DE19728992C2 - Gehäuse mit zumindest einen Halbleiterkörper - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper.

Eine derartige, nachfolgend kurz als "Gehäusebauteil" bezei­ chnete Einheit kann beispielsweise ein Speicherbaustein sein, der beispielsweise zur Montage auf einer Leiterplattenanord­ nung vorgesehen ist.

Bei komplexen Halbleiterkörpern, insbesondere bei Speicher­ bausteinen, nimmt die Anzahl der externen Kontakte, den soge­ nannten I/O-Ports, immer mehr zu. Es sind heute Chips mit mehr als tausend I/O-Ports realisiert, möglich sollen einige tausend I/O-Ports werden. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, werden bei derartigen Gehäusebauteilen aus Platzgrün­ den die I/O-Ports üblicherweise nicht mehr seitlich am Chi­ prand herausgeführt, sondern die Kontakte werden von einer Oberfläche de Halbleiterkörpers herausgeführt. Da die An­ schlußpads nicht am Chiprand plaziert sein müssen, kann das Signal vorteilhafterweise direkt an der Stelle aus dem Chip herausgeführt, wo es erzeugt wird. Durch diese extrem kurzen Wege erweisen sich derartige Bauelemente - insbesondere für hochfrequente Anwendungen - als vorteilhaft. Außerdem bietet ein derartiges Bauelement die geringste Einbaufläche wegen der kleineren Anschlußpads.

Ein derartiger Baustein kann beispielsweise ein sogenannter Flip-Chip-Baustein sein. Der Flip-Chip-Baustein ist nicht ge­ häust und gehört zur Kategorie der Nacktchips (englisch: bar die). Die hier verwendete Verbindungstechnologie wird C4 ge­ nannt und steht für Control-Collapse-Chip-Connection. Die C4- Technologie wird seit über zwanzig Jahren in einer Vielzahl von Produkten eingesetzt.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen gebondeten Flip-Chip-Bau­ stein. An der Vorderseite 4 eines Halbleiterkörpers 2 befin­ den sich gebondete Anschlußelemente 5. Über diese Anschluße­ lemente 5 läßt sich der Halbleiterkörper 2 mit einer Leiter­ platte 10 verbinden. Im vorliegenden Beispiel sind die An­ schlußelemente kugelförmig ausgebildet. Die kugelförmigen An­ schlußelemente können beispielsweise in Ball-Grid-Array (BGA- )Technologie an den Silicium-Chip gebondet sein. An den nicht kontaktierten Bereichen der Chipvorderseite 4 ist eine Passi­ vierungsschicht 13 aufgebracht. Da die in Flip-Chip- Technologie hergestellten Halbleiterkörper kein Gehäuse auf­ weisen, ist hier das Chip/Gehäuse-Verhältnis optimal. Derar­ tige Bauteile lassen sich jedoch prozeßtechnisch, insbesonde­ re beim Transport, äußerst schwierig handhaben. Dies hat zwangsläufig eine erhöhte Ausschußrate zur Folge. Des weite­ ren sind derartige Bauelemente äußeren Einflüssen, wie mecha­ nischem Streß, Feuchtigkeit, Temperatureinflüssen, unge­ schützt ausgesetzt. Ein nicht gekapselter Baustein läßt sich nach der Herstellung außerdem nicht mehr lasermarkieren.

Ein weiteres Gehäuse für einen Halbleiterkörper der eingangs genannten Art ist in Fig. 2 gezeigt. Gleiche beziehnungswei­ se funktionsgleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugszei­ chen versehen. Fig. 2 zeigt einen Halbleiterkörper 2, an dessen Vorderseite 4 Anschlußelemente 5 gebondet sind. Die Randfläche 7 und die Chiprückseite 8 sind jeweils von einem Gehäuse 1 ummantelt. Die nicht kontaktierten Bereiche der Chipvorderseite 4 können, wie im vorliegenden Beispiel ge­ zeigt, durch eine Passivierungsschicht 13 bedeckt sein. Über die Anschlußelemente 5, die im vorliegenden Beispiel kugel­ förmig ausgebildet sind, ist der Halbleiterkörper 2 mit einer Leiterplatte 10 verbindbar. Das Gehäuse 1 wird üblicherweise durch Anpressen einer Kunststoffmasse an den Halbleiterchip hergestellt.

Eine derartiges Gehäusebauteil 19 ist als Chip-Scale-Package (CSP), oft auch als Chip-Size-Package, bekannt. Diese Techno­ logie scheint dafür geeignet zu sein, den Technologiesprung zur Flip-Chip-Montage zu überbrücken, da hier einige Nachtei­ le der Flip-Chip-Technik umgangen werden. Wie schon der Name bezeichnet, ist dieses Gehäuse um einen bestimmten Faktor größer als der Chip. Gemäß dem Normierungsvorschlag darf ein Gehäuse nur dann als CSP-Gehäuse bezeichnet werden, wenn es maximal um den Faktor 0,2 größer ist als der Chip selbst. Dieser Wert spiegelt sich im Verhältnis Gehäusefläche zu Chipfläche wieder.

CSP-Gehäuse weisen gegenüber Flip-Chip-Bausteinen die Vor­ teile auf, daß sie gegenüber Schäden beim Transport, Herstel­ lung oder gegenüber sonstigen äußeren Einflüssen geschützt sind. Außerdem lassen sich CSP-Gehäuse lasermarkieren. Aller­ dings weisen CSP-Gehäusebauteile gegenüber Flip-Chip-Bautei­ len den Nachteil eines Chip/Gehäuse-Verhältnis von < 1 auf. Außerdem ist die Kapselung eines Kunststoffgehäuses oft sehr kompliziert und sehr teuer. Derartige Bauelemente weisen auch eine höhere Ausschußrate auf, da es beispielsweise durch ei­ nen asymmetrischen Fluß der Kunststoffmasse bei der Herstel­ lung des Gehäuses zu Defekten wie Hohlräumen oder feinsten Löchern im Kunststoff kommen kann.

Weitere gattungsgemäße Gehäusebauteile mit einem Halbleiter­ körper sind aus der DE 195 00 655 A1, aus der JP 09107052 A sowie aus der JP 08236586 A bekannt. Doch keine der Anordnungen weist ein Verhältnis Chipfläche zur Gehäusefläche von na­ hezu eins auf, da bei jeder Anordnung ein endlich großer Ab­ stand zwischen Chipfläche und Sützrahmen herrscht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher die Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse mit einem Halb­ leiterkörper anzugeben, das ein im Vergleich zur CSP-Techno­ logie deutlich höheres Chip/Gehäuse-Verhältnis aufweist und das auf einfache Weise und kostengünstig herstellbar ist so­ wie die obigen Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der An­ sprüche 1, 6 und 7 gelöst.

Derartige erfindungsgemäße Gehäusebauteile werden nachfolgend als PBCSP-Gehäuse (Polymer Bumper Chip Scale Package) be­ zeichnet.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich sämtliche Vorteile der Flip-Chip-Technologie und der CSP-Technologie auf einfa­ che Weise vereinen, ohne die damit einhergehenden Nachteile in Kauf zu nehmen.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt dar­ in, daß das erfindungsgemäße zweiteilig aufgebaute PBCSP- Gehäusebauteil aufgrund des sehr dünnen Stützrahmens ein op­ timiertes Chip/Gehäuse-Verhältnis aufweist. Dabei läßt sich das Gehäuse auf einfache Weise und sehr kostengünstig her­ stellen.

Ferner ist das gefertigte Gehäusebauteil gegenüber äußeren Einflüssen sowie gegenüber Schäden bei Transport und Herstel­ lung geschützt. Das fertige Gehäusebauteil läßt sich vorteil­ hafterweise lasermarkieren.

Das Material des Stützrahmens weist üblicherweise eine sehr hohe Viskosität auf. Typischerweise ist die Stützmasse bei Raumtemperatur äußerst konsistent. Hingegen weist die Masse des Deckels eine sehr viel niedrigere Viskosität als die Stützmasse auf. Üblicherweise wird die Stützmasse zuerst auf­ gebracht und dient beim nächsten Prozeßschritt als Fließstop für die Masse des Deckels. Auf diese Weise wird verhindert, daß die bei der Herstellung aufgebrachte und noch flüssige Deckelmasse über den Rand der Halbleiterkörper fließt.

Als Stützmasse wird üblicherweise ein Polymer verwendet. Das Polymer weist bei Raumtemperatur eine sehr hohe Viskosität auf und ist somit unter Normalbedingungen äußerst konsistent. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Gehäuse zwi­ schen den Prozeßschritten maschinell transportiert oder ge­ handhabt wird. Als Stützmasse können auch andere gängige Kunststoffe oder ähnliche Materialien, die bei Raumtemperatur eine sehr hohe Viskosität aufweisen, verwendet werden.

Als Deckelmasse wird typischerweise ein sogenanntes Glob-Top verwendet. Das Glob-Top kann beispielsweise ein Epoxidharz oder ein gängiges anderes Harz sein. Es ist auch denkbar, als Glob-Top eine gelartige Substanz oder etwas ähnliches zu ver­ wenden.

Typischerweise sind die nicht mit Kontaktstellen versehenen Bereiche an der Chipvorderseite durch eine Passivierungs­ schicht geschützt. Auf diese Weise wird die Chipvorderseite vor Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit, mechanischen Streß oder Korrosion geschützt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bereiche zwischen den Anschlußelementen und der Leiterplatte durch einen Füllstoff aufgefüllt sind. Auf diese Weise werden insbesondere die Kon­ taktanschlüsse geschützt. Brüche der Anschlußelemente, die zu einer Fehlfunktion des Halbleiterbauelements führen, können durch diese Maßnahme vermieden werden.

Ein einfaches Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Ge­ häusebauteile ist im auf die Ansprüche 1 bis 5 rückbezogenen Verfahrensanspruch 6 angegeben.

Bei der Herstellung der Gehäusebauteile ist es zwingend not­ wendig, daß die Oberflächen der Halterung, die mit dem Gehäu­ sebauteil in Berührung kommen können, aus nichthaftendem Ma­ terial bestehen. Ansonsten würden die gerade gefertigten Ge­ häuseteile beim Herauslösen aus der Halterung möglicherweise beschädigt werden.

Als nichthaftendes Material sollte ein Material verwendet werden, das bei hohen Temperaturen nicht mit dem Material des Gehäusebauteils, reagiert. Typischerweise wird als nichthaf­ tendes Material Teflon verwendet. Es ist jedoch auch denkbar, jedes andere Material mit ähnlichen Materialeigenschaften zu verwenden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Halterung für die Ge­ häusebauteile aus einer m × n-Matrix besteht. Auf diese Wei­ se lassen sich mehrere Gehäusebauteile gleichzeitig prozes­ sieren, wodurch sich die Herstellungskosten der Gehäusebau­ teile drastisch senken lassen.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Halbleiterkörper mit Flip-Chip-Technologie nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Beispiel für ein CSP-Gehäuse nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes sogenanntes PBCSP-Gehäuse; und

Fig. 4 ein Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße PBCSP-Gehäuse anhand von vier Prozeßschritten.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes PBCSP-Gehäuse. Gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente werden entsprechend der Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das Gehäusebauteil in Fig. 3 zeigt ein Gehäuse 1, das einen Halbleiterkörper 2 umfaßt. Der Halbleiterkörper 2 kann bei­ spielsweise ein Siliziumchip sein. An der ersten Oberfläche 4 des Halbleiterkörpers 2 befinden sich Kontaktstellen 3. Über diese Kontaktstellen 3 läßt sich der Halbleiterkörper 2 elek­ trisch kontaktieren. Im vorliegenden Beispiel werden die Kon­ taktstellen 3 des Halbleiterkörpers 2 durch zum Teil kugel­ förmige Anschlußelemente 5 kontaktiert. Die nicht kontaktier­ ten Bereiche der ersten Oberfläche 4 sind im vorliegenden Beispiel durch eine Passivierungsschicht zum Schutz der Ober­ fläche bedeckt. Über die Anschlußelemente 5 läßt sich der Halbleiterkörper 2 mit entsprechenden Kontakten einer Leiter­ platte 10 elektrisch verbinden. Im vorliegenden Beispiel sind die Bereiche zwischen dem Gehäusebauteil 19 und der kontak­ tierten Leiterplatte durch einen Füllstoff 12 aufgefüllt.

Das Gehäuse 1 umfaßt den Halbleiterkörper 2 in der Weise, daß die Randfläche 7 des Halbleiterkörpers 2 sowie die zweite Oberfläche 8 vom Gehäuse 1 überdeckt werden. Erfindungsgemäß besteht das Gehäuse 1 aus einem Stützrahmen 6 und einem Dec­ kel 9.

Dabei umhüllt der Stützrahmen 6 ganzflächig die Randfläche 7 des Siliziumchips 2. Der Stützrahmen 6 weist eine Breite 11 auf. Erfindungswesentlich ist jedoch, daß der Stützrahmen 6 am Rand des Siliziumchips 2 sich von der zweiten Oberfläche 8 abhebt. Auf der Seite der ersten Oberfläche 4 schließt der Stützrahmen 6 typischerweise jedoch nicht notwendigerweise mit der ersten Oberfläche 4 ab.

An der zweiten Oberfläche 8 des Siliziumchips 2 überdeckt der Deckel 9 ganzflächig den Siliciumchip 2. Der Deckel 9 kann dabei teilweise auch den Stützrahmen 6 überdecken.

Der Querschnitt des Stützrahmens 6 hat idealerweise die Form eines Rechtecks mit der Breite 11. Dies ist aber nicht zwin­ gend notwendig. Tatsächlich ist die Form des Querschnitts des Stützrahmens 6 abhängig von Materialeigenschaften bzw. von der angewendeten Technlogie.

Erfindungswesentlich ist, daß der Stützrahmen 6 sehr dünn ist, um so ein möglichst optimales Chip-Gehäuse-Verhältnis zu gewährleisten. Je nach angewendeter Technologie und Material des Stützrahmens 6 ist es so möglich, daß der Stützrahmen 6 eine Breite 11 von wenigen µm aufweist. Damit lassen sich Ge­ häusebauteile 19 mit einem Chip-Gehäuse-Verhältnis von etwa eins realisieren.

Des weiteren ist es sehr wichtig, daß der Deckel 9 möglichst flach ausgebildet ist, um den Anforderungen einer flachen Ge­ häusebaureihe zu entsprechen.

Erfindungsgemäß können diesen Anforderungen in der Weise ent­ sprochen werden, daß die Masse des Stützrahmens 6 eine sehr hohe Viskosität aufweist, während die Masse des Deckels eine sehr viel niedrigere Viskosität aufweist. Bei der Herstellung wird zunächst der Stützrahmen 6 hergestellt. Anschließend wird auf die Chiprückseite 8 der Deckel 9 aufgebracht. Der Stützrahmen 6 bildet dabei einen Fließstop für die niedervis­ kose Masse des Deckels 9.

Typischerweise wird als Material des Stützrahmens 6 ein Poly­ mer oder ein gängiges Kunststoffmaterial verwendet. Die Masse des Stützrahmens 6 wird bei hoher Temperatur aufgebracht. Bei Raumtemperatur hat die Masse 1 des Stützrahmens 6 vorteilhaf­ terweise ihre höchste Viskosität und ist äußerst verformungs­ konsistent.

Das Material des Deckels 9 ist typischerweise ein gängiges, sogenanntes Glob-Top-Material oder ein gelartiges Material mit ähnlichen Materialeigenschaften. Die Deckelmasse wird ebenfalls bei hoher Temperatur aufgebracht, typischerweise durch Aufgießen, Aufspritzen oder Abtropfen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Deckelmasse gleich­ förmig und flächendeckend sich über die Oberfläche des Sili­ ziumchips verteilt. Zur gleichmäßigen Verteilung kann der Si­ liziumchip 2 auch auf einem Rotation-Chuck bei hoher Drehzahl gedreht werden. Nach dem Erkalten erhöht sich die Visikosi­ tät, wodurch der Deckel verformungskonsistenter wird. Jedoch erreicht der Deckel 9 nicht die Härte des Stützrahmens 6.

Damit der Stützrahmen 6 und der Deckel 9 bei Temperatur­ schwankungen ihre Form beibehalten, erfolgt anschließend ein Aushärtschritt. Dabei wird durch ein Temperaturschritt der Stützrahmen 6 und der Deckel 9 ausgehärtet. Beim Aushärten wird die Viskosität der noch zähflüssigen Abdeckmasse und Stützmasse sehr stark erhöht. Dieser Temperaturschritt er­ folgt typischerweise für eine Stunde bei 100°C Ofentempera­ tur. Es ist jedoch auch denkbar die Aushärtung durch UV-Licht durchzuführen.

Die Verwendung eines Füllstoffes 12 zwischen Gehäusebauteil und Leiterplatte 10 ist nicht zwingend notwendig. Aus mecha­ nischen und elektrischen Gründen ist die Verwendung eines Füllstoffes 12 jedoch vorzuziehen, da dadurch beispielsweise Kontaktbrüche durch mechanischen Streß vermieden werden. Des weiteren werden die Anschlußelemente 5 und Anschlußpads vor Korrosion durch Feuchtigkeit geschützt.

Typischerweise sind die Anschlußelemente des Gehäuses 1 der­ art angeordnet, daß sie mit entsprechenden Anschlußelementen 5 an der Leiterplatte 10 kontaktierbar sind. Besonders vor­ teilhaft ist es bei Verwendung eines BGA-Gehäuses, wenn die Anschlußelemente kugelförmige Bereiche aufweisen. Durch die kugelförmigen Anschlußelemente 5 ist es auf einfache Weise möglich, Lotverbindungen zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der Leiterplatte 10 herzustellen.

Der Deckel 9 dient vor allem dem mechanischen Schutz der Oberfläche bzw. zum Schutz vor Feuchtigkeit und vor äußeren Einflüssen. Der Deckel 9 ist jedoch nicht dafür geeignet, daß das Gehäusebauteil 19 an der Oberfläche des Deckels 9 bei­ spielsweise für den maschinellen Transport gehandhabt wird. Hierfür ist der Stützrahmen 6 vorgesehen, dessen Konsistenz sehr viel härter ist als die des Deckels 9. Der Stützrahmen 6 ist dafür geeignet, das Gehäusebauteil 19 beispielsweise ma­ schinell zu transportieren, ohne daß das Gehäusebauteil 19 durch den Transport oder durch sonstige Handhabung Schaden nimmt.

Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen PBCSP-Gehäusebauteile anhand von Fig. 4 der Zeichnung näher erläutert. Gleiche bzw. funktionsglei­ che Elemente sind entsprechend Fig. 3 mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Fig. 4(A) zeigt den Querschnitt einer Halterung 14 für ein mit Anschlußelementen 5 versehenen Siliziumchip 2. Am Boden der Halterung 14 sind Kontaktelementelöcher 17 zur Aufnahme der Anschlußelemente 5 des Siliziumchips 2 vorgesehen. Der Durchmesser der Löcher 16 für die Anschlußelemente 6 ist da­ bei typischerweise marginal größer als der Durchmesser der Anschlußelemente 5.

Die Innenwände der Halterung 14 sind ganzflächig mit einem nicht haftenden Material 15 bedeckt. Als nicht haftendes Ma­ terial wird typischerweise Teflon verwendet. Der Siliziumchip 2 ist in der Halterung 14 in der Weise angeordnet, daß die Randfläche 7 des Siliziumchips 2 von der seitlichen Innenwand 15 der Halterung 14 beabstandet ist. Der Abstand zwischen dem Rand 7 des Siliziumchips 2 und der Innenwand der Halterung 14 definiert einen Spalt 16 mit der Breite 11. Der Spalt 16 weist typischerweise aber nicht notwendigerweise eine kon­ stante Breite 11 auf.

Nach dem Positionieren des Siliziumchips 2 auf der Halterung 14 wird entsprechend Fig. 4(B) in den Spalt 16 die Stütz­ masse 20 maschinell eingebracht. Dies kann durch Einspritzen bzw. Aufgießen bei geeigneter Temperatur erfolgen. Da die Stützmasse 20 typischerweise eine sehr hohe Viskosität bei Raumtemperatur aufweist, ist für das Aufbringen der Stütz­ masse 20 eine sehr hohe Temperatur, üblicherweise einige 100°C, erforderlich. Der Spalt 16 wird dabei bis über die Oberfläche 8 des Siliziumchips 2 hinaus aufgefüllt.

Nachdem der Spalt 16 mit der Stützmasse 20 aufgefüllt wurde, erfolgt üblicherweise ein Temperaturschritt zum Aushärten. Dieser Aushärtschritt ist notwendig, damit der Stützrahmen 6 des Gehäusebauteils 19 formkonsistent bleibt. Das Aushärten des Stützrahmens 6 erfolgt typischerweise bei hoher Tempera­ tur. Jedoch ist darauf zu achten, daß die Aushärttemperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Anschlußelemente 5 bzw. der Kontaktstellen 3 und Metallisierungen liegt.

Das Aushärten der Stützmasse 20 kann jedoch auch durch so­ genanntes Schnellaushärten in Luft bei Raumtemperatur bzw. bei leicht erhöhter Temperatur erfolgen. Je nach Material des Stützrahmens ist auch ein Aushärten durch UV-Licht denkbar.

In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Aushärten in Vacu­ um erfolgt, um so eingeschlossene Luftblasen entfernen zu können.

Entsprechend Fig. 4(C) wird anschließend auf die Oberfläche 8 des Siliziumchips 2 gleichmäßig die Abdeckmasse 21 für den Deckel 9 aufgebracht. Die Abdeckmasse 21 hat dabei eine sehr viel niedrigere Viskosität als die Masse 20 des Stützrahmens 6. Aus diesem Grund läßt sich die Abdeckmasse 21 vorteilhaf­ terweise bei sehr viel niedrigerer Temperatur aufbringen als die Masse 20 des Stützrahmens 6. Die Abdeckmasse 21 kann da­ bei je nach Prozeßmaschine entweder aufgeschleudert, aufge­ spritzt oder aufgegossen werden. Das Aushärten des Deckels 9 erfolgt typischerweise ähnlich wie das Aushärten der Stütz­ masse 20.

Nachdem die Gehäusebauteile 19 ausreichend ausgehärtet sind, können sie aus der Halterung 14 herausgestoßen werden (siehe Fig. 4(D)). Zum Herausstoßen der Gehäusebauteile 19 aus der Halterung 14 sind dabei Auswurflöcher 18 im Boden der Halte­ rung 14 vorgesehen. Eine Draufsicht der Halterung ist aus Fig. 4(E) ersichtlich. Durch Herauffahren von Stiften durch diese Auswurflöcher 18 läßt sich das Gehäusebauteil 19 von der Halterung 14 abstoßen.

Zu diesem Zweck ist es zwingend notwendig, daß alle Oberflä­ chen der Halterung 14, die mit dem Gehäusebauteil in Berüh­ rung kommen können, insbesondere die Innenwände 15 der Halte­ rung 14, aus nichthaftendem Material bestehen. Ansonsten wür­ den die gerade aufgebrachten Gehäuseteile 19 durch das Her­ ausstoßen aus der Halterung 14 möglicherweise wieder abgelöst werden.

Als nichthaftendes Material sollte ein Material verwendet werden, das physikalisch bzw. chemisch nicht mit dem Material des Gehäusebauteils 19, insbesondere bei hohen Temperaturen, reagiert. Des weiteren sollte das nichthaftende Material bei den angewendeten hohen Prozeßtemperaturen konsistent bleiben. Typischerweise wird als nichthaftendes Material Teflon ver­ wendet. Es ist jedoch auch denkbar, jedes andere Material zu verwenden, das obige Anforderungen erfüllt.

Anschließend können die Gehäusebauteile 19 elektrisch bzw. funktional getestet werden. Getestete Gehäusebauteile 19 wer­ den dann typischerweise durch ein Lasermarkiergerät gekenn­ zeichnet.

Je nach Anforderungen werden die Gehäusebauteile 19 anschlie­ ßend auf eine Leiterplatte 10 bzw. eine Platine kontaktiert. Es erweist sich hierbei als vorteilhaft, wenn die Bereiche zwischen Gehäusebauteil 19 und Platine bzw. Leiterplatte 10 durch ein gängigen Füllstoff 12 aufgefüllt werden. Durch die­ se Maßnahme wird gewährleistet, daß die elektrischen Kontakte bzw. die Anschlußelemente 5 vor mechanischen Streß geschützt werden. Leitungsbrüche können so vermieden werden. Des weite­ ren wird durch diese Maßnahme gewährleistet, daß die Anschlu­ ßelemente 5 bzw. die Metallisierung der Leiterplatte 10 und des Siliziumchips 2 vor Feuchtigkeit und somit vor Korrosion geschützt werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Ausbeu­ te der Gehäusebauteile 19.

Es ist vorteilhaft, wenn mehrere Gehäusebauteile 19 gleich­ zeitig prozessiert werden können. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Halterung 14 für die Gehäusebauteile 19 aus einer m × n-Matrix bestehen, wobei m die Anzahl der Spalten und n die Anzahl der Zeilen der Halterung 14 bezeich­ net. In dieser m × n-Halterungsmatrix lassen sich dann m × n Gehäusebauteile 19 gleichzeitig fertigen. Dies senkt vorteil­ hafterweise die Herstellungskosten der Gehäusebauteile 19.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei der Verwendung in einem sogenannten Chip-Scaled-Package-Gehäuse. Dabei kann der Halbleiterkörper 2 beispielsweise eine in sogenannter Flip- Chip-Technologie hergestellter Halbleiterkörper sein. Beson­ ders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn die Anschlußelemente 5 kugelförmig ausgebildet sind und in Form einer Matrix an den Halbleiterkörper 2 gebondet sind. Ein derartiges Bauteil wird allgemein als Ball-Grid-Array-Gehäuse (BGA-Gehäuse) be­ zeichnet. Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung des BGA-Gehäuses in Kombination mit der CSP-Technologie. In die­ sem Fall wird das Gehäuse als Micro-Ball-Grid-Array-Gehäuse (µ-BGA) bezeichnet.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Halbleiterkörper, Siliciumchip

3

Kontaktstellen, Anschlußpads

4

erste Oberfläche, Chipvorderseite

5

Anschlußelemente, Kontakte

6

Stützrahmen

7

Randfläche des Halbleiterkörpers

8

zweite Oberfläche, Chiprückseite

9

Deckel

10

Leiterplatte

11

Breite des Spaltes bzw. des Stützrahmens

12

Füllstoff

13

Passivierungsschicht

14

Halterung

15

Innenwand der Halterung (aus nichthaftendem Material)

16

Spalte

17

Kontaktelementlöcher

18

Auswurflöcher

19

Gehäusebauteil

20

erste Masse, Masse für den Stützrahmen

21

zweite Masse, Masse für den Deckel

Claims (9)

1. Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper,

• a) wobei der Halbleiterkörper (2) eine erste und zweite Oberfläche (4, 8), eine den Halbleiterkörper (2) umfas­ sende Randfläche (7) und eine Vielzahl von Kontaktstellen (3) an der ersten Oberfläche (4) aufweist,
• b) mit einer Vielzahl von Anschlußelementen (5), die minde­ stens teilweise mit den Kontaktstellen (3) des Halblei­ terkörpers (2) kontaktiert sind und über die der Halblei­ terkörper (2) mit einer Leiterplatte (10) elektrisch kon­ taktierbar ist,
• c) wobei das Gehäuse (1) zweiteilig ausgeführt ist,

• - wobei der erste Teil des Gehäuses (1) einen wenige Mi­ krometer dünnen Stützrahmen (6) aufweist, der die Rand­ fläche (7) des Halbleiterkörpers (2) vollständig umfaßt und allseitig berührt und sich am Rand des Halbleiter­ körpers (2) von der zweiten Oberfläche (8) des Halblei­ terkörpers (2) abhebt, so daß der Stützrahmen (6) über die zweite Oberfläche (8) des Halbleiterkörpers (2) übersteht und
• - der zweite Teil des Gehäuses (1) einen möglichst flach ausgebildeteten Deckel (9) aufweist, der flächendeckend die zweite Oberfläche (8) und zumindest teilweise die obere Kante des Stützrahmens (6) überdecken kann,
  • a) der Stützrahmens (6) aus einer ersten Masse (20) und der Deckel aus einer zweiten Masse (21) besteht, wobei die erste Masse (20) eine deutlich höhere Viskosität aufweist als die zweite Masse (21).

2. Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Masse (20) mindestens teilweise aus einem Polymer besteht.

3. Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Masse (21) mindestens teilweise aus Epoxidharz be­ steht.

4. Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit Kontaktstellen (3) versehenen Bereiche an der ersten Oberfläche (4) des Halbleiterkörpers (2) mit einer Passivierungsschicht (13) überdeckt sind.

5. Gehäuse mit zumindest einem Halbleiterkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche zwischen den Anschlußelementen (5) und der Lei­ terplatte (10) mindestens teilweise durch einen Füllstoff (12) aufgefüllt sind.

6. Verfahren zur Herstellung von mindestens einem Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) es wird eine Halterung (14) bereitgestellt, die zur Auf­ nahme des mit Anschlußelementen (5) versehenen Halblei­ terkörpers (2) vorgesehen ist,
• b) der Halbleiterkörper (2) wird in der Weise in der Halte­ rung (14) positioniert, daß Randfläche (7) des Halblei­ terkörpers (2) und die Halterung (14) durch einen Spalt (16) beabstandet sind,
• c) in den Spalt (16) wird die erste Masse (20) für den Stützrahmen (6) eingebracht,
• d) auf die zweite Oberfläche (8) des Halbleiterkörpers (2) wird flächendeckend die zweite Masse (21) für den Deckel (9) auf gebracht,
• e) der Stützrahmen (6) und der Deckel (9) werden ausgehär­ tet,
• f) die Gehäusebauteile (19) werden aus der Halterung (14) herausgelöst.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (14) eine Innenwand (15) aufweist, wobei die Innenwand (15) mindestens teilweise aus einem nichthaftendem Material besteht.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nichthaftende Material der Innenwand (15) Teflon ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (14) eine Matrix-ähnliche Form aufweist.