DE19507573C2

DE19507573C2 - Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse und Halbleitergehäuse mit einer solchen Leiterstruktur

Info

Publication number: DE19507573C2
Application number: DE1995107573
Authority: DE
Inventors: Chi Jung Song
Original assignee: Goldstar Electron Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: JP3526944B2; US5554886A; DE19507573A1; JPH07283360A; KR970010678B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse und auf ein unter Verwendung einer derartigen Leiterstruktur hergestelltes Halbleitergehäuse.

In Fig. 1 ist eine typische Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse gezeigt. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugsziffer 2 eine Chipplatte, die sich in der Mitte der Leiterstruktur zwischen einem Paar von Seitenschienen 1 und 1a befindet und von einem. Paar von Stegen 3 gehalten wird. Wie in Fig. 2 gezeigt, hält die Platte 2 in einem Halb leitergehäuse einen Halbleiterchip 10 darauf. Die Leiter struktur enthält auch eine Vielzahl innerer Leiter 4, die radial um die Platte 2 verlaufen, diese inneren Leiter 4 werden mittels einer Vielzahl von Metalldrähten jeweils elektrisch mit einer Vielzahl von Anschlußflächen des Halbleiterchips 10 verbunden, die Metalldrähte 13 werden an die Anschlußflächen des Chips 10 und an die gegenüberlie genden Enden der inneren Leiter 4 gebondet. Von den inneren Leitern 4 aus erstreckt sich eine Vielzahl äußerer Leiter 5, die äußeren Leiter 5 werden mittels Dämmstäben 6, welche die äußeren Leiter 5 kreuzen, miteinander verbunden und werden auf der Oberfläche einer PCB bzw. gedruckten Leiter platte (nicht gezeigt) befestigt, wenn das Gehäuse auf der gedruckten Leiterplatte befestigt wird. Die obige Leiter struktur arbeitet als Chiphalter zum Halten des Halbleiter chips 10 darauf, als ein elektrischer Übergang zur Übertra gung von Signalen, die sich auf den Chip 10 beziehen, und als thermischer Übergang zum Abstrahlen der vom Halbleiter chip 10 entwickelten Wärme zur Außenseite des Gehäuses.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines unter Ver wendung der obigen Leiterstruktur hergestellten Halbleiter gehäuses. Wie in dieser Zeichnung gezeigt, wird der Halb leiterchip 10 unter Verwendung eines Epoxidharzes zur Chip- Befestigung wie beispielsweise eines hitzehärtbaren Binders 15 fest an der oberen Oberfläche der Platte 2 der aus Kup fer bestehenden Leiterstruktur 11 angebracht. Die Anschluß felder des Chips 10 werden mittels der Metalldrähte 13 jeweils elektrisch mit den inneren Leitern 4 der Leiter struktur 11 verbunden. Ein vorherbestimmtes Volumen, das den Chip 10, die inneren Leiter 4 und die Metalldrähte 13 enthält, wird unter Verwendung einer Epoxid-Formmasse hermetisch verschlossen, um so einen Gehäusekörper 14 zu formen. In diesem Fall verlaufen die äußeren Leiter 5 der Leiterstruktur 11 an gegenüberliegenden Seiten des Körpers 14 zur Außenseite des Gehäusekörpers 14. Das obige Halb leitergehäuse wird an der Oberfläche der gedruckten Leiter platte (nicht gezeigt) angebracht, indem die äußeren Leiter 5 an der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte befestigt werden.

Um das obige Halbleitergehäuse herzustellen, wird als erstes ein Sägeschritt zum Aufteilen eines Halbleiterwafers (nicht gezeigt) in eine Vielzahl von Halbleiterchips 10 ausgeführt. Der Sägeschritt wird von einem Chip-Befesti gungsschritt gefolgt, in dem einer der Halbleiterchips 10 unter Verwendung des hitzehärtbaren Binders 15 fest an der Platte 2 der Leiterstruktur 11 aus Kupfer befestigt wird. Die Leiterstruktur 11 mit dem Halbleiterchip 10 wird danach vor einem Draht-Bondingschritt für eine vorherbestimmte Zeit vulkanisiert. Im Draht-Bondingschritt werden die Anschlußflächen des Chips 10 auf der Platte 2 mittels der Vielzahl von Metalldrähten 13 jeweils elektrisch mit den inneren Leitern 4 der Leiterstruktur 11 verbunden. Der Draht-Bondingschritt wird von einem Gehäuse-Formschritt gefolgt. Im Gehäuse-Formschritt wird das vorherbestimmte Volumen, das den Halbleiterchip 10, die inneren Leiter 4 und die Metalldrähte 13 enthält, unter Verwendung der Epoxid-Formmasse hermetisch verschlossen, um so den Gehäu sekörper 14 zu bilden. Nach dem Formen des Gehäusekörpers 14 wird die vom Gehäusekörper 14 umgebene Leiterstruktur für eine vorherbestimmte Zeit einer Vulkanisierung unter zogen, um den Gehäusekörper 14 zu vulkanisieren. Danach wird ein Beschneideschritt zum Abschneiden der Stege 3 der Leiterstruktur 11 und zum Abschneiden der Dämmstäbe 6 aus geführt, wobei die Dämmstäbe 6 die inneren und äußeren Leiter 4 und 5 der Leiterstruktur 11 relativ zu den Seiten schienen 1 und 1a an ihrem Platz gehalten haben, um so jeden inneren Leiter 4 und einen zugehörigen äußeren Leiter 5 elektrisch von den anderen inneren und äußeren Leitern 4 und 5 zu trennen. Der Beschneideschritt wird von einem Formschritt zum Formen der äußeren Leiter 5 in eine vorher bestimmte Anordnung gefolgt. Der Prozeß zur Herstellung des obigen Gehäuses von Fig. 2 wird mit einem Plattierungs schritt beendet. Das mit dem obigen Prozeß hergestellte Halbleitergehäuse wird danach einem Leistungstest unter zogen, bevor es auf der Oberfläche einer gedruckten Leiter platte angebracht wird. Das auf der Oberfläche der gedruck ten Leiterplatte angebrachte Gehäuse gibt durch die Leiter struktur 11 elektrische Signale vom und zum Halbleiterchip 10 aus und ein.

Wie oben beschrieben besitzt die typische Leiterstruk tur 11 des Halbleitergehäuses die Chipplatte 2 zum Halten des Halbleiterchips 10 darauf, so daß das Gehäuse das Problem hat, daß es wegen des Unterschieds im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Platte 2, dem Chip 10 und der Epoxid-Formmasse des Gehäusekörpers 14 sowohl zu einem Bruch des Chips als auch zu einer Trennung der Ver bindungen kommen kann. Da zusätzlich das Verhältnis des Volumens des Halbleiterchips 10 zu dem durch den Gehäuse körper 14 definierten Volumen wegen der jüngsten Tendenz, die Größe der Halbleiterchips mehr und mehr zu vergrößern, erhöht wurde, wurde das Volumenverhältnis des Gehäusekör pers 14 verringert. In dieser Hinsicht kann der Beschneide schritt sowohl einen Bruch des aus der Formmasse bestehen den Gehäusekörpers 14 als auch einen Bruch des Chips bewirken.

Die typische Leiterstruktur 11 des Gehäuses besteht außerdem aus einem einzigen Material, z. B. Kupfer, so daß das Gehäuse verursacht durch das einzelne Material der Leiterstruktur zwangsläufig unter einer Verschlechterung leidet. Ein weiteres Problem des obigen Gehäuses liegt darin, daß eine Vielzahl von Gehäusen nicht vertikal gestapelt werden kann, auch wenn die Gehäuse gestapelt werden müssen, um die Speicherkapazität zu vergrößern. Die äußeren Leiter 5 der Leiterstruktur 11 des Gehäuses haben wie in Fig. 2 gezeigt eine nach unten gerichtete Anordnung, so daß das Gehäuse zwangsläufig Platz verschwendet, wenn das Gehäuse auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte angebracht wird.

Aus US 5,015,803 ist ein Halbleitergehäuse mit einem aus einer Formmasse gebildeten Gehäusekörper bekannt, bei dem ein auf einer Chipplatte angeordneter Halbleiterchip mittels Drähten mit mehrschichtigen Leitern verbunden ist. Die mehrschichtigen Leiter weisen innere von der Formmasse umgebene Enden auf, die von dem Halbleiterchip und der Platte beabstandet sind.

JP 5-218271 A2 offenbart einen Halbleitergehäusekörper, in dem ein Halbleiterchip an inneren Enden von den Bereichen einschichtiger Leiter angeordnet ist, die sich innerhalb des Gehäusekörpers befinden. Zur elektrischen Verbindung des Halbleiterchips mit den innen liegenden Bereichen der einschichtigen Leiter werden auf herkömmliche Weise Drähte verwendet.

Gemäß JP 5-335474 A2 umfasst eine mit Kunststoff abgedichtete Halbleitervorrichtung ein Halbleiterelement mit mehreren sich von einer unteren Fläche des Halbleiterelements erstreckenden Elektroden. Das Halbleiterelement ist mittels mehrerer, aus isolierendem Material bestehenden Verbindungen an inneren Enden von Bereichen einschichtiger Metallleiter verbunden, die sich durch den Kunststoff erstrecken. Zur elektrischen Verbindung des Halbleiterelements mit den einschichtigen Metallleitern werden die sich von der unteren Fläche des Halbleiterelements erstreckenden Elektroden elektrisch mit den oberen Flächen der inneren Enden der einschichtigen Metallleiter verbunden.

Gemäß JP 5-152495 A2 werden einschichtige Metallleiter zum elektrischen Verbinden eines in einer Formmasse eingegossenen Halbleiterchips verwendet. Innere Abschnitte der einschichtigen Metallleiter, die zum Verbinden mittels Drähten mit dem Halbleiterchip vorgesehen sind, erstrecken sich durch die Formmasse, wobei sich an die inneren Abschnitte anschließende Bereich der Metallleiter in Oberflächenbereichen des durch die Formmasse gebildeten Gehäusekörpers freiliegen. Ausgehend von den freiliegenden Bereichen weisen die Metallleiter äußere Abschnitte zum Verbinden mit elektrischen Zuleitungen auf.

JP 5-175406 A2 offenbart einen Halbleitergehäusestapel, bei dem vertikal gestapelte Halbleitergehäuse durch elektrisches Verbinden von äußeren Abschnitten einschichtiger Metallleiter verbunden sind. Insbesondere sind die äußeren Abschnitte der Metallleiter, deren innere Abschnitte zum elektrischen Verbinden mit in den Halbleitergehäuse auf Chipplatten befestigten Halbleiterchips dienen, in einem Abstand von den jeweiligen Halbleitergehäusen gekrümmt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leiterstruktur bereitzustellen, mit der die oben genannten thermischen Probleme reduziert werden, die keine Chipplatte aufweist und die es ermöglicht, bei Verwendung zum Aufbau von Halbleitergehäusen diese einfacher zu stapeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 1 bereit.

Insbesondere weist die erfindungsgemäße Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse eine Vielzahl mehrschichtiger innerer Leiter auf, die jeweils wenigstens zwei unterschiedlich miteinander verbundene, vorzugsweise durch ein Kaltwalzverfahren geformte, Metallschichten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthalten. Ferner wird eine Vielzahl äußerer Leiter verwendet, die jeweils durch einen Fortsetzungsteil wenigstens einer der unterschiedlichen Metallschichten gebildet sind.

Jeder der inneren Leiter umfasst eine erste Metallschicht, die an ihrem inneren Abschnitt einen Chip- Verbindungsteil zum elektrischen Verbinden mit einem Halbleiterchip und an ihrem äußeren Abschnitt eine Austrittsteil als elektrische Verbindungsanschluss für vertikal gestapelte Gehäuse aufweist. Ferner weist jeder innerer Leiter eine zweite Metallschicht auf, die in einem Bereich zwischen ihrem Fortsetzungsteil und ihrem inneren Ende so mit der unteren Oberfläche der ersten Metallschicht verbunden ist, dass zwischen einem inneren Ende der ersten Metallschicht und dem inneren Ende der zweiten Metallschicht eine Stufe geformt ist, und die zweite Metallschicht an ihrem inneren Ende einen Chipbefestigungsteil zum Anbringen des Halbleiterchips aufweist. Außerdem entspricht der für die verbundenen Bereiche der wenigstens zwei Metallschichten resultierende thermische Ausdehnungskoeffizient dem einer für das Halbleitergehäuse vorgesehenen Epoxid-Formmasse.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Metallschicht mit der unteren Oberfläche der zweiten Metallschicht verbunden.

Zur Verwendung zum Aufbau der Metallschichten bevorzugte Materialien sind in den Ansprüchen 4 bis 7 definiert.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung zur Lösung der obigen Aufgabe ein Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 8, das eine erfindungsgemäße Leiterstruktur aufweist, und einen Halbleitergehäusestapel gemäß Anspruch 11 mit gestapelten erfindungsgemäßen Halbleitergehäusen bereit.

Andere Ziele und Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, worin:

Fig. 1 eine Draufsicht einer typischen Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines unter Verwendung der Leiterstruktur von Fig. 1 hergestellten Halbleiter gehäuses ist;

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht einer Leiter struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;

Fig. 3B eine vergrößerte Querschnittsansicht des eingekreisten Teils A von Fig. 3A ist, die den Aufbau innerer und äußerer Leiter der Leiterstruktur zeigt;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht einer Leiter struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;

Fig. 4B eine vergrößerte Querschnittsansicht des eingekreisten Teils B von Fig. 4A ist, die den Aufbau innerer und äußerer Leiter der Leiterstruktur zeigt;

Fig. 5 bis 7 Querschnittsansichten von Halbleiter gehäusen sind, die jeweils unter Verwendung der Leiter strukturen der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurden; und

Fig. 8 bis 10 Querschnittsansichten von Halbleiter gehäusen sind, die jeweils unter Verwendung der Leiter strukturen der zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurden.

Fig. 3A ist eine perspektivische Ansicht einer Leiter struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des eingekreisten Teils A von Fig. 3A, welche den Aufbau innerer und äußerer Leiter der Leiterstruktur zeigt.

Wie in den Zeichnungen gezeigt, beinhaltet die Leiter struktur der ersten Ausführungsform eine Vielzahl mehrschichtiger oder doppelschichtiger innerer Leiter 21, von denen jeder eine erste Metallschicht 21a und eine zweite Metallschicht 21b umfaßt, die miteinander verbunden sind. Die Leiterstruktur enthält auch eine Vielzahl von äußeren Leitern 22, die jeweils durch Fortsetzungsteile der zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 gebildet werden und miteinander durch Dämmstäbe 24 verbunden sind, welche die äußeren Leiter 22 kreuzen. Die ersten und zweiten Metallschichten 21a und 21b jedes inneren Leiters 21 beste hen aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und sind miteinander verbunden, um so jeden mehrschichtigen inneren Leiter 21 mit wenigstens zwei Metallschichten zu bilden.

Wie am besten aus Fig. 3B ersichtlich ist, bildet der innere Abschnitt der ersten Metallschicht 21a jedes inneren Leiters 21 einen Verbindungsteil 27, an dem jeder innere Leiter 21 elektrisch mit einem zugehörigen Anschlußfeld eines Halbleitergehäuses (nicht gezeigt) verbunden wird. Der äußere Abschnitt der ersten Metallschicht 21a jedes inneren Leiters 21 formt einen Austrittsteil 26, welcher auf der Außenseite eines Gehäusekörpers (nicht gezeigt) eines Halbleitergehäuses liegt, wenn die Leiterstruktur mit dem Halbleiterchip unter Verwendung von Epoxid-Formmasse in das Gehäuse eingebaut wird. Der Austrittsteil 26 wird elektrisch mit einen äußeren Anschluß, zum Beispiel einem äußeren Leiter eines anderen Gehäuses verbunden, wenn eine Vielzahl von Gehäusen gestapelt wird, um wie in Fig. 7 gezeigt die Speicherkapazität zu vergrößern. Der innere Endabschnitt der zweiten Metallschicht 21b jedes inneren Leiters 21 bildet einen Chip-Befestigungsteil 28 zum Befestigen und Halten des Halbleiterchips darauf. Wie in Fig. 3B gezeigt, wird zwischen dem Verbindungsteil 27 der ersten Metallschicht 21a jedes inneren Leiters 21 und dem Chip-Befestigungsteil 28 der zweiten Metallschicht 21b jedes inneren Leiters 21 eine Stufe bereitgestellt. In der ersten Ausführungsform der Erfindung bestehen die ersten Metallschichten 21a der inneren Leiter 21 aus einem Metall, zum Beispiel Alloy-42 (42% Ni) mit einem niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Kupfer, während sowohl die zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter als auch die äußeren Leiter 22 aus Kupfer bestehen. Es sollte natürlich verstanden werden, daß die obigen Metalle für die Leiterstruktur untereinander ausgetauscht werden können, ohne die Funktionalität der Erfindung zu beein flussen.

Wie in Fig. 3B gezeigt, wird jeder innere Leiter 21 in eine vorherbestimmte Biegeform gebogen, in der die Position des Austrittsteils 26 jedes inneren Leiters 21 höher als die des Chip-Befestigungsteils 28 des inneren Leiters 21 ist. Die inneren und äußeren Leiter 21 und 22 werden durch die Dämmstäbe 24, die wie in Fig. 3A gezeigt zwischen einem Paar von Seitenschienen 23 verlaufen, an ihren Plätzen in der Leiterstruktur gehalten.

In Fig. 4A und Fig. 4B ist eine Leiterstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht der Leiterstruktur und Fig. 4B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des ein gekreisten Teils B von Fig. 4A, welche den Aufbau innerer und äußerer Leiter der Leiterstruktur zeigt.

Wie in Fig. 4A gezeigt, ähnelt die Leiterstruktur der zweiten Ausführungsform der Leiterstruktur der ersten Aus führungsform darin, daß die ersten Leiter 21 durch Verbin den von unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten miteinander geformt werden und die äußeren Leiter 22 durch nach außen gerich tete Fortsetzungsteile der inneren Leiter 21 geformt werden. Die Leiterstruktur der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich jedoch in der Art der Schichtung der Leiter oder der Anzahl der Metallschichten von der Leiter struktur der ersten Ausführungsform, wie im folgenden mit Bezug auf Fig. 4B beschrieben wird.

Wie in Fig. 4B gezeigt, besitzt die Leiterstruktur der zweiten Erfindung dreischichtige innere Leiter 21. In jedem dreischichtigen inneren Leiter 21 bildet eine erste Metallschicht 21a die obere Schicht jedes inneren Leiters 21. Auf dieselbe Weise wie für die erste Ausführungsform beschrie ben bildet der innere Abschnitt der ersten Metallschicht 21a einen Verbindungsteil 27, an dem jeder innere Leiter 21 elektrisch mit einer zugehörigen Anschlußfläche eines Halb leitergehäuses (nicht gezeigt) verbunden wird. Der äußere Abschnitt der ersten Metallschicht 21a bildet einen Aus trittsteil 26, der auf der Außenseite eines Gehäusekörpers (nicht gezeigt) eines Halbleitergehäuses liegt, wenn die Leiterstruktur mit dem Halbleiterchip unter Verwendung von Epoxid-Formmasse in das Gehäuse eingebaut wird. Der Aus trittsteil 26 wird elektrisch mit einem äußeren Anschluß, zum Beispiel einem äußeren Leiter eines anderen Gehäuses verbunden, wenn eine Vielzahl von Gehäusen vertikal gesta pelt wird, um wie in Fig. 10 gezeigt die Speicherkapazität zu vergrößern. In jedem dreischichtigen inneren Leiter 21 bildet eine zweite Metallschicht 21b die mittlere Schicht jedes inneren Leiters 21. Der innere Endabschnitt der zweiten Metallschicht 21b jedes inneren Leiters 21 bildet einen Chip-Befestigungsteil 28 zum Befestigen und Halten des Halbleiterchips darauf. Die untere Schicht jedes drei schichtigen inneren Leiters 21 ist eine dritte Metall schicht 21c. Das bedeutet, die dritte Metallschicht 21c ist mit der unteren Oberfläche der zweiten Metallschicht 21b verbunden.

In der zweiten Ausführungsform sind die ersten Metallschichten 21a der inneren Leiter 21 ausschließlich innerhalb der Dämmstäbe 24 angeordnet, währen die zweiten und dritten Metallschichten 21b und 21c der inneren Leiter 21 über die Dämmstäbe 24 hinausragen. Zusätzlich werden die ersten und zweiten Metallschichten 22b und 22c jedes doppelschichtigen äußeren Leiters 22 durch Fortsetzungs teile der zweiten und dritten Metallschichten 21b und 21c eines zugehörigen dreischichtigen inneren Leiters 21 gebildet. Zu beachten ist, daß sowohl die Größe und die Länge der Verbindungsteile 27 der ersten Metallschichten 21a der inneren Leiter 21 als auch die Größe und die Länge der Chip-Befestigungsteile 28 der zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 entsprechend der Größe und dem Aufbau des Halbleiterchips verändert werden können, der mit der Leiterstruktur verwendet wird.

In der zweiten Ausführungsform der Erfindung bestehen sowohl die ersten Metallschichten 21a und die dritten Metallschichten 21c der inneren Leiter 21 als auch die zweiten Metallschichten 22c der äußeren Leiter 22 aus einem Metall, zum Beispiel Alloy-42 (42% Ni) mit einem niedrige ren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Kupfer, wäh rend die zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 und die ersten Metallschichten 22b der äußeren Leiter 22 aus Kupfer bestehen. Es sollte natürlich verstanden werden, daß die Metalle für die Leiterstruktur nicht auf die oben erwähnten Metalle beschränkt sind, sondern daß die obigen Metalle zum Beispiel untereinander ausgetauscht werden können, ohne die Funktionalität der Erfindung zu beein flussen.

Jede der Leiterstrukturen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen der Erfindung besitzt keine Chipplatte zum Befestigen des Halbleiterchips darauf, so daß jede Leiterstruktur einen einfachen Aufbau hat. Beim Formen der mehrschichtigen inneren Leiter wird jeder innere Leiter nicht aus einem einzelnen Material geformt, sondern durch Verbinden unterschiedlicher Metalle mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, zum Beispiel Kupfer mit guter elektrischer Leitfähigkeit und Alloy-42 (42% Ni) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich dem der Epoxid-Formmasse für den Gehäusekörper, mit einem herkömmlichen Kaltrollverfahren geformt. Nach dem Verbinden der beiden Metalle miteinander wird die aus Alloy-42 bestehende Metallschicht unter Verwendung einer auf die Alloy-42-Schicht aufgebrachten Fotolackmaske teilweise geätzt. Nach dem teilweisen Ätzen der Alloy-42-Schicht ist die Leiterstruktur fertig. Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine Leiterstruktur ohne Unterschied im thermi schen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Leiterstruktur und der Formmasse des Gehäusekörpers aber mit guter elek trischer Leitfähigkeit bereit. Da zwischen der Leiterstruk tur und der Formmasse kein Unterschied im thermischen Aus dehnungskoeffizienten besteht, tritt beim Gehäuse der Erfindung weder ein Bruch des Chips noch eine Trennung an der Grenzfläche auf.

In Fig. 5 bis 7 sind jeweils unter Verwendung der Leiterstrukturen der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellte Halbleitergehäuse gezeigt.

Um das Gehäuse von Fig. 5 herzustellen, wird ein Halbleiterchip 20 unter Verwendung einer Chip-Befestigungs einrichtung 60 wie Chip-Befestigungspaste oder isolierendem doppelseitigem Band an den oberen Oberflächen der Chip- Befestigungsteile 28 der zweiten Metallschichten 21b der doppelschichtigen inneren Leiter 21 befestigt. Danach werden die Anschlußflächen des Halbleiterchips 20 unter Verwendung einer Vielzahl von Metalldrähten 50 elektrisch mit den Verbindungsteilen 27 der ersten Metallschichten 21a der inneren Leiter 21 verbunden. Ein den Halbleiterchip 20, die ersten und zweiten Metallschichten 21a und 21b der inneren Leiter 21 und die Metalldrähte 50 enthaltendes vorherbestimmtes Volumen wird unter Verwendung der Epoxid- Formmasse eingeschlossen, um so einen Gehäusekörper zu formen. Zu diesem Zeitpunkt liegen sowohl die Austritts teile 26 der inneren Leiter 21 als auch die äußeren Leiter 22 der Leiterstruktur 30 an den gegenüberliegenden Obersei ten des Gehäusekörpers 40. Nach dem Formen des Gehäusekör pers 40 werden die auf der Außenseite des Gehäusekörpers 40 liegenden äußeren Leiter 22 in eine vorherbestimmte Biege form gebracht, die zum Befestigen des Gehäuses auf der gedruckten Leiterplatte (nicht gezeigt) geeignet ist.

Die auf den äußeren Abschnitten der ersten Metall schichten 21a der inneren Leiter 21 geformten Austritts teile 26 liegen auf der Außenseite des Gehäusekörpers 40 des Halbleitergehäuses. Die Austrittsteile 26 werden als elektrische Verbindungsanschlüsse verwendet, wenn eine Vielzahl von Gehäusen vertikal gestapelt werden, um wie in Fig. 7 gezeigt die Speicherkapazität zu vergrößern. Das bedeutet, die Austrittsteile 26 der Leiterstruktur 30 werden elektrisch mit ihren zugehörigen äußeren Anschlüs sen, zum Beispiel den äußeren Leitern 22 eines weiteren Gehäuses verbunden, wenn die Gehäuse zur Vergrößerung der Speicherkapazität vertikal gestapelt werden.

Im Halbleitergehäuse von Fig. 6 werden eine Vielzahl von oder zwei Halbleiterchips 20 und 20a unter Verwendung von Chip-Befestigungsbändern 60a und Vorsprüngen 70 jeweils an den oberen Oberflächen und den unteren Oberflächen der Chip-Befestigungsteile 28 (siehe Fig. 3B) der inneren Leiter 21 befestigt.

Um das Gehäuse von Fig. 6 herzustellen, werden die Chip-Befestigungsteile 28 der zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 der Leiterstruktur 30 abgelängt und an deren oberen und unteren Oberflächen jeweils mit doppel seitigen Bändern 60a versehen. Zusätzlich wird die Vielzahl von Vorsprüngen 70 zum elektrischen Verbinden der Halb leiterchips 20 und 20a mit den inneren Leitern 21 jeweils auf den oberen und unteren Oberflächen der Chip-Befesti gungsteile 28 der zweiten Metallschichten 21b geformt, so daß die Vorsprünge 70 in einem Abstand von ihren zugehö rigen doppelseitigen Bändern 60a liegen. Nach dem Formen der Vorsprünge 70 werden die beiden Halbleiterchips 20 und 20a jeweils an den oberen und unteren Oberflächen der Chip- Befestigungsteile 28 der inneren Leiter 21 befestigt. Kurz gesagt wird das Halbleitergehäuse von Fig. 6 mit zwei Halb leiterchips 20 und 20a ausgestattet, die unter Verwendung sowohl der doppelseitigen Bänder 60a als auch der Vor sprünge 70 an den oberen und unteren Oberflächen der Chip- Befestigungsteile 28 der inneren Leiter 21 befestigt wer den, um die Speicherkapazität des Gehäuses zu vergrößern.

Abgesehen von den obigen Schritten bleiben die anderen Schritte des Prozesses zur Herstellung des Gehäuses von Fig. 6 dieselben wie die für das Gehäuse von Fig. 5 beschriebenen und eine weitere Erläuterung der anderen Schritte wird deshalb nicht als nötig erachtet.

Fig. 7 zeigt eine Vielzahl oder zwei unter Verwendung der Leiterstrukturen der ersten Ausführungsform herge stellte Halbleitergehäuse, die zur Vergrößerung der Spei cherkapazität vertikal gestapelt sind. Wie beim Gehäuse von Fig. 5 schematisch beschrieben, werden die äußeren Leiter 22 der Gehäuse von Fig. 7 in die vorherbestimmte Form gebracht. Beim vertikalen Stapeln der Gehäuse werden die Gehäuse nicht mit zusätzlichen Anschlüssen zum elektrischen Verbinden der Gehäuse miteinander versehen, sondern verwen den die Austrittsteile 26 zum elektrischen Verbinden der Gehäuse miteinander. Das bedeutet, die äußeren Leiter 22 des oberen Gehäuses werden elektrisch mit den zugehörigen Austrittsteilen 26 des unteren Gehäuses verbunden.

Fig. 8 bis 10 sind Querschnittsansichten von jeweils unter Verwendung der Leiterstrukturen der zweiten Ausfüh rungsform hergestellten Halbleitergehäusen.

Um das Gehäuse von Fig. 8 herzustellen, wird ein Halbleiterchip 20 unter Verwendung einer Chip-Befestigungs einrichtung 60 wie beispielsweise Chip-Befestigungspaste oder isolierendem doppelseitigem Band an den oberen Ober flächen der Chip-Befestigungsteile 28 der zweiten Metall schichten 21b der dreischichtigen inneren Leiter 21 befe stigt. Danach werden die Anschlußflächen des Halbleiter chips 20 mittels einer Vielzahl von Metalldrähten 50 elek trisch mit den Verbindungsteilen 27 der ersten Metall schichten 21a der inneren Leiter 21 verbunden. Ein vorher bestimmtes Volumen, das den Halbleiterchip 20, die ersten bis dritten Metallschichten 21a bis 21c der inneren Leiter 21 und die Metalldrähte 50 beinhaltet, wird unter Verwen dung der Epoxid-Formmasse eingeschlossen, um so einen Gehäusekörper 40 zu formen. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Austrittsteile 26 der ersten Metallschichten 21a der inne ren Leiter 21 und die ersten und zweiten äußeren Leiter 22b und 22c der äußeren Leiter 22 auf den gegenüberliegenden Oberseiten des Gehäusekörpers 40. Nach dem Formen des Gehäusekörpers 40 werden die äußeren Leiter 22 mit den ersten und zweiten Metallschichten 22b und 22c in eine vorherbestimmte Biegeform gebracht, die zum Anbringen des Gehäuses auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte (nicht gezeigt) geeignet ist.

Die an den äußeren Abschnitten der ersten Metall schichten 21a geformten Austrittsteile 26 liegen auf der Außenseite des Gehäusekörpers 40 des Halbleitergehäuses. Die Austrittsteile 26 werden als elektrische Verbindungs anschlüsse verwendet, wenn eine Vielzahl von Gehäusen vertikal gestapelt wird, um wie in Fig. 10 gezeigt die Speicherkapazität zu vergrößern. Das bedeutet, die Aus trittsteile 26 der Leiterstruktur 30 werden elektrisch mit den zugehörigen äußeren Anschlüssen, zum Beispiel den ersten Metallschichten 22b der äußeren Leiter 22 eines anderen Gehäuses verbunden, wenn die Gehäuse zur Vergröße rung der Speicherkapazität vertikal gestapelt werden.

Beim Halbleitergehäuse von Fig. 9 werden eine Vielzahl oder zwei Halbleiterchips 20 und 20a unter Verwendung von Chip-Befestigungsbändern 60a und Vorsprüngen 70 jeweils an den oberen Oberflächen und den unteren Oberflächen der Chip-Befestigungsteile 28 (siehe Fig. 4B) der zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 befestigt.

Um das Gehäuse von Fig. 9 herzustellen, werden die Chip-Befestigungsteile 28 der zweiten Metallschichten 21b der inneren Leiter 21 der Leiterstruktur 30 abgelängt und auf deren oberen und unteren Oberflächen jeweils mit doppelseitigen Bändern 60a versehen. Zusätzlich wird jeweils auf den oberen und unteren Oberflächen der Chip- Befestigungsteile 28 die Vielzahl von Vorsprüngen 70 zum elektrischen Verbinden der Halbleiterchips 20 und 20a mit den inneren Leitern 21 so geformt, daß die Vorsprünge 70 von den zugehörigen doppelseitigen Bändern 60a um einen Abstand entfernt sind. Nach dem Formen der Vorsprünge 70 werden die beiden Halbleiterchips 20 und 20a jeweils an den oberen und unteren Oberflächen der Chip-Befestigungsteile 28 der inneren Leiter 21 angebracht. Kurz gesagt wird das Halbleitergehäuse von Fig. 9 mit zwei Halbleiterchips 20 und 20a ausgestattet, die unter Verwendung sowohl der doppelseitigen Bänder 60a als auch der Vorsprünge 70 an den oberen und unteren Oberflächen der Chip-Befestigungsteile 28 der inneren Leiter 21 befestigt werden, um die Speicher kapazität des Gehäuses zu vergrößern.

Abgesehen von den obigen Schritten bleiben die anderen Schritte des Prozesses zur Herstellung des Gehäuses von Fig. 9 dieselben wie die für das Gehäuse von Fig. 8 beschriebenen und eine weitere Erläuterung der anderen Schritte wird somit nicht als nötig erachtet.

Fig. 10 zeigt eine Vielzahl oder zwei unter Verwendung der Leiterstrukturen der zweiten Ausführungsform herge stellte Halbleitergehäuse, die vertikal gestapelt sind, um die Speicherkapazität zu vergrößern. Wie beim Gehäuse von Fig. 8 schematisch beschrieben, werden die äußeren Leiter 22 der Gehäuse von Fig. 10 in die vorherbestimmte Form gebogen. Beim vertikalen Stapeln der Gehäuse werden die Gehäuse nicht mit zusätzlichen Anschlüssen zum elektrischen Verbinden der Gehäuse miteinander versehen, sondern verwen den die Austrittsteile 26 zum elektrischen Verbinden der Gehäuse miteinander. Das bedeutet, die äußeren Leiter 22 des oberen Gehäuses werden elektrisch mit den zugehörigen Austrittsteilen 26 des unteren Gehäuses verbunden.

Wie oben beschrieben, besitzt eine Leiterstruktur der vorliegenden Erfindung keine Chipplatte, um so das Volumen verhältnis der Formmasse zu dem durch den Gehäusekörper definierten gesamten Volumen zu erhöhen und einen mögliche Bruch des Gehäusekörpers und einen Bruch des Chips zu verhindern. Außerdem besitzen die inneren und äußeren Leiter der Leiterstruktur einen mehrschichtigen Aufbau, der durch Verbinden von aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestehenden Leitern miteinander geformt wird, um so die elektrische Leitfähigkeit der Leiterstruktur zu erhöhen und die Betriebszuverlässigkeit eines Halbleitergehäuses zu verbessern.

Bei dem unter Verwendung der Leiterstruktur der Erfindung hergestellten Halbleitergehäuse wird auf einem Fortsetzungsteil einer ersten Metallschicht jedes der mehrschichtigen inneren Leiter der Leiterstruktur ein als äußerer Leiter arbeitender Austrittsteil geformt. Die Austrittsteile der ersten Metallschichten der inneren Leiter werden als elektrische Anschlüsse verwendet, wenn eine Vielzahl von Gehäusen vertikal gestapelt wird, so daß die Gehäuse der Erfindung leicht vertikal zu stapeln sind, um die Speicherkapazität zu vergrößern. Außerdem wird das Gehäuse der Erfindung auf verschiedene Arten auf der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte angebracht, um so die Art der Anbringung auf der gedruckten Leiterplatte veränderlich zu machen.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vor liegenden Erfindung zu beispielhaften Zwecken beschrieben wurden, werden Fachleute für den Stand der Technik erken nen, daß verschiedene Modifikationen, Zusätze und Ersetzun gen möglich sind, ohne vom Bereich und vom Geist der Erfin dung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Patentansprü chen beschrieben ist.

Claims

1. Leiterstruktur für ein Halbleitergehäuse, mit:
einer Vielzahl von mehrschichtigen inneren Leitern (21), die jeweils wenigstens zwei unterschiedliche mitein ander verbundene Metallschichten (21a, 21b, 21c) mit unter schiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthal ten, und
einer Vielzahl äußerer Leiter (22), die jeweils durch einen Fortsetzungsteil wenigstens einer der unterschiedli chen Metallschichten (21b, 21c) gebildet sind, wobei jeder innere Leiter (21) umfaßt:
eine erste Metallschicht (21a), die an ihrem inneren Abschnitt einen Chip-Verbindungsteil (27) zum elektrischen Verbinden mit einem Halbleiterchip und an ihrem äußeren Ab schnitt einen Austrittsteil (26) als elektrischen Verbin dungsanschluß für vertikale gestapelte Halbleitergehäuse aufweist, und
eine zweite Metallschicht (21b), die in einem Bereich zwischen ihrem Fortsetzungsteil und ihrem inneren Ende so mit der unteren Oberfläche der ersten Metallschicht (21a) verbunden ist, daß zwischen einem inneren Ende der ersten Metallschicht (21a) und dem inneren Ende der zweiten Me tallschicht (21b) eine Stufe geformt ist und die zweite Me tallschicht (21b) an ihrem inneren Ende einen Chip- Befestigungsteil (28) zum Anbringen des Halbleiterchips aufweist, wobei der für die verbundenen Bereiche der we nigstens zwei Metallschichten (21a, 21b, 21c) resultierende thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem einer für das Halbleitergehäuse vorgesehenen Epoxid-Formmasse entspricht.

2. Leiterstruktur gemäß Anspruch 1, mit einer mit der unteren Oberfläche der zweiten Metallschicht (21b) verbundene dritte Metallschicht (21c).

3. Leiterstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die wenigstens zwei Metallschichten (21a, 21b, 21c) durch ein Kaltwalzverfahren miteinander verbunden sind.

4. Leiterstruktur gemäß Anspruch 1 oder 3, bei der die erste Metallschicht (21a) aus Alloy-42 (42% Ni) be steht, während die zweite Metallschicht (21b) aus Kupfer besteht.

5. Leiterstruktur gemäß Anspruch 1 oder 3, bei der die erste Metallschicht (21a) aus Kupfer besteht, während die zweite Metallschicht (21b) aus Alloy-42 (42% Ni) be steht.

6. Leiterstruktur gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die erste und die dritte Metallschicht (21a, 21c) aus Al loy-42 (42% Ni) bestehen, während die zweite Metallschicht (21b) aus Kupfer besteht.

7. Leiterstruktur gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die erste und die dritte Metallschicht (21a, 21c) aus Kup fer bestehen, während die zweite Metallschicht (21b) aus Alloy-42 (42% Ni) besteht.

8. Halbleitergehäuse, mit:
einem ersten Halbleiterchip (20),
einer Leiterstruktur (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Halbleiterchip (20) an den Chip- Befestigungsteilen (28) befestigt ist, und
einem aus der Epoxid-Formmasse geformten Gehäusekörper (40), der ein vorherbestimmtes, den ersten Halbleiterchip (20) und die mehrschichtigen inneren Leiter (21) der Lei terstruktur (30) enthaltendes Volumen hermetisch ver schließt.

9. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 8, bei dem der erste Halbleiterchip (28) mit den Chip- Verbindungsteilen (27) elektrisch verbunden ist.

10. Halbleitergehäuse gemäß Anspruch 8, mit einem zweiten Halbleiterchip (20a), der dem ersten Halblei terchip (20) gegenüberliegend an den Chip- Befestigungsteilen (28) so befestigt ist, dass die Chip- Befestigungsteile (28) zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterchip (20, 20a) angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Halbleiterchip (20) mittels leitend an den Chip-Befestigungsteilen (28) angeordneten Vorsprüngen (70) elektrisch leitend mit dem mehrschichtigen inneren Leitern (21) der Leiterstruktur (30) verbunden sind.

11. Halbleitergehäusestapel, mit wenigstens zwei vertikal gestapelten Halbleitergehäusen ge mäß einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, wobei die Austritts teile (26) eines Halbleitergehäuses mit den äußeren Leitern (22) eines darüber angeordneten Halbleitergehäuses elekt risch leitend verbunden sind.