專利名稱：具有嵌入到塑料殼體中的半導體結構組件的半導體構件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有嵌入到塑料殼體中的半導體結構組件的半導體結構組件，其中，半導體結構組件的表面至少部分地具有一個緩沖層。此外，本發(fā)明還涉及一種制造半導體構件、系統(tǒng)支架和這樣一種類型的緩沖層的方法。
背景技術：
按照這種制造方法檢測構件的功能性以及可靠性。由于提高了溫度，這種方法會導致形成裂紋，甚至在半導體構件的不同的材料之間的邊界上導致脫層。特別是在電路支架和塑料殼體之間形成裂紋是一個問題。
在系統(tǒng)支架和塑料殼體之間缺乏粘合在半導體構件中導致水氣聚集在系統(tǒng)支架和塑料殼體之間的邊界層中。當將半導體構件焊接到印刷電路板上時半導體構件在最短的時間內(nèi)從室溫一直加熱到260℃時水氣突然膨脹。水分含量突然膨脹的結果是在半導體構件的殼體中出現(xiàn)裂紋和/或破裂，這就叫做“爆玉米花效應”。
為了防止這種爆玉米花效應必須阻止水分在半導體結構組件和塑料殼體之間的邊界層中的聚集。通過改進半導體結構組件表面和塑料殼體表面之間的粘合可減少水分的聚集。為了改進這種粘合已公開不同的方法。
US-5,554,569公開了一種使扁平導線框架表面機械粗糙的方法。粗糙的表面可以使得與塑料殼體的嚙合，并且因此有更好的附著性。然而這種方法執(zhí)行起來困難，并且成本高。
也公開了在安裝之前在系統(tǒng)支架上涂覆粘附劑。在US 5 122 858中在扁平導線框架上涂覆一層聚合物層。
DE 101 24 047公開了一種具有半導體芯片和系統(tǒng)支架的電子構件以及制造該構件的方法，其中，金屬系統(tǒng)支架具有一個由金屬氧化物，特別是金屬鋅、鉻制成的，并且形成樹枝形態(tài)的電鍍沉積的附著層。
這種構件和制造方法具有如下缺點，即通過電鍍沉積只能在金屬表面上產(chǎn)生這類樹枝形態(tài)，這樣就在沒有前面的具有短路的、但是金屬能導電的層的情況下不能為半導體結構組件，如由陶瓷或者印刷電路板材料制成的系統(tǒng)支架制造出這種粘附劑層。
也需要改進必須滿足環(huán)保法律的未來要求的“綠色”構件的可靠性。特別是希望使用無鉛的焊料。然而無鉛焊料有下述缺點，即需要更高的焊接溫度260℃。所以在“綠色”構件中形成裂紋是一個特別的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務是提供一種具有半導體結構組件的半導體構件，其中，這些半導體結構組件具有一種與包圍它們的塑料殼體的可靠的粘合。
這個任務通過獨立權利要求的主題得以完成。由從屬權利要求中得到本發(fā)明的有利的其它改進方案。
根據(jù)本發(fā)明提供一種具有嵌入到塑料殼體中的半導體結構組件的半導體構件。半導體結構組件的表面至少部分地具有一個緩沖層，該緩沖層設置在半導體結構組件和塑料殼體之間。緩沖層至少部分地由一種熱塑性材料制成。
根據(jù)本發(fā)明的具有熱塑性材料的緩沖層具有下述優(yōu)點，即它富有彈性且為粘彈性的。當溫度超過它的玻璃轉變溫度時該緩沖層的熱塑性材料會軟化和重復流動。因此熱塑性材料可以流入在半導體結構組件和塑料殼體之間出現(xiàn)的裂紋和氣泡之中。這種功能沒有在已公開的粘附劑層中顯示出來，本發(fā)明規(guī)定的是完全另一種方案。因此根據(jù)本發(fā)明的緩沖層的作用和根據(jù)已改進的機械錨接，或者已改進的化合物而設計的粘附劑層不同。
在已嵌入的結構組件上涂覆粘附劑層的半導體構件中出現(xiàn)裂紋以后，這些裂紋不能進行修復。因此人們通常試圖借助改進的粘附劑層來改進半導體結構組件和塑料殼體之間的粘合。這例如通過一種多孔的層達到，以改進機械錨接。這可以替代地可借助一些聚合物辦到，這些聚合物具有確定的化學端基，這些化學端基對于結構組件的材料具有一種特別的親合力。
與此相反的是本發(fā)明規(guī)定的是一種具有自我修復機制的半導體構件。當提高溫度時由于構件的材料的不同的膨脹系數(shù)而形成裂紋。熱塑性材料具有這樣的特性，即當溫度超過它的玻璃轉變溫度時它會重復地流動。例如在測試過程中當在扁平導線框架的芯片島和塑料殼體之間的邊界上出現(xiàn)裂紋時這些裂紋可通過緩沖層的已軟化的熱塑性材料的流動填平。因此，在根據(jù)本發(fā)明的構件中在測試過程中會發(fā)生形成裂紋并且修復這些裂紋。在根據(jù)本發(fā)明的結構組件中不僅能制造無裂紋的構件，而且也能給顧客提供一種能自動修復以后產(chǎn)生的裂紋的構件。
另一優(yōu)點是熱塑性材料也可以阻止裂紋的蔓延，這樣就提高了在繼續(xù)測試過程中和運行中的結構組件的可靠性。因此表明了該結構組件的穩(wěn)定性和可靠性。
這種半導體構件的另一優(yōu)點是，可以在由不同材料制成的半導體結構組件的所有表面上設置緩沖層，這樣就在半導體構件的金屬表面、陶瓷表面和/或其它塑料表面和例如由一種環(huán)氧樹脂制成的塑料殼體之間形成一個防水和防腐蝕的邊界層。此外也可在具有相應結構化的金屬涂層的陶瓷板或者印刷電路板的系統(tǒng)支架上涂覆緩沖層。
在一種實施方式中熱塑性材料具有低于150℃的玻璃轉變溫度(Tg)。這種熱塑性材料軟化，并且在低于150℃溫度時流動，并且適合最高測試溫度為150℃時的應用。這可使得熱塑性材料軟化，并且在測試過程期間出現(xiàn)的裂紋可以填平?？蔀轭櫩吞峁o裂紋的構件。
在另一實施方式中熱塑性材料具有低于120℃的玻璃轉變溫度(Tg)。這種材料具有當達到典型的壓熱器溫度121℃時可以流動的優(yōu)點。
熱塑性材料有利地具有高于260℃的熔化溫度(Tm)。260℃是無鉛釬焊所使用的最高釬焊溫度，并且典型地是給構件加載的最高溫度和構件應承受的最高溫度。因此具有高于260°的熔化溫度的緩沖層的熱塑性材料在將構件釬焊在其上的印刷電路板上時是穩(wěn)定的。
熱塑性材料可以是聚酰胺66、聚酰胺46、硫化聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基醚酮、聚醚醚酮，或者聚碳酸酯，或者由這些物質構成的共聚物。
緩沖層可以具有2nm≤D≤10μm，優(yōu)選2nm≤D≤300nm，優(yōu)選2nm≤D≤50nm之間的平均厚度D?？梢匀绱说剡x擇厚度，即可蓋住確定材料的表面，并且涂覆技術可最佳化。這導致緩沖層的更加可靠的效果。
在另一實施方式中緩沖層具有一種粘附劑。這種實施方式具有下述優(yōu)點，即既改進與塑料殼體以及半導體結構組件的粘合性，同時又能實現(xiàn)上述應力補償和裂紋修復效果的優(yōu)點。
在一種實施方式中粘附劑容納在熱塑性材料的結構中。這種做法的優(yōu)點是在待嵌入的半導體構件的表面上僅涂覆一層。這種做法減化了制造方法，并且減少了制造成本。
在另一實施方式中粘附劑以涂層的形式涂覆在熱塑性材料上。這種做法的好處是可以不規(guī)定熱塑性材料和粘附劑的結構兼容的組合。
粘附劑可以是環(huán)氧化物、聚酰亞胺、聚丙烯酸酯、金屬氧化物或者半導體氧化物。也可設想將這些物質的混合物用作粘附劑。這些材料具有下述優(yōu)點，即它們具有在半導體結構組件中用作粘附劑層適合的特性。
在本發(fā)明的另一實施方式中，緩沖層的孔隙率逐漸地從半導體結構組件表面上的無孔涂層增加到塑料殼體的過渡區(qū)域中的微孔形態(tài)。通過從開始封閉的緩沖層到表面的微孔形態(tài)的孔隙率的逐漸增加使半導體結構組件的表面在金屬-塑料結合處的邊界表面免于腐蝕，而隨著緩沖層厚度的增加孔隙率的逐漸增加強化了與塑料殼體的嚙合。在這種情況中粘附劑的材料與聚合的塑料殼體整體結合。通過粘附劑的這種內(nèi)部結構也進一步地減小了邊界表面中的應力。
在根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方式中，作為半導體結構組件的半導體構件具有帶有結構化的金屬涂層的布線基質。這種布線基質采用到目前為止已公開的工藝只能在結構化的金屬涂層的區(qū)域中涂覆緩沖層，而采用常規(guī)的方法不能給絕緣的表面區(qū)域電鍍涂層，除非人們冒險將整個的布線基質進行薄的、短路的金屬涂層。但是這與這種類型的布線基質的目的和任務相矛盾，即借助結構化的金屬涂層應在半導體構件的不同元件之間建立接合線和導體電路。在根據(jù)本發(fā)明的緩沖層中既給不導電的布線基質的區(qū)域，也給具有結構化的金屬涂層的基質區(qū)域完全地和始終不變地設置一個緩沖層。
在本發(fā)明的另一實施方式中，作為半導體結構組件的半導體構件具有帶有結構化金屬層的陶瓷基質。這種類型的多層陶瓷基質用于制造高頻技術的半導體構件。在此也能通過根據(jù)本發(fā)明的緩沖層將半導體結構組件的陶瓷表面完全地設置一個緩沖層。
此外還規(guī)定，作為半導體結構組件的半導體構件具有帶有結構化金屬涂層的印刷電路板。在這種情況中絕緣板的區(qū)域也可如印刷電路板上的結構化的金屬涂層一樣涂上一層根據(jù)本發(fā)明的緩沖層，這樣，就可與蓋住印刷電路板的塑料殼體有緊湊連接。
本發(fā)明的另一方面涉及一種具有多個并排地和/或依次地按橫列和/或縱列地設置的半導體構件位置的系統(tǒng)支架。這種類型的系統(tǒng)支架用于將半導體結構組件容納到具有用于與半導體芯片電連接的內(nèi)接觸表面的立體布線結構中。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)支架表面有選擇地具有一個緩沖層，該緩沖層至少部分地具有熱塑性材料。在這種情況中系統(tǒng)支架的內(nèi)接觸表面沒有粘附劑層。
緩沖層本身在它的組成上和它的形態(tài)上和已經(jīng)在上面用于涂覆在半導體結構組件上的那種詳細敘述的緩沖層相同。因此，系統(tǒng)支架可以具有一種帶有結構化金屬涂層的陶瓷基質或者布線基質，或者具有帶有結構化涂層的印刷電路板。在所有的情況中系統(tǒng)支架可以在制造半導體構件時與塑料殼體接觸的表面上有選擇地涂覆一層根據(jù)本發(fā)明的緩沖層。
若系統(tǒng)支架具有帶內(nèi)接觸連接表面的內(nèi)扁平導線則特別是這樣。這些內(nèi)扁平導線轉變?yōu)橥獗馄綄Ь€，并且被系統(tǒng)支架的一個系統(tǒng)支架框支承。在這種情況中扁平導線框架可以具有一個帶有許多依次設置的半導體構件位置的扁平導線帶。
內(nèi)扁平導線在它們的表面上具有緩沖層，該緩沖層的成分和結構上面已經(jīng)詳細敘述過。然而內(nèi)接觸表面、外扁平導線和系統(tǒng)支架框架仍然沒有緩沖層。這種系統(tǒng)支架是制造半導體構件的半成品，可由半導體工業(yè)的提供廠家作為半成品生產(chǎn)。
在具有可選擇地設置緩沖層的系統(tǒng)支架的另一有利的實施方式中這個系統(tǒng)支架為了它在安裝機中的定位沿系統(tǒng)支架框架具有孔隙。這種做法具有下述優(yōu)點，即在一個這種類型的帶式系統(tǒng)支架上可自動地制造出許多半導體構件。
此外，系統(tǒng)支架優(yōu)選地在內(nèi)接觸表面可以具有一個由銀和/或焊料-合金構成的金屬-合金電鍍層。在這種情況中，接觸連接表面不僅沒有粘附劑層，而是甚至還用一個促進釬焊或者連接過程的涂層覆蓋。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選的實施方式中系統(tǒng)支架的基準材料由高純銅和/或銅合金構成，這些材料由于它們高的導電能力而有利。
用于制造半導體構件的系統(tǒng)支架的方法具有如下的方法步驟首先將具有至少一個金屬表面的基質板設計成一個系統(tǒng)支架。在結構化過程中產(chǎn)生用于將半導體結構組件容納在半導體構件位置中的許多連續(xù)的模型。然后給系統(tǒng)支架的表面-這些表面在制造半導體構件時和塑料殼體形成邊界面-涂覆一層緩沖層。根據(jù)本發(fā)明，該緩沖層至少部分地由一種熱塑性材料構成。
在繼續(xù)優(yōu)選地實施該方法時，在給系統(tǒng)支架涂覆緩沖層之前用保護層將應外露的表面區(qū)域蓋住。在涂層之后可以以有利的方式使這個保護層膨脹，這樣就可將它從重疊在待外露的表面區(qū)域中揭下來。
在繼續(xù)優(yōu)選地實施本方法時，待外露的表面區(qū)域是在給系統(tǒng)支架的表面涂覆緩沖層以后才重新外露的。在這種方法中在外露之前可對應保留緩沖層的表面區(qū)域進行保護。外露可用激光去除法或者借助等離子腐蝕法進行。
用于采用具有多個半導體構件位置的系統(tǒng)支架制造多個半導體構件的方法附加地具有下述方法步驟。首先提供在它的表面上有選擇地涂覆有緩沖層的系統(tǒng)支架。選擇是指用緩沖層僅蓋住系統(tǒng)支架的與塑料殼體應形成邊界層的表面區(qū)域。用于電連接的接觸連接表面和/或用于與半導體芯片接觸的芯片連接表面則不涂覆粘附劑層。
現(xiàn)在將在半導體構件位置中的半導體結構組件，如半導體芯片，安裝到這種類型的系統(tǒng)支架上，其中，通過電連接元件將半導體芯片和系統(tǒng)支架的接觸連接表面連接。在將整個半導體結構組件安裝到系統(tǒng)支架以后將這些半導體結構組件嵌入到塑料殼體中。然后可將該系統(tǒng)支架拆開成單個的半導體構件。
在這個方法中，系統(tǒng)支架本身可以是一個具有金屬結構的印刷電路板，或者是一個多層的陶瓷板，或者是一個金屬的扁平導線框架。這種方法的優(yōu)點是涂覆緩沖層與半導體結構組件的材料無關。這樣，金屬倒裝接觸點還有金屬接合線可像半導體芯片的表面和系統(tǒng)支架的表面一樣也設置一個緩沖層。當半導體結構組件未嵌入到塑料殼體中之前半導體結構組件的還未涂層的表面也應涂覆緩沖層時特別使用緩沖層的這一特性。
在采用系統(tǒng)支架制造半導體構件的一種替代方法中也可使用一種剛開始沒有任何緩沖層的系統(tǒng)支架。在第一步驟中將在半導體構件位置中的半導體結構組件如半導體芯片裝入到該系統(tǒng)支架上，其中，為了進行電連接將半導體芯片和系統(tǒng)支架的接觸連接表面連接起來。在此之后將由熱塑性材料構成的緩沖層涂覆到半導體結構組件的整個表面上，而這些半導體結構組件是應該嵌入到塑料殼體之中的。然后將這些設置有緩沖層的半導體結構組件嵌入到塑料殼體中。
然后可將該系統(tǒng)支架拆開成單個的半導體構件。在該方法中半導體生產(chǎn)廠家的任務是首先將所有的半導體結構組件都安裝在常規(guī)的載體上，然后將緩沖層涂覆到這些半導體結構組件的表面上。這種替代方法的優(yōu)點是用塑料殼體覆蓋的表面無一不涂上緩沖層。


下面借助附圖對本發(fā)明進行詳細說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種第一實施方式的有選擇地涂有緩沖層的半導體構件的橫截面圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種第二實施方式的半導體構件的橫截面圖，在該半導體構件中已嵌入的半導體結構組件的表面全部涂有緩沖層，圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種第三實施方式的半導體結構組件的截面圖，此外，在該半導體構件中緩沖層還具有一種粘附劑。
具體實施例方式
圖1表示一個具有一個半導體芯片2和一個扁平導線框架3的半導體結構組件1的截面圖。扁平導線框架3的嵌入到塑料殼體中4的區(qū)域涂覆有一個緩沖層5。緩沖層5由一種熱塑性材料6制成，在該實施方式中該材料為聚酰胺66。
扁平導線框加3具有一個芯片島7和包圍該芯片島7的多個扁平導線8。每個扁平導線具有一個嵌入構件1的塑料殼體4的內(nèi)部的內(nèi)部區(qū)域9和一個位于塑料殼體4的外部的外部區(qū)域10。扁平導線8的外部區(qū)域10規(guī)定半導體構件的外觸點，用這些外觸點可將半導體構件1安裝在其上的印刷電路板上。每個扁平導線8的內(nèi)部區(qū)域9具有一個內(nèi)接觸表面11。扁平導線框架3具有Cu，內(nèi)接觸表面11具有一個Ni/NiP層。
半導體芯片2的惰性的背面通過粘合劑層12安裝在芯片島7上。半導體芯片2的活性的上表面具有在圖1中未示出的集成電路和芯片接觸表面13。芯片接觸表面13通過接合線14與扁平導線8電連接。接合線14分別在芯片接觸表面13和一個內(nèi)接觸表11之間延伸。
半導體芯片2、接合線14、芯片島7和扁平導線8的內(nèi)部區(qū)域9嵌入到塑料殼體中4中。塑料殼體4具有環(huán)氧樹脂15。
扁平導線框架8的在塑料殼體4內(nèi)部嵌入的內(nèi)部區(qū)域9涂覆有一層由熱塑性材料6構成的緩沖層5。內(nèi)接觸表面11以及芯片島7的中心區(qū)域-半導體芯片2安裝在其上-不涂緩沖層5。
在這種實施方式中設置了一個有選擇地涂覆有緩沖層5的扁平導線框架3。半導體芯片2安裝在芯片島7上，并且接合線14設置在芯片接觸表面13和扁平導線8的內(nèi)接觸表面之間。半導體芯片2、接合線14和扁平導線框架3的涂有緩沖層5的區(qū)域嵌入在塑料殼體4中，以制造半導體構件1。
緩沖層5是在構件安裝前借助浸漬涂覆在扁平導線框架3上的。在前，用保護層將內(nèi)接觸表面11以及扁平導線8的外區(qū)域10蓋住，以便使這些區(qū)域免于涂上緩沖層5的熱塑性材料6。
由于金屬扁平導線框架和塑料殼體具有不同的膨脹系數(shù)所以會形成裂紋。因此當提高溫度時，例如在制造廠家做測試過程中，或者當釬焊時形成裂紋。由熱塑性材料制成的緩沖層具有在溫度升高時熱塑性材料會軟化并且能流動的優(yōu)點。因此，在根據(jù)本發(fā)明的構件中這些在測試過程中出現(xiàn)的裂紋也會在測試過程中被填平并且得到修復。
由一種熱塑性材料6構成的緩沖層5具有下述優(yōu)點，即當溫度超過熱塑性材料6的玻璃轉變溫度時該熱塑性材料會重復地軟化和流動。聚酰胺66的玻璃轉變溫度大約為80℃，它比在測試過程中所達到的最高溫度低。當在測試過程中在金屬扁平導線框架8和塑料殼體15之間出現(xiàn)裂紋或者間隙時熱塑性材料6可將該裂紋或者間隙填滿。
表1表示適用于根據(jù)本發(fā)明的緩沖層5的不同的熱塑性材料。每種材料有低于150℃的玻璃轉變溫度和至少為260℃的熔化溫度。
低于150℃的玻璃轉變溫度(Tg)有如下優(yōu)點，即在典型的最高測試溫度時熱塑性材料軟化和流動。高于260℃的熔化溫度具有下述優(yōu)點，即在釬焊構件時熱塑性材料保持穩(wěn)定。
圖2表示按照本發(fā)明的第二實施方式的一個半導體構件16。在該實施方式中半導體構件16具有一個環(huán)繞布線基質17。該基質17在它的上表面具有內(nèi)接觸表面11，該內(nèi)接觸表面有銅，該基質17在它的下表面18上具有外接觸表面19。內(nèi)接觸表面11通過導軌20和貫通觸點21與外接觸表面19電連接。導軌20和貫通觸點21形成基質17的環(huán)繞布線結構。在這個實施例中基質17具有一個電介質層22。導軌設置在電介質層22的上側以及下側。
半導體芯片2的背面借助一個固定層12固定在基質17的上側。芯片接觸表面13通過接合線14與內(nèi)接觸表面11電連接。芯片接觸表面13具有鋁，接合線14具有金。
在圖2中所看到的實施例中半導體結構組件28的所有已嵌入的表面都涂有緩沖層5。
在這方面半導體結構組件28就是指嵌入在塑料殼體中的那些半導體結構組件。在圖2的實施方式中半導體芯片2、接合線14和環(huán)繞布線基質17的上側就是半導體結構組件。因此接合線、半導體芯片2以及環(huán)繞布線基質17的上側的表面都用緩沖層5覆蓋。
在這個實施例中緩沖層5具有一種熱塑性材料，此外還具有粘附劑部件23。粘附劑部件容納在熱塑性材料的結構中。粘附劑部件23改進熱塑性材料6和塑料殼體4之間以及已嵌入的半導體部件和塑料殼體4之間的粘合。在這個實施例中粘附劑是聚酰亞胺。接合線14、半導體芯片2和環(huán)繞布線基質17的上側的表面都涂覆有緩沖層5。這可借助噴射或者浸漬進行。
通過下述方法制造根據(jù)本發(fā)明的結構組件16。借助一個固定層12將半導體芯片2安裝在基質17的上側面。在芯片接觸表面13和基質17的內(nèi)接觸表面11之間產(chǎn)生接合線14連接，因此半導體芯片2與基質17電連接。將緩沖層5涂覆在接合線、半導體芯片2以及環(huán)繞布線基質17的上側的表面上，這樣表面完全用緩沖層5覆蓋。
然后將涂層的半導體芯片2、涂層的接合線14以及基質17的涂層的上側面嵌入在塑料殼體4中。然后可將外觸點安裝在外觸點表面上，這樣就可將構件16安裝在一個印刷電路板上。然后可對該結構組件16進行檢測。
圖3表示一個具有扁平導線框架3的半導體構件24的橫截面簡圖，在該圖中嵌入的半導體結構組件的表面全部涂上一層緩沖層5。在這種實施方式中緩沖層5具有一個由一種熱塑性材料6構成的第一層和一個由帶有粘附劑27的第二層26。因此該粘附劑27設置在熱塑性材料6上。
在圖3的實施方式中半導體結構組件28是半導體芯片2、接合線14、芯片島7和扁平導線8的內(nèi)區(qū)域9。
粘附劑層27具有一種金屬氧化物，粘附劑層在該實施方式中設有多孔的粗糙表面。粗糙表面改進嵌入半導體結構組件28和塑料殼體4之間的機械錨接。
附加的粘附劑層26有如下優(yōu)點，即改進塑料殼體4和塑性材料6之間以及塑料殼體4和扁平導線框架3和其它嵌入的半導體結構組件之間的附著。由于這種粘附劑27，這種設計進一步降低了形成裂紋的危險，并且同時設置了一個在出現(xiàn)裂紋時用熱塑性材料填平這些裂紋的機構。
在這種半導體構件中，為了改進半導體結構組件3和塑料殼體4的表面之間的表面附著在它們安裝到扁平導線框架3之后整個半導體結構組件3都涂覆緩沖層5。首先是將表面涂覆由熱塑性材料6構成的層25。然后在熱塑性材料層25上再涂上一層粘附劑層26。
附圖標記列表1第一半導體構件2半導體芯片3扁平導線框架4塑料殼體5緩沖層6熱塑性材料7芯片島8扁平導線9扁平導線的內(nèi)區(qū)域10扁平導線的外區(qū)域11內(nèi)接觸表面12膠粘劑13芯片接觸表面14接合線15環(huán)氧樹脂16第二半導體構件17環(huán)繞布線基質18下側面19外接觸表面20導軌21貫通觸點22介電材料23粘附劑24第三半導體構件25第一層26第二層27金屬氧化物28半導體結構組件
權利要求
1.具有嵌入到塑料殼體中(4)的半導體結構組件(28)的半導體構件(1；16；24)，其中，所述半導體結構組件(28)的表面至少部分地具有一個緩沖層(5)，該緩沖層設置在半導體結構組件(28)和塑料殼體(4)之間，并且其中該緩沖層(5)至少部分地由一種熱塑性材料(6)制成。
2.按照權利要求1所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有低于150℃的玻璃轉變溫度(Tg)。
3.按照權利要求2所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有低于120℃的玻璃轉變溫度(Tg)。
4.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有高于260℃的熔化溫度(Tm)。
5.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有聚酰胺66、聚酰胺46、硫化聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基醚酮、聚醚醚酮或者聚碳酸酯，或者這些聚合物的共聚物。
6.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2nm≤D≤10μm之間的平均厚度D。
7.按照權利要求6所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2≤D≤300nm之間的平均厚度D。
8.按照權利要求7所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2nm≤D≤50nm之間的平均厚度D。
9.按照前述權利要求中任一項所述的半導體結構組件(1；16；24)，其特征在于，此外，所述緩沖層(5)還具有一種粘附劑(23)。
10.按照權利要求9所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述粘附劑(23)容納在熱塑性材料(6)的結構中。
11.按照權利要求9所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，所述粘附劑(23)作為涂層(26)設置在熱塑性材料(6)上。
12.按照權利要求9至11中任一項所述的半導體結構組件(1；16；24)，其特征在于，所述粘附劑(23；27)具有環(huán)氧化物、聚酰亞胺、聚丙烯酸酯、金屬氧化物或半導體氧化物或者這些物質的混合物。
13.按照前述權利要求中任一項所述的半導體結構組件(1；16；24)，其特征在于，所述緩沖層(5)的孔隙率逐漸地從半導體結構組件(28)的表面上的無孔隙涂層增加到塑料殼體(4)的過渡區(qū)域中的微孔形態(tài)。
14.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(16)具有帶有結構化的金屬涂層(11、19、20)的布線基質(17)。
15.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(16)具有一個帶有結構化的金屬層的陶瓷基質。
16.按照權利要求1至13中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(1；24)具有一個扁平導線框架(3)，該導電框架具有一個芯片島(7)和內(nèi)部扁平導線(9)，它們在塑料殼體(4)的外部過渡到作為外觸點的外扁平導線(10)。
17.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(1)具有一個半導體芯片(2)。
18.按照前述權利要求中任一項所述的半導體構件(1；16；24)，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(1)具有接合線(14)。
19.具有多個并排和/或依次地按橫列和/或按縱列設置的半導體構件位置的系統(tǒng)支架(3；17)，為了容納半導體結構組件(28)這些半導體構件位置具有一種帶有用于與半導體芯片(2)電連接的內(nèi)接觸表面(11)的立體的布線結構(15)，其中，系統(tǒng)支架(3、17)的表面(19)有選擇地具有一個緩沖層(5)，該緩沖層至少部分地由一種熱塑性材料(6)制成，并且其中所述內(nèi)接觸表面(11)沒有緩沖層(5)。
20.按照權利要求19所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有低于150℃的玻璃轉變溫度(Tg).
21.按照權利要求20所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有低于120℃的玻璃轉變溫度(Tg)。
22.按照權利要求19至21中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有高于260℃的玻璃轉變溫度(Tm)。
23.按照權利要求19至22中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述熱塑性材料(6)具有聚酰胺66、聚酰胺46、硫化聚苯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基醚酮、聚醚醚酮或者聚碳酸酯，或者這些聚合物的共聚物。
24.按照權利要求19至23中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2nm≤D≤10μm之間的平均厚度D。
25.按照權利要求24所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2nm≤D≤300nm之間的平均厚度D。
26.按照權利要求25所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述緩沖層(5)具有一種在2nm≤D≤50nm之間的平均厚度D。
27.按照權利要求19至26中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述緩沖層(5)還具有一種粘附劑(23、27)。
28.按照權利要求27所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述粘附劑(23)容納在熱塑性材料(6)的結構中。
29.按照權利要求27所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述粘附劑(23)作為涂層(26)設置在熱塑性材料(6)上。
30.按照權利要求27至29中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述粘附劑(23；27)具有環(huán)氧化物、聚酰亞胺、聚丙烯酸酯、金屬氧化物或半導體氧化物、或者這些物質的混合物。
31.按照權利要求19至30中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述緩沖層(5)的孔隙率逐漸從半導體結構組件(28)的表面上的無孔隙涂層增加到塑料殼體(4)的過渡區(qū)域中的微孔形態(tài)。
32.按照權利要求19至31中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(17)具有一種帶有結構化的金屬涂層(11、19、20)的布線基質(17)。
33.按照權利要求19至32中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(17)具有一種帶有結構化的金屬層(11、19、20)的陶瓷基質。
34.按照權利要求19至33中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，作為半導體結構組件(28)的半導體構件(1；24)具有一個扁平導線框架(3)，該扁平導線框架具有一個芯片島(7)和一個內(nèi)扁平導線(9)，它們在塑料殼體(4)的外部轉變?yōu)樽鳛橥庥|點的外扁平導線(10)。
35.按照權利要求34所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述系統(tǒng)支架(3)具有帶有內(nèi)接觸表面(11)的內(nèi)扁平導線(9)，這些內(nèi)接觸表面轉變?yōu)橥獗馄綄Ь€(11)并且由一個系統(tǒng)支架框支承，其中，扁平導線框架具有一個帶有許多依次設置的半導體構件位置的扁平導線帶，其中，內(nèi)扁平導線(9)在它們的表面上具有緩沖層(5)，并且其中接觸連接表面(11)、外扁平導線(10)和系統(tǒng)支架框架沒有緩沖層(5)。
36.按照權利要求19至35中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，具有有選擇地設置的緩沖層(5)的系統(tǒng)支架(3)為了它在安裝機械中的定位沿系統(tǒng)支架框具有孔隙。
37.按照權利要求19至36中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述系統(tǒng)支架(3)在接觸連接表面(11)上具有優(yōu)選由銀和/或焊料合金制成的金屬—合金—電鍍層。
38.按照權利要求19至37中任一項所述的系統(tǒng)支架，其特征在于，所述系統(tǒng)支架(3)具有高純銅和/或銅合金作為基礎材料。
39.制造用于半導體構件(1)的系統(tǒng)支架(3)的方法，該方法具有下述方法步驟-對于具有至少一個金屬表面的基質板進行結構化，使其成為一個具有多個連續(xù)的模型的系統(tǒng)支架(3；17)，該模型用于將半導體結構組件(28)容納在系統(tǒng)支架(3；17)的半導體構件位置中；-給系統(tǒng)支架(3；17)的表面涂上一層緩沖層(5)，該系統(tǒng)支架的表面在制造半導體構件(1)時與塑料殼體(4)構成一個界面，其中，該緩沖層(5)至少部分地由一種熱塑性材料(6)制成。
40.按照權利要求39所述的方法，其特征在于，給系統(tǒng)支架(3；17)的表面所進行的所述涂層借助于浸漬、噴射或者印刷方法來進行。
41.按照權利要求39或者權利要求40所述的方法，其特征在于，所述緩沖層(5)全面地沉淀在系統(tǒng)支架(3)的外露的表面上。
42.按照權利要求39至41中任一項所述的方法，其特征在于，在給系統(tǒng)支架(3)涂覆緩沖層(5)之前用一種保護層蓋住應外露的表面區(qū)域。
43.按照權利要求39至42中任一項所述的方法，其特征在于，在給系統(tǒng)支架(3)涂覆緩沖層(5)之后將應外露的表面區(qū)域露出。
44.按照權利要求39至43中任一項所述的方法，其特征在于，此外，所述緩沖層(5)還具有一種粘附劑(23；27)。
45.按照權利要求44所述的方法，其特征在于，在熱塑性材料(6)沉淀之后在熱塑性材料(6)的表面上涂覆粘附劑(27)。
46.按照權利要求39至44中任一項所述的方法，其特征在于，利用一種在2nm≤D≤10μm之間、優(yōu)選在2nm≤D≤300nm之間，最好在2nm≤D≤50nm之間的平均厚度D來涂覆緩沖層(5)。
47.用于按照權利要求39至46中任一項制造多個半導體構件(1)的方法，該方法具有下述附加的方法步驟- 制備在表面上有選擇地涂覆有緩沖層(5)的系統(tǒng)支架(3；17)，所述表面與塑料殼體(4)具有一個邊界層，其中，接觸連接表面(11)不涂層；-將半導體結構組件(28)、例如半導體芯片(2)安裝到半導體構件位置中的系統(tǒng)支架(3；17)上，其中，通過電連接元件(14)將半導體芯片(2)與內(nèi)接觸表面(11)連接起來；-將半導體結構組件(28)嵌入到一個塑料殼體(4)中；-將系統(tǒng)支架(4；17)拆開為單個的半導體構件(1；16；24)。
48.按照權利要求47所述的方法，其特征在于，在將半導體結構組件(28)嵌入到塑料殼體(4)中之前，將半導體結構組件(28)的還未涂層的表面也用緩沖層(5)進行涂覆。
49.采用首先未涂覆緩沖層(5)的系統(tǒng)支架(3；17)來制造多個半導體構件(1)的方法-將半導體結構組件(28)、例如半導體芯片(2)安裝到在半導體構件位置中的系統(tǒng)支架(3；17)上，其中，通過電連接元件(14)將半導體芯片(2)與系統(tǒng)支架(3；17)的接觸連接表面(11)連接起來；-將緩沖層(5)涂覆到應嵌入到塑料殼體(4)中的半導體結構組件(28)的表面上，其中緩沖層(5)至少部分地由一種熱塑性材料(6)制成；-將半導體結構組件(28)嵌入到塑料殼體(4)中；-將系統(tǒng)支架(3；17)拆開為單個的半導體結構組件(1；16；24)。
50.按照權利要求49所述的方法，其特征在于，借助于浸漬、噴射或者印刷方法完成對于結構組件(28)的表面的涂層。
51.按照權利要求49或50所述的方法，其特征在于，此外，所述緩沖層(5)還具有一種粘附劑(23；27)。
52.按照權利要求51所述的方法，其特征在于，在熱塑性材料(6)沉淀以后，在熱塑性材料(6)的表面上涂覆所述粘附劑(27)。
53.按照權利要求49至52中任一項所述的方法，其特征在于，以一種在2nm≤D≤10μm之間、優(yōu)選在2nm≤D≤300nm之間、最好在2nm≤D≤50nm之間的平均厚度D來涂覆緩沖層(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有嵌入到塑料殼體中的半導體結構組件的半導體構件(1)，其中，在半導體構件(1)的半導體結構組件的表面上設置一個緩沖層(5)。該緩沖層(5)具有一種熱塑性材料(6)。
文檔編號H01L21/56GK1996585SQ20061006412
公開日2007年7月11日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2005年10月5日
發(fā)明者J·馬勒, S·M·湯 申請人:英飛凌科技股份公司