden sind, um ein abgeschlossenes Gehäuse aus dünner Folie zu bilden, wobei die zweiten Enden der Anschlußleiter (32) aus dem Gehäuse aus dünner Folie herausragen;
dadurch gekennzeichnet, daß auf den Anschlußleiterteilen (32b) ein Stützring befestigt ist und diejenige der dünnen flexiblen Folien (34), die auf derselben Seite der Kontakte (31) liegt, in dem Bereich stützt, wo die ersten Anschlußleiterenden (32a) an dem Halbleiterbauelement (30) angebracht sind.
2.) Gehäuse aus dünner Folie nach Anspruch 1, bei dem die zweiten Anschlußleiterenden (32) um einen Teil des Gehäuses aus Folie gefaltet sind.
3.) Gehäuse aus dünner Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Stützring (33) aus Metall ist.
4.) Gehäuse aus dünner Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste und die zweite dünne flexible Folie (34,35) aus Polyphenylensulfid-Harz sind.
5.) Gehäuse aus dünner Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Anschlußleiterenden (32a) an das Halbleiterbauelement (30) mit einer TAB-Bondverbindung angeschlossen sind.
6.) Verfahren zur Herstellung eines mit dünner Folie gekapselten Halbleiterbauelements, das die Schritte umfaßt:
Verbinden der ersten Enden (32a) von mehreren Anschlußleitern (32) an einem Leiterrahmen mit Kontakten (31) eines mit Bump-Kontakten versehenen Halbleiterbauelements (30) nach dem TAB-Bondverbindungsverfahren, wobei die Anschlußleiter (32) Anschlußleiterteile (32b) aufweisen, die an die ersten Enden (32a) angrenzen und sich von dem Halbleiterbauelement (30) weg erstrecken und darüberhinaus zweite Anschlußleiterenden aufweisen;
Anbringen erster und zweiter Bahnen aus dünnem flexiblem Folienmaterial (34,35) an entgegengesetzten Flächen des Halbleiterbauelements (30) und den Anschlußleitern (32); und
Verbinden der ersten und zweiten Bahnen aus dünner flexibler Folie (34,35) miteinander und mit den Anschlußleiterteilen (32b), um ein abgeschlossenes, das Halbleiterbauelement (30) und die Anschlußleiterteile (32b) einschließendes Gehäuse zu bilden, wobei die zweiten Anschlußleiterenden aus dem Gehäuse aus dünner Folie herausragen; dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Befestigens eines Stützrings (33) auf den Anschlußleiterteilen (32b) vor dem Schritt des Anbringens der Bahnen aus dünnem flexiblen Folienmaterial (34,35) enthält.
7.) Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Bonden mit Ultraschall durchgeführt wird.
8.) Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Schritt des Anbringens durchgeführt wird, bevor die Anschlußleiter (32) von einem kontinuierlichen Leiterrahmenstreifen getrennt worden sind.
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