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GEHÄUSE FÜR MEHRERE HALBLEITERBAUELEMENTE - Dokument DE69632817T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69632817T2 14.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000815615
Titel GEHÄUSE FÜR MEHRERE HALBLEITERBAUELEMENTE
Anmelder Intel Corp., Santa Clara, Calif., US
Erfinder KUHN, A., Harry, Phoenix, US
Vertreter Zenz, Helber, Hosbach & Partner GbR, 45128 Essen
DE-Aktenzeichen 69632817
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 12.03.1996
EP-Aktenzeichen 969087568
WO-Anmeldetag 12.03.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/03331
WO-Veröffentlichungsnummer 0096028860
WO-Veröffentlichungsdatum 19.09.1996
EP-Offenlegungsdatum 07.01.1998
EP date of grant 30.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.2005
IPC-Hauptklasse H01L 23/495
IPC-Nebenklasse H01L 23/538   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Halbleiter-Verkapselungstechnologien. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verkapselungen, die zwei oder mehr Halbleiterchips in einem einzelnen Gehäuse enthalten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Integrierte elektronische Schaltungen auf einem Halbleitersubstrat werden üblicherweise in Verkapselungen untergebracht, die für das spezielle integrierte Schaltungs(IC)-Bauelement geeignet sind. Eine übliche Halbleiterverkapselung weist einen Anschlussrahmen bzw. Leadframe auf, der den IC mit externen Schaltungen koppelt, die sich auf einer Leiterplatte befinden. Ein Standardanschlussrahmen ist größer als die Abmessung des integrierten Halbleiterchips, so dass die Bereiche der Bondpads [Bondkontaktstellen] auf dem Halbleiterchip mit Auslegern oder „Fingern" des Anschlussrahmens drahtgebondet werden können. Nachdem der IC auf dem Halbleiterchip an den Anschlussrahmen drahtgebondet wurde, wird die Baugruppe in der Regel in Kunststoff oder eine andere Art von Verkapselungsmaterial eingekapselt. Die mit den Fingern des Anschlussrahmen verbundenen Anschlussklemmen ragen aus dem Verkapselungsmaterial heraus, um Kopplungspunkte zu anderen elektronischen Komponenten bereitzustellen.

Das Maximieren der Schaltungsdichte ist ein ständiges Ziel der Halbleiterindustrie. Ein früheres Verfahren zur Erhöhung der Schaltungsdichte bestand darin, mehrere Halbleiterchips in einer einzigen Verkapselung unterzubringen. Zum Beispiel sind Mehrchip-Halbleiterverkapselungen in den US-Patent-Nrn. 5,012,323 und 5,019,893 und in der japanischen Patentanmeldung JP 04 155856 A offenbart. Ein Problem von Mehrchip-Verkapselungen des Standes der Technik ist jedoch, dass sie entweder die Verwendung einer speziell angepassten Kundenverkapselung erfordern oder sie Größenbeschränkungen für die gemeinsam unterzubringenden Halbleiterchips auferlegen. Zusätzlich erzwingen herkömmliche Doppelchip-Halbleiterverkapselungen oft eine kundenspezifische Führung der Bondpads für die ICs, damit eine Kopplung zu einem einzelnen Anschlussrahmen hergestellt werden kann. Somit haben frühere Anstrengungen oft zu kostenaufwändigen Designs von Verkapselungen geführt, die auf die Verwendung von speziellen Chipgrößen oder besonderen Strukturen der Bondpads beschränkt sind.

Ein weiterer, mit herkömmlichen Mehrchip-Verkapselungen verbundener Nachteil ist, dass viele Designs nicht das Problem der Absicherung einer angemessenen Daten- und Codesicherheit behandeln. Da moderne Halbleiterbauelemente eine enorme Investition an Zeit, Geld und menschlicher Anstrengung darstellen, gibt es unter den Herstellern ein verstärktes Interesse, neue Wege zum Verhindern des Zugriffs auf entscheidende oder empfindliche Funktionsteile der integrierten Schaltung zu finden. Dieses Interesse hat zu einer verstärkten Forderung nach Halbleiterverkapselungen geführt, die angemessene Schutzmechanismen gegen einen äußeren Eingriff enthalten.

Zum Beispiel wünschen heute viele Entwickler, dass sie einen Mikroprozessor oder eine Steuereinrichtung (oder eine andere Funktion) mit zusätzlichem nicht-flüchtigem Flash-Speicher (z. B. 8 MByte) in eine einzige Verkapselung integrieren können, die einen Sicherheitsschutz ermöglicht. Eine typische Anwendung kann den Flash-Speicher in hohem Maß geschützten Code speichern lassen, auf den durch den steuernden Prozessor zugegriffen oder der von ihm ausgeführt wird. Aus nahe liegenden Gründen muss ein derartiger Code geheim gehalten werden. In dieser Systemart ist es wünschenswert, dass der Code oder die Programme nur durch den Mikroprozessor oder die Steuereinrichtung behandelt werden. Das Problem vorheriger Verkapselungstechnologien war die Unfähigkeit, den Zugriff auf Informationen, die in einem oder beiden Halbleiterbauelementen gespeichert sind, durch Eindringlinge von außen zu verhindern.

Deshalb ist eine Halbleiterverkapselung erforderlich, die durch Unterbringung mehrerer Halbleiterchips in einer einzelnen Verkapselung mit Anschlussrahmen die Schaltungsdichte erhöht und zur gleichen Zeit die Nachteile des Standes der Technik bewältigt. Darüber hinaus soll die Verkapselung funktionell wichtige Schaltungen für Eindringlinge von außen unzugänglich machen und entscheidende Algorithmen, Code oder Programme sollen vor eindringenden Kopierern oder Wettbewerbern verborgen bleiben.

Wie man sehen wird, stellt die vorliegende Erfindung eine Mehrchip-Halbleiterverkapselung dar, die die Integration einer großen Vielfalt von existierenden Halbleiterchips auf dem gleichen Anschlussrahmen mit relativ geringer Änderung des Standardverkapselungs-Prozessablaufs gestattet. Die Erfindung vermeidet außerdem Änderungen an der Bondpad-Führung der ICs. Die Leistungsfähigkeit ist durch die Bereitstellung einer größeren Packungsdichte bei geringeren Herstellungskosten verbessert. Die erfundene Multi-Halbleiterchipverkapselung erlaubt außerdem die Implementierung leistungsfähiger Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssysteme, um die Abfrage verborgener integrierter Schaltungsfunktionen zu verhindern.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verkapselung dar, die zwei oder mehr Halbleiterchips unterbringt. Die erfundene Verkapselung erhöht die IC-Dichte außerordentlich und ist in der Lage, eine Vielfalt von verschiedenen Halbleiterchipgrößen aufzunehmen.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Halbleiterverkapselung der vorliegenden Erfindung einen Anschlussrahmen auf, der ein rechteckiges Paddel [paddelförmiger Chipträger] und eine Anzahl von Anschlussfingern beinhaltet, die sich nahe dem Paddel erstrecken. Eine flexible (oder „Flex") Schaltung ist adhäsiv an beide Seiten des Paddels befestigt. Ein erster Halbleiterchip wird dann an die Unterseite des Paddels gebondet und mit der flexiblen Schaltung drahtgebondet. Der Anschlussrahmen wird dann gewendet und der Vorgang mit einem zweiten Halbleiterchip wiederholt, der an der entgegengesetzten Seite oder Oberseite des Paddels befestigt wird. Zur elektrischen Verbindung der integrierten Schaltungen auf dem ersten und zweiten Halbleiterchip mit der flexiblen Schaltung und mit den Anschlussfingern des Anschlussrahmens werden Leitungen verwendet. In jedem Fall werden die Halbleiterchips mit ihren Rückseiten, die an die Flex-Schaltung montiert sind, an entgegengesetzten Seiten des Paddels befestigt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Halbleiterchips mit der Vorderseite nach unten montiert werden; das bedeutet, dass die integrierte Schaltung gegen die Flex-Schaltung montiert wird und dieser gegenüberliegt.

Abschließend wird der Anschlussrahmen entweder in Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material eingekapselt. Eine Polymersicherheitsabdeckschicht kann verteilt und ausgehärtet werden, um die Halbleiterchips vor der Einkapselung in das Kapselungsmaterial abzudecken.

Spezielle Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung in Anwendungen erreicht, in denen der obere Chip einen Prozessor oder eine Steuereinrichtung aufweist und der untere Chip einen Speicher (z. B. einen Flash-Speicher) aufweist. In derartigen Fällen gestattet die erfundene Verkapselung die Implementierung eines Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsverfahrens mit der Einsatzflexibilität der Steuereinrichtung, die an die maximale Dichte eines großen Flash-Speicherarrays gekoppelt ist, während die Abfrage verborgener Funktionen verhindert wird. Programme, Code oder Algorithmen zur Verschlüsselung von Daten können auf dem unteren Speicherchip gespeichert werden und ausschließlich durch den steuernden oberen Halbleiterchip behandelt werden. Ein derartiges System verhindert einen direkten Speicherzugriff auf den unteren Chip und stellt ein leistungsfähiges Datensicherheitssystem in einer kompakten einzelnen Verkapselung mit Anschlussrahmen bereit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann besser anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die jedoch nicht zur Beschränkung der Erfindung auf die gezeigten speziellen Ausführungsbeispiele dienen sollen, sondern nur zur Erklärung und zum Verständnis.

1 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Halbleiterverkapselung der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

4 zeigt eine geschnittene Seitenansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

5 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines immer noch weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Verkapselung, die mehrere Halbleiterchips unterbringt, mit speziellen Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es wird jedoch für den Fachmann offensichtlich sein, dass diese speziellen Details zur Realisierung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind. In anderen Fällen werden bekannte Verfahren, Materialien, Verarbeitungstechniken etc. nicht im Detail beschrieben, um ein unnötiges Verdecken der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.

Es wird jetzt auf 1 Bezug genommen, in der eine perspektivische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Mehr-Halbleiterchipverkapselung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Verkapselung weist einen Anschlussrahmen auf, der ein Chipmontagepaddel 20 und eine Mehrzahl von Anschlussfingern 21 enthält, die sich nahe dem Paddel 20 erstrecken, es aber nicht kontaktieren. Der Anschlussrahmen wird in der normalen Art und weise gemäß der herkömmlichen Verkapselungstechnologie hergestellt, wobei das Chippaddel 20 eine rechteckige Plattform ist, die sich in der Mitte des Anschlussrahmens. befindet und an ein oder mehreren Punkten festgehalten wird. Im Ausführungsbeispiel von 1 befinden sich Paddel 20 und Anschlussfinger 21 in der gleichen Hauptebene und sind aus dem gleichen Material hergestellt.

Mit weiterem Bezug auf 1 wird ein erster Halbleiterchip 22 gezeigt, der einen im Wesentlichen Wafer-dünnen rechteckigen Festkörper aufweist, der eine Oberseite 23 hat, auf der eine integrierte Schaltung erzeugt ist. Die Unter- oder Rückseite 24 des Chips 22 ist auf eine flexible Kopplungsschaltung 27 montiert. Wie man sehen kann, ist das Paddel 20 größer als die flexible Schaltung 27 und der Halbleiterchip 22.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die flexible („Flex") Schaltung 27 an den oberen und unteren Hauptflächen des Paddels 20 adhäsiv befestigt. Zum Beispiel ist die Flex-Schaltung 27 in der Regel mit einem Klebstoff an die obere Hauptfläche geklebt, um die Seite des Paddels geschlungen und dann an die untere Hauptfläche des Paddels 20 geklebt. Es wird hervorgehoben, dass die oberen und unteren Hauptflächen des Paddels im Wesentlichen parallel zueinander und rechtwinklig zu den Seitenflächen sind.

Die Flex-Schaltung 27 kann unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren mit dem Paddel 20 verbunden werden. Zum Beispiel kann die Flex-Schaltung 27 mit einer klebenden Rückseite hergestellt werden, um eine direkte Befestigung an den Paddeloberflächen zu ermöglichen. Alternativ kann die Flex-Schaltung 27 unter Verwendung herkömmlicher Klebemittel befestigt werden. Ein Polyimidkleber kann verwendet werden, um die flexible Schaltung 27 dicht bei den Oberflächen des Paddels 20 zu halten, um die Bildung von Luftblasen zwischen Paddel 20 und der Flex-Schaltung 27 zu vermeiden.

Die Flex-Schaltung 27 besteht aus einer Mehrzahl von Verbindungen, die mit einer Gruppe von Bondpads 28 verbunden sind. 1 stellt eine Gruppe von Bondpads 28 dar, die so auf der Flex-Schaltung 27 angeordnet sind, dass sie einen Chip-Montagebereich für den Halbleiterchip 22 über der Oberseite des Paddels 20 definieren. Ebenso ist eine andere Gruppe von Bondpads 28 so angeordnet, dass sie einen zweiten Chip-Montagebereich für einen zweiten Halbleiterchip bildet, der auf der Unterseite des Paddels 20 (siehe 2) montiert ist.

Alle Verbindungsleitungen der Flex-Schaltung 27 können in einem flexiblen isolierenden Material eingebettet sein, das sich über die Seite von Paddel 20 erstreckt, um eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Gruppe von Bondpads 28, die sich auf der Oberseite des Paddels 20 befindet, und der zweiten Gruppe von Bondpads 28, die sich auf der Unterseite des Paddels 20 befindet, bereitzustellen. Üblicherweise weist die Flex-Schaltung 27 eine Dicke in der Größenordnung von 1.5 Tausendstel Zoll auf und passt leicht in den Raum, der die Anschlussfinger 21 von einer Seite des Paddels 20 trennt.

Der Halbleiterchip 22 weist eine Vorderseite auf, auf der eine integrierte Schaltung aufgebaut ist, die eine Mehrzahl von Eingangs-/Ausgangs(E/A)-Bondpads 25 umfasst, die üblicherweise auf dem Randbereich des Chips verteilt sind. Gemäß eines Ausführungsbeispiels werden extrem dünne Leitungen 31 verwendet, die üblicherweise aus Gold oder Aluminium sind, um die E/A-Bondpads 25 mit den Bondpads 28 und/oder den Anschlussfingern 21 zu verbinden.

2 stellt eine geschnittene Seitenansicht der Verkapselung von 1 dar, die entlang der Schnittlinien 30-30' genommen wurde. Wie man sehen kann, ist gemäß 2 der Halbleiterchip 22 auf der Flex-Schaltung 27 an der Oberseite des Paddels 20 montiert. Die Flex-Schaltung 27 ist um eine Seite 35 des Paddels 20 gelegt und beinhaltet eine zweite Gruppe von Bondpads 28, die einen weiteren Chip-Montagebereich für einen zweiten Halbleiterchip 23 definiert. Der Halbleiterchip 23 ist an der unteren Hauptfläche des Paddels 20 montiert.

Anstelle die Halbleiterchips 22 und 23 an dem Isoliermaterial der Flex-Schaltung zu befestigen, kann man alternativ die Chip-Montagebereiche von der Flex-Schaltung 27 entfernen, so dass Öffnungen definiert werden, die groß genug sind, um den zugehörigen Chip einzusetzen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 5 gezeigt, in der die Halbleiterchips 22 und 23 direkt an das Paddel 20 innerhalb der Öffnungen 29 montiert sind. Die Flex-Schaltung 27 ist immer noch auf dem Paddel 20 laminiert. Da jedoch das Material der Flex-Schaltung den Chip nicht länger vom Paddel isoliert, ergibt sich eine bessere Wärmeleitung. Somit ist diese Alternative für ICs gut geeignet, die eine hohe Verlustleistung aufweisen.

Im Ausführungsbeispiel von 2 ist die integrierte Schaltung auf der Außenfläche der Halbleiterchips 22 und 23 erzeugt. Jeder Chip weist eine Rückseite auf, die frei von Schaltungen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Rückseite der Halbleiterchips 22 und 23 an der Flex-Schaltung 27 montiert, die auf der oberen beziehungsweise unteren Hauptfläche des Paddels 20 laminiert ist. Mit anderen Worten liegt die integrierte Schaltung, die auf den Frontflächen der Halbleiterchips 22 und 23 hergestellt ist, frei, um ein Drahtbonden zu ermöglichen. Von verschiedenen E/A-Bondpads 25 des entsprechenden Chips werden Verbindungen zu den Bondpads 28 auf der Flex-Schaltung 27 über Leitungen 31 erstellt. Man beachte, dass eine Auswahl von Drahtbond-Techniken während des Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann bzw. können einer oder beide Chips mit der Vorderseite nach unten unter Verwendung der bekannten „Flip-Chip" Montagetechnik an der Flex-Schaltung montiert werden. Zum Beispiel stellt 4 eine Konfiguration dar, in der die Chips 22 und 23 mit der Vorderseite nach unten an die Flex-Schaltung 27 in einer „Flip-Chip"-Art und Weise montiert sind. Eine Flip-Chip-Montage erfordert die Bildung von Lotkontaktpads 41 auf den Bondpads 25 der integrierten Schaltung. Die Flex-Schaltung 27 ist so hergestellt, dass bei Platzierung des Chips mit der Vorderseite nach unten am Substrat der Flex-Schaltung die Lotkontaktpads 41 mit den entsprechenden Bondpads 28 (oder ähnlichen Metallverbindungspunkten) der Flex-Schaltung ausgerichtet sind. Die entsprechenden Vorderseiten der Chips 22 und 23 grenzen dabei an die Bereiche der Flex-Schaltung, die auf die obere und untere Seite des Paddels 20 laminiert ist. Somit vermeidet die Flip-Chip-Montage das Drahtbonden, um die integrierte Schaltung mit der Flex-Schaltung zu verbinden. Natürlich werden die Leitungen 31 immer noch benötigt, um die Flex-Schaltung 27 (z. B. über zusätzliche Bondpads 28) mit den Anschlussfingern 21 des Rahmens zu koppeln.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann ein beispielhafter Prozess, der für die Herstellung der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Verkapselung vorteilhaft ist, die folgenden Schritte beinhalten. Nachdem die Flex-Schaltung 27 an das Paddel 20 geklebt wurde, wird zuerst der Rückseitenchip (Halbleiterchip 23) mit der Unterseite des Paddels 20 auf einem Chip-Montagebereich der Flex-Schaltung 27 verbunden. Das Chip 23 kann unter Verwendung gebräuchlicher Epoxidharzkleber montiert werden. Als nächstes werden die Leitungen 31 mit den E/A-Pads 25 der integrierten Schaltung, die auf Chip 23 erzeugt ist, und mit den entsprechenden Bondpads 28 auf der Flex-Schaltung 27 verbunden. Die Konfiguration der Bondpads 28 auf der Flex-Schaltung 27 wurde ursprünglich für den speziellen Halbleiterchip angepasst.

Eine Ausführung der erfundenen Halbleiterverkapselung in einem verschlüsselten System würde die Anzahl der Verbindungen zwischen den Halbleiterchips 22 und 23 maximieren und die Anzahl der Verbindungen von Chip 22 zu den Anschlussfingern 21 minimieren. Zum Beispiel würden sensible Adress- und Datenleitungsverbindungen zwischen den Chips 22 und 23 über Drahtbonds von den Bondpads 25 zu den Bondpads 28 hergestellt werden, jedoch nicht auch zu den Fingern 21. Die Drahtverbindungen von den Pads 25 zu den Pads 28 und den Anschlussfingern 21 für Chip 22 würden auf die Energieversorgungsleitungen und die Haupt-E/A-Signale begrenzt sein.

Der Entwurf einer Verbindungsleitungsführung zwischen den Padgruppen 28 ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Vorgang, verglichen mit den Verfahren des Standes der Technik, die in der Regel die genaue Bestimmung von Platzierungen und Führungsmustern für die E/A-Bondpads 25 der integrierten Schaltung erforderten. Eines der vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass keine Änderungen an dem auf dem Chip hergestellten IC vorgenommen werden müssen – die einzige wesentliche Anforderung besteht darin, dass die Bondpads 28 der Flex-Schaltung 27 so über die Ränder des Chips 23 verteilt sind, dass sie einen ausreichenden Chip-Montagebereich bereitstellen. Man beachte außerdem, dass keine Leitungen 31 verwendet werden, um den Halbleiterchip 23 mit den Anschlussfingern 21 zu koppeln. Mit anderen Worten, der Halbleiterchip 23 ist nur mit der Flex-Schaltung 27 gekoppelt. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung macht es vorteilhafterweise möglich, ein Datensicherheitssystem zu implementieren.

Nachdem der Chip 23 auf die Flex-Schaltung 27 montiert und drahtgebondet wurde, kann der Anschlussrahmen umgedreht und der gleiche Prozess in Bezug auf Halbleiterchip 22 wiederholt werden. Der einzige Unterschied in den Arbeiten besteht darin, dass die Drähte 31 verwendet werden, um die integrierte Schaltung von Chip 22 sowohl mit der Flex-Schaltung 27 als auch mit den Anschlussfingern 21 zu bonden. Zum Beispiel können einige Bondpads 25 auf Chip 22 nur mit den Anschlussfingern 21 verbunden werden, andere nur mit den Pads 28 auf Flex-Schaltung 27 und wieder andere sowohl mit den Pads 28 als auch mit den Fingern 21. Nachdem das Drahtbonden beendet wurde, werden der Halbleiterchip, das Paddel und die Anschlussfinger mit einem Verkapselungsmaterial 50 ummantelt, das üblicherweise aus Kunststoff besteht. Die für das Ummanteln der Bauelemente eingesetzten Verarbeitungsschritte sind bekannt und Standard im Industriezweig für Verkapselungen.

Um maximalen Schutz gegen ein Eindringen bereitzustellen, wird eine Sicherheitsbeschichtung 40 aufgebracht, um beide Halbleiterchips vor dem Ummantelungsvorgang abzudecken. Dieser Aspekt der Erfindung ist in 2 gezeigt, in der die Sicherheitsbeschichtung 40 eine gleichmäßige Beschichtung mit einem Material ist, das den Chip zur Verhinderung einer physischen Manipulation der integrierten Schaltung ummantelt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Polymerummantelung als Sicherheitsbeschichtung 40 verwendet. Idealerweise sollte das verwendete Material undurchlässig für sichtbares Licht oder für andere Formen durchdringender Strahlung, z. B. Röntgenstrahlen, sein. Der Zweck der Sicherheitsbeschichtung 40 besteht darin, physischen Schutz für die in der Verkapselung untergebrachten integrierten Schaltungen bereitzustellen. Deshalb sollte jedes Material, das als Sicherheitsbeschichtung 40 verwendet wird, Eigenschaften aufweisen, die eine Adhäsion auf der Oberfläche des Halbleiterchips einschließen, so dass alle Versuche, die Sicherheitsbeschichtung 40 zu durchdringen, zu einer beträchtlichen Zerstörung der darin erzeugten integrierten Schaltung führen.

Wie vorstehend behandelt, stellt die vorliegende Erfindung eine ausgezeichnetes Verkapselung zur Implementierung eines Verschlüsselungs-/Entschlüsselungssystems bereit. Die erfundene Verkapselung ist außerdem ideal für die Integration von zwei oder mehr einander ergänzende Funktionen aufweisenden Chips in den gleichen Anschlussrahmen geeignet. Als ein Beispiel kann der Halbleiterchip 22 in 2 einen Mikroprozessor oder eine Mikrosteuereinrichtung aufweisen, wobei Halbleiterchip 23 einen nichtflüchtigen Flash-Speicher aufweist. Da der Halbleiterchip 23 nur mit den Pads 28 der Flex-Schaltung 27 verbunden ist, kann auf ihn nur durch die integrierte Schaltung des Halbleiterchips 22 zugegriffen werden. Dies ermöglicht ein hohes Maß an Flexibilität im Entwerfen von Verschlüsselungs-/Entschlüsselungstechniken, die es für einen Eindringling praktisch unmöglich machen können, auf Daten, Programme, Code oder Algorithmen, die in einem Halbleiterchip 23 gespeichert sind, zuzugreifen. Darüber hinaus macht es die Rückseite-auf-Rückseite-Anordnung der Halbleiterchips 22 und 23, die unter Verwendung der Sicherheitsbeschichtung 40 gekoppelt sind, für einen angehenden Kopierer extrem schwierig, die Verkapselung zum Zweck der Untersuchung eines der Halbleiterchips physisch zu durchdringen. Somit ist die vorliegende Erfindung für derartige spezielle Anwendungen gut geeignet, die eine maximale Datensicherheit erfordern. Des Weiteren ist die Erfindung leicht für die Verwendung mit vielen verschiedenen Halbleiterbauelementen und Verkapselungsarten angepasst, da nur die Flex-Schaltung 27 geändert werden muss, um verschiedene Komponenten oder Chips aufzunehmen.

Es wird nun auf 3 Bezug genommen, in der eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Mehrchip-Verkapselung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. In 3 ist ein einzelner Halbleiterchip 22 an dem Teil der Flex-Schaltung 27 montiert, der auf die obere Hauptfläche des Paddels 20 laminiert ist. Es sind zwei Halbleiterchips 23 und 33 gezeigt, die an dem Teil der Flex-Schaltung 27 montiert sind, der auf die untere Hauptfläche des Paddels 20 laminiert ist. Das Verbinden der Flex-Schaltung, die Chip-Montage und die Drahtbond-Arbeiten für das Ausführungsbeispiel von 3 sind die Gleichen, wie die in Verbindung mit 1 und 2 beschriebenen.

Fachleute werden verstehen, dass die einzige Beschränkung für die Anzahl der Chips, die innerhalb einer einzigen Verkapselung gemäß der vorliegenden Erfindung untergebracht werden können, darin besteht, dass das Paddel 20 groß genug sein muss, um alle Chips aufzunehmen. Für den Fall, dass mehr als zwei Halbleiterchips am Paddel 20 montiert sind, muss die Flex-Schaltung 27 Gruppen von Bondpads 28 aufweisen, die so angeordnet sind, das sie getrennte Chip-Montagebereiche für den entsprechenden Chip genau bestimmen. Es ist wichtig zu beachten, dass es keine genaue Beschränkung der relativen Größen der Halbleiterchips gibt. Das bedeutet, der Halbleiterchip 22 kann größer als oder kleiner als der Halbleiterchip 23 (2) sein und der Halbleiterchip 22 kann größer als oder kleiner als die Kombination der Halbleiterchips 23 und 33 (3) sein.


Anspruch[de]
  1. Eine Halbleiter-Verkapselung mit:

    einem Leadframe mit einer Mehrzahl von Anschlußfingern (21) und einem Paddle (paddelförmigen Chipträger) (20), das einen Körper mit einer Seite und einer ersten und einer zweiten Hauptfläche, die im wesentlichen parallel sind, aufweist;

    einer auf die erste und zweite Hauptfläche laminierten und um die Seite des Paddles (20) gelegten flexiblen Schaltung (27), wobei die flexible Schaltung eine Mehrzahl von eingebetteten Leitbahnen aufweist, wobei die Leitbahnen eine erste Gruppe von auf der ersten Hauptfläche des Paddles angeordneten Bondflächen und eine zweite Gruppe von auf der zweiten Hauptfläche des Paddles angeordnete Bondflächen aufweist;

    ein erstes und ein zweites Halbleiter-Chip (22, 23) mit jeweils einer Vorderseite mit darauf aufgebauten integrierten Schaltungen und einer Rückseite, wobei die Rückseite des ersten Halbleiter-Chips mit der ersten Hauptfläche verbunden ist und wobei die Rückseite des zweiten Halbleiter-Chips mit der zweiten Hauptfläche des Paddles verbunden ist, wobei das Paddle und das erste und das zweite Halbleiter-Chip jeweils laterale Abmessungen aufweisen, wobei die laterale Abmessung des Paddles größer als die laterale Abmessung sowohl des ersten als auch des zweiten Halbleiter-Chips ist;

    einer ersten Gruppe von Leitungen (31), welche die integrierte Schaltung des ersten Halbleiter-Chips mit der ersten Gruppe von Bondflächen und den Anschlußfingern verbinden;

    eine zweite Gruppe von Leitungen, welche die integrierte Schaltung des zweiten Halbleiter-Chips mit der zweiten Gruppe von Bondflächen verbinden und dabei die integrierten Schaltungen des ersten und des zweiten Halbleiter-Chips miteinander verbinden; und

    einem Gehäuse (50), welches die Halbleiter-Chips umschließt.
  2. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 1, ferner mit einer das erste und das zweite Halbleiter-Chip abdeckenden Ummantelung (40), wobei die Ummantelung ein Material aufweist, welches an den Flächen der Halbleiter-Chips derart anhaftet, daß die darauf aufgebaute integrierte Schaltung durch einen Eingriff in das Material im wesentlichen zerstört wird.
  3. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 2, wobei das Material durch Lichtundurchlässigkeit gekennzeichnet ist.
  4. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (50) einen Kunststoff aufweist.
  5. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (50) eine Keramik aufweist.
  6. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 1, wobei die laterale Abmessung des ersten Halbleiter-Chips größer als die laterale Abmessung des zweiten Halbleiter-Chips ist.
  7. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 1, wobei die laterale Abmessung des zweiten Halbleiter-Chips größer als die laterale Abmessung des ersten Halbleiter-Chips ist.
  8. Die Halbleiter-Verkapselung nach Anspruch 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei die flexible Schaltung (27) eine Öffnung aufweist, wobei die erste Gruppe von Bondflächen um die Öffnung herum angeordnet ist, wobei das erste Halbleiter-Chip durch die Öffnung hindurch unmittelbar auf der ersten Hauptfläche des Paddles befestigt ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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