DE4115421A1 - System zum verbindungskontaktlosen, automatisierten bandbonden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 4, 5, 8 oder 9 und auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Verbindungen zu einem inte­ grierten Schaltungschip. Ein System zum verbindungskontakt­ losen automatisierten Zwei-Metall-Bandbonden bildet eine kostengünstige und zuverlässige Vorrichtung, die das Problem der Signalverschlechterung überwindet, das auftritt, wenn eine Technologie zum automatisierten Ein-Metall-Bandbonden in schnellen digitalen und hochfrequenten analogen Elek­ troniksystemen zur Anwendung kommt.

Von Jahr zu Jahr werden integrierte Schaltkreise immer lei­ stungsfähiger und sind in der Lage, immer mehr Information zu speichern. Eine der größten Herausforderungen, denen sich Entwickler in der Elektronikindustrie ausgesetzt sehen, ist das Auffinden wirkungsvoller und zuverlässiger Verfahren, mit deren Hilfe auf komplexe Schaltkreisanordnungen, die sich innerhalb eines Chipgehäuses befinden, zugegriffen wer­ den kann. Ein rechteckiger integrierter Schaltungschip mit einer Seitenlänge von weniger als dreizehn mm kann bis zu fünfhundert oder mehr Leitungen, die von ihm wegführen, auf­ weisen. Jeder dieser Leiter muß an ein externes Gerät gebon­ det oder gekoppelt werden.

Die grundlegenden Verfahren zum Herstellen einer großen An­ zahl von Verbindungen mit Computerchips verwenden eine Tech­ nik, die als "Automatisiertes Bandbonden" bekannt ist. Die­ ses Herstellungsverfahren wird im allgemeinen mit der Abkür­ zung "TAB" (tape-automated bonding) bezeichnet und ist dem Durchschnittsfachmann, der auf dem Gebiet der Kapselung elektronischer Schaltkreise tätig ist, bekannt. Ein konti­ nuierliches, isoliertes Band, das einem fotographischen Film ähnlich ist, stellt einen planaren Träger für Chips zur Ver­ fügung, die an einzelnen Abschnitten oder Rahmen des Bandes befestigt sind. TAB-Rahmen sind im allgemeinen rechteckige oder quadratische Abschnitte, die Seite an Seite entlang eines ungeschnittenen Bandes angeordnet sind. Auf jedem Rahmen ist ein spinnenartiges, metallenes Muster leitfähiger Spuren gebildet. Die Spuren verlaufen strahlenförmig von der Mitte des Rahmens zu seinen vier Rändern. Ein Chip wird der­ art in der Mitte des TAB-Rahmens befestigt, daß die Leiter oder Kontakte des Chips genau mit den korrespondierenden Metallspuren im Mittenbereich des TAB-Rahmens ausgerichtet sind. Die sich ergebende Anordnung, die den Chip, den TAB- Rahmen und das Substrat aufweist, ist im wesentlichen dazu da, mittels radial auseinanderstrebenden elektrischer Pfade, Platz für einen Zugang zu der integrierten Schaltung bereit­ zustellen. Fig. 1 zeigt eine herkömmliche TAB-Rahmenanwen­ dung 10, bei der ein Chip 12 an die Mitte des TAB-Rahmens 14 gebondet ist. Kontaktinseln des Chips 12 sind an innere Lei­ ter 16 des TAB-Rahmens 14 gebondet. Die inneren Leiter 16 sind mit äußeren Leitern 18, die sich nach außen zu der Pe­ ripherie des Rahmens 14 erstrecken, verbunden. Der TAB-Rah­ men 14 ist an einer gedruckten Leiterplatte 20, die leitfä­ hige Spuren 22 aufweist, welche mit den äußeren Leitern 18 verbunden sind, befestigt. Eine Reihe von Durchgangslöchern 24 wird verwendet, um unterschiedliche Schichten der Leiter­ platte zu verbinden. Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung wird als "Ein-Metall-Band" bezeichnet, da sie ein leitfähi­ ges Metallmuster auf einer Seite des isolierten Trägerfilms trägt.

Das elektrische Verhalten der Ein-Metall-TAB-Vorrichtung erfüllt nicht immer die Anforderungen schneller digitaler und hochfrequenter analoger Systeme. Jede Spur oder jeder Leiter zeigt eine Selbstinduktivität, eine Kapazität gegen­ über Erde, und eine Vielzahl von Gegeninduktivitäten und Gegenkapazitäten mit all den anderen Leitern in ihrer Nähe. Die parasitäre Selbstinduktivität und Kapazität eines TAB- Leiters beschränken die Frequenzbandbreite einer Schaltung, der diesen TAB-Leiter enthält. Als Folge davon werden Hoch­ frequenzsignale, die sich entlang dieser Schaltung ausbrei­ ten, oft bis zu einem solchen Grad verschlechtert, daß die Daten, die übertragen werden sollen, falsch interpretiert werden. Ein weiterer nachteiliger Effekt, der durch diese parasitären Induktivitäten hervorgerufen wird, besteht da­ rin, daß der Wellenwiderstand, den eine Ein-Metall-TAB-Ar­ chitektur aufweist, nicht vorhergesagt werden kann. Da die Impedanzwerte innerhalb einer derartigen Schaltung weder überall gleich groß noch einstellbar sind, werden dadurch, daß in unterschiedlichen Bereichen der Schaltung Impedanz­ fehlanpassungen auftreten, ungewollte Signalreflektionen an Schaltungsschnittstellen hervorgerufen. Diese Reflexionen sorgen für eine weitere Verschlechterung der Signalform. Ein weiteres Problem, das in Ein-Metall-TAB-Vorrichtungen auf­ tritt, ist das Übersprechen, ein Interferenzphänomen das von parasitären Gegenreaktanzen zwischen einer leitfähigen Spur und ihren Nachbarspuren herrührt und welches zu unge­ wünschten Signalübertragungen zwischen diesen Spuren führt.

Ein bekanntes Verfahren zur Reduzierung dieser Interferenzen besteht darin, eine Metallschicht, die als Erdungsebene be­ zeichnet wird, an die Seite des isolierten Films anzufügen, die der Seite, die die Signalspuren trägt, gegenüberliegt. Wenn eine Erdungsebene an die Rückseite eines dielektrischen Films, der ein Muster von leitfähigen Spuren auf seiner Vor­ derseite trägt, hinzugefügt wird, wird die sich ergebende Struktur als "Zwei-Metall-TAB-Rahmen" bezeichnet. Dadurch, daß diese leitfähige Schicht, die auf Erdpotential gehalten wird, nahe den Signalleitern plaziert wird, können die Selbstinduktivität der einzelnen Signalleiter ebenso wie die Gegeninduktivitäten und Gegenkapazitäten, die sie unterei­ nander bilden, bedeutend reduziert werden. Durch die Verwen­ dung der Erdungsebene wird nicht nur die Signaltreue verbes­ sert, sondern auch die Selbstinduktivität und die Selbstka­ pazität eines jeden Leiters wird präzise vorhersehbar und steuerbar gemacht. Da eine Zwei-Metall-TAB-Vorrichtung den von ihr nicht zu trennenden Vorteil aufweist, daß sie einen bekannten Wellenwiderstand liefert, der zu denen von anderen Teilen der Schaltung angepaßt ist, wird die Zwei-Metall-TAB- Vorrichtung auch oft als "TAB mit steuerbarem Wellenwider­ stand" bezeichnet.

Die Herstellung dieser Vorrichtung, die zwei Metallschichten aufweist, ist jedoch extrem schwierig und teuer. Bekannte Herstellungsverfahren verwenden Verbindungen, die als "Ver­ binungskontakte" bezeichnet werden, die durch das dielektri­ sche Material hindurchführen, um so leitfähige Elemente, die auf gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Schicht ausgebildet sind, miteinander zu koppeln. Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Zwei-Metall-TAB-Rahmen 25, bei welchem leitfä­ hige Spuren 26 auf einem dielektrischen Film 27 ausgebildet sind, und der eine metallene Erdungsebene 28 hat. Diese me­ tallene Erdungsebene 28 ist an der Seite der dielektrischen Schicht befestigt, die der Seite, die von den leitfähigen Spuren 26 belegt ist, gegenüberliegt. Ein Erdungsleiter 29 ist mittels metallener Verbindungskontakte 30, die durch die dielektrische Schicht 27 hindurchdringen, mit der Erdungs­ ebene 28 verbunden.

Bei der Bildung dieser Verbindungskontakte, die dazu dienen, leitfähige Spuren mit Erdungsebenen auf der gegenüberliegen­ den Seite der dielektrischen Schicht zu verbinden, treten einige ernste Probleme auf. Um die Leiterdichte auf den TAB-Rahmen zu maximieren, sind die Spuren so eng wie möglich beabstandet. Der Mitte-Mitte-Abstand zwischen zwei Leitern oder das "Rastermaß" liegt im Bereich von unter 0,1 mm (fünf mils). Bei zunehmend feiner Ausbildung der Spuren wird es immer schwieriger, in ihnen Löcher auszubilden, die Verbin­ dungskontakte aufnehmen können. Zu den Techniken, mittels derer Löcher für Verbindungskontakte erzeugt werden können, gehören Stanzen, Laserbohren, oder chemische Verfahren wie nasses oder trockenes Ätzen. Jedes dieser Verfahren wird durch eine bestimmte minimale Lochgröße, die noch mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden kann und die eine genü­ gend hohe Ausbeute gewährleistet, beschränkt. Typischerweise ist die minimale Verbindungskontaktlochgröße größer als die Breite der Spur oder des Leiters, die mit einer Erdungsebe­ ne, die sich unter ihnen befindet, verbunden werden müssen. Diese Beschränkung engt das Positionieren von Verbindungs­ kontaktlöchern auf solche Stellen des TAB-Rahmens ein, an denen die Spuren aufgefächert sind, um zur Unterbringung eines Verbindungskontaktloches genügend Raum zur Verfügung zu stellen. Mit dem Feinerwerden der TAB-Geometrie und ihrer fortschreitenden Miniaturisierung wird dieses Problem immer ernster, da die Positionierung der Verbindungskontaktlöcher anfängt, die Anordnung der Spuren auf dem dielektrischen Film zu bestimmen. Selbst wenn die Verbindungskontaktlöcher erfolgreich angebracht worden sind und die elektrischen Eigenschaften der TAB-Vorrichtung verbessert sind, genügen sie dennoch nicht vielen Entwicklungszielen.

Unglücklicherweise sind gegenwärtig nur eine beschränkte An­ zahl von TAB-Band-Herstellern auf der Welt in der Lage, eine Zwei- oder Multi-Metall-TAB-Vorrichtung herzustellen. Das Problem, das bei der Herstellung dieser Strukturen auftritt, besteht in der extrem schwierigen Aufgabe, die feinen Lö­ cher, die die Verbindungskontakte aufnehmen, durch welche die Erdungsleiter mit der Erdungsebene verbunden werden, paßgenau auszubilden. Da dieser Herstellungsschritt so müh­ selig ist, und da die derzeitige Ausbeute so niedrig ist, sind die durchschnittlichen Kosten für Zwei-Metall-TAB-Rah­ men beträchtlich höher als die Kosten für zwei entsprechende Ein-Metall-TAB-Rahmen. Im allgemeinen hat sich herausge­ stellt, daß die teueren Zwei-Metall-TAB-Vorrichtungen, die zur Verfügung stehen, weniger zuverlässig sind, als ihre Ein-Metall-Gegenstücke. Die meisten der Fehler wurden in Zusammenhang mit den Verbindungskontakten, welche die schwächsten Elemente in der herkömmlichen Zwei-Metall-TAB- Architektur sind, beobachtet. Obgleich die elektrische Leistungsfähigkeit eines Zwei-Metall-TAB im allgemeinen besser als die einer Ein-Metall-Vorrichtung ist, schränkt der Gebrauch von Verbindungskontakten ihre Leistungsfähig­ keit ein, und vermindert den Gesamtvorteil, der sich aus der Verwendung des herkömmlichen Zwei-Metall-TAB zum Herstellen von Verbindungen mit einem Chip ergibt ein.

Die Aufgabe, eine zuverlässige Multi-Metall-TAB-Rahmenvor­ richtung zur Verfügung zu stellen, die die nachteiligen Ne­ beneffekte vermeidet, die von Natur aus der Verwendung von leitfähigen Verbindungskontakten, die in der Mitte des TAB- Rahmens durch die dielektrische Schicht dringen, anhaftet, stellt eine Hauptherausforderung für Entwickler auf dem Ge­ biet der automatisierten Kapselung von Elektronik dar. Die Entwicklung eines relativ billigen, robusten und vielseiti­ gen Systems, das nicht unter den Beschränkungen leidet, die durch diese Verbindungskontakte auferlegt werden, würde einen bedeutenden technologischen Fortschritt auf dem Gebiet der Elektronik darstellen. Die Leistungsverbesserung, die durch die Verwendung einer solchen innovativen Vorrichtung erzielt werden könnte, würde einen seit langem in der Indu­ strie bestehenden Bedarf befriedigen und würde die Herstel­ ler elektronischer Geräte in die Lage versetzen, in be­ trächtlichem Umfang Geld und Zeit zu sparen.

Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1, 4, 5, 8 oder 9 oder durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst.

Das erfindungsgemäße automatisierte, verbindungskontaktlose Zwei-Metall-Bandbonden löst die Probleme, die bei der Ver­ wendung von herkömmlichen Zwei-Metall-TAB-Rahmen auftreten. Die von Impedanzen, deren Größe unkontrolliert und ungleich sind, verursachten ungewünschten Signalinterferenzen werden durch die Verwendung einer Multi-Metall-Konstruktion, die keine Verbindungskontakte verwendet, die durch die isolierte Schicht zum Koppeln von leitfähigen Elementen im TAB-Rahmen Hindurchdringen, im wesentlichen beseitigt. Obwohl gegenwär­ tig sehr teuere Zwei-Metall-TAB-Vorrichtungen, die dieses Interferenzhindernis beseitigen, erhältlich sind, überwindet die vorliegende Erfindung die erheblichen Beschränkungen und Herstellungsschwierigkeiten, die bei der Verwendung und der Herstellung von herkömmlichen Systemen mit Verbindungskon­ takte auftreten.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist einen dielektrischen Film auf, der auf einer Seite ein Muster von leitfähigen Signalspuren trägt, die mit Leitern einer inte­ grierten Schaltung, die in der Mitte des rechteckigen TAB- Rahmens befestigt ist, zusammentreffen. An die Seite des Films, die der Seite, die die Signalspuren trägt gegenüber­ liegt, ist eine Erdungsebene befestigt, die die Impedanz­ charakteristika der leitfähigen Elemente des TAB-Rahmens steuert. Bei bekannten TAB-Konstruktionen ist die Erdungs­ ebene mit dem Chip durch einen Erdungsleiter verbunden, der durch einen Verbindungskontakt an die Erdungsebene gekoppelt ist, wobei der Verbindungskontakt durch den dielektrischen Film in einer Richtung hindurchtritt, die zu den zwei plana­ ren Oberflächen des Films senkrecht steht. Im Gegensatz dazu verwendet die vorliegende Erfindung einen Erdungsleiter, der auf der gleichen Seite des dielektrischen Films, die die Erdungsebene hält, gebildet ist. Ein schräg angeordneter Ab­ schnitt des Erdungsleiters verläuft vom Rand der Erdungsebe­ ne über die gesamte Dicke der dielektrischen Schicht abwärts und befindet sich danach auf der gleichen Ebene wie die Sig­ nalleiter, die von der Signalspur- oder Schaltungsseite der dielektrischen Schicht ausgehen. In dieser gemeinsamen Ebe­ ne, unterhalb der Erdungsebene, erstrecken sich sowohl Sig­ nalleiter als auch Erdungsleiter, in paralleler Anordnung zum Chip hin.

Eine dazu alternative Ausführungsform der Erfindung bein­ haltet zwei Ein-Metall-TAB-Rahmen, nämlich einen Schal­ tungs-TAB- und einen Erdungs-TAB-Rahmen, die mit einem Bon­ dungsmittel aufeinandergeschichtet sind und so eine einzelne Zwei-Metall-TAB-Anordnung bilden.

Diese Ausführungsform stellt nur eine von vielen möglichen Multi-Metall-Entwicklungen dar, die auf dem Grundgedanken der Innovation des Anmelders beruhen.

Die Erfindung des Anmelders ist ein hochleistungsfähiges Chipschnittstellengerät, das die Herstellungsschwierigkei­ ten, die bei herkömmlichen Ein-Metall-TAB-Konstruktionen auftreten, ausräumt. Durch die Erfindung werden nicht nur die oben näher erklärten Schwierigkeiten bei der Herstellung überwunden, sondern auch die Leistungsfähigkeit des TAB-Rah­ mens durch die Reduzierung der Erdungsinduktivität, die oben näher beschrieben ist, verbessert. Dieses innovative Verfah­ ren und diese innovativen Vorrichtungen stellen ein wirksa­ mes, leistungsfähiges und zuverlässiges Werkzeug zur Verfü­ gung, das die Hersteller von elektronischen Geräten in die Lage versetzen wird, Produkte höchster Qualität herzustel­ len, die einem weiten Kreis von Elektronik- und Computersy­ stem-Konsumenten nützlich sein werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ folgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Grundausfüh­ rungsform eines herkömmlichen Rahmens für die automatisierte Bandbondung (TAB), der eine inte­ grierte Schaltung trägt;

Fig. 2 eine herkömmliche Zwei-Metall-TAB-Struktur mit Verbindungskontakten, die aus einer dielektri­ schen Schicht hervorstehen, um Erdungsleiter mit einer Erdungsebene zu verbinden;

Fig. 3a) und 3b) schädliche Erdungsinduktivität die, in einer herkömmlichen Zwei-Metall-TAB-Struktur auftre­ ten, die Verbindungskontakte enthält;

Fig. 4a) ein schematisiertes Diagramm einer idealisierten Signalspur;

Fig. 4b) die graphische Darstellung eines digitalen Sig­ nals, das sich entlang der Signalspur ausbrei­ tet;

Fig. 5a) und 5b) ein schematisches Diagramm, das die Impedanz einer realen Signalspur repräsentiert, die schädliche parasitäre Induktivitäten beinhaltet;

Fig. 5c) ein Signal mit verschlechterter Anstiegszeit, die von den schädlichen Komponenten der Indukti­ vität hervorgerufen wird;

Fig. 6a) eine Gruppe von Spuren in einem herkömmlichen Zwei-Metall-TAB-Rahmen der Verbindungskontakte verwendet um eine Erdungsebene mit einer Er­ dungsspur zu verbinden;

Fig. 6b) ein Ersatzschaltbild zu der in Fig. 6a) ge­ zeigten Struktur, wobei die Gegenwart der ge­ meinsamen Erdungsinduktivität unerwünschtes Übersprechen zwischen den anderen Signalspuren verursacht;

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen verbindungskontaktlosen Zwei-Metall-TAB- Struktur;

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen verbindungskontaktlosen Drei-Metall-TAB-Struktur, die zwei Erdungsebenen beinhaltet;

Fig. 9a) eine Ansicht von einem der Fabrikationsprozesse, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, wobei zwei Ein-Metall-TAB-Rahmen­ strukturen, ein Schaltungs-TAB-Rahmen und ein Erdungsebenen-TAB-Rahmen, zusammengeklebt wer­ den, um eine verbindungskontaktlose Zwei-Metall- TAB-Rahmenanordung zu bilden, wie sie in Fig. 9b) gezeigt ist;

Fig. 10a) und 10b) alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 11a), b), c) und d) die Fabrikationsschritte, die bei der Herstel­ lung einer verbindungskontaktlosen TAB-Struktur mit einem einzelnen dielektrischen Film verwen­ det werden.

Fig. 1 zeigt die Grundausführungsform eines herkömmlichen, automatisierten Bandbond-TAB-Systemes 10 mit einem in seinem Mittenbereich befestigten Chip 12. Ein TAB-Rahmen 14 bein­ haltet innere Leiter 16 und äußere Leiter 18. Ein Rahmen 14 liegt auf einem gedruckten Schaltungskartensubstrat 20 auf, welches seinerseits leitfähige Spuren 22, die von Durch­ gangslöchern 24 ausgehen, beinhaltet.

Fig. 2 zeigt einen herkömmlichen Zwei-Metall-TAB-Rahmen 25 mit Verbindungskontakten, der eine Gruppe von Signalspuren 26, die auf einer dielektrischen Schicht 27 gebildet sind, aufweist, und eine Erdungsebene 28 aufweist, die unter der dielektrischen Schicht 27 befestigt ist. An die isolierte Schicht 27 sind auch Erdungsleiter 29 befestigt, die mit der Erdungsebene 28 durch leitfähige Verbindungskontakte 30 ver­ bunden sind.

Die Fig. 3a) und 3b) zeigen schematische Darstellungen der Erdungsinduktivität, die bei Verwendung von herkömmli­ chen TAB-Systemen auftreten. Der TAB-Rahmen 32, der in Fig. 3a) gezeigt ist, beinhaltet eine Erdungsebene 34, Spuren 36 und 38, und einen durch die Spur 38 hindurchgehenden Ver­ bindungskontakt 40. Aus Gründen der einfacheren Darstellbar­ keit werden in dieser Figur nur zwei Spuren gezeigt, obwohl der TAB-Rahmen in Wirklichkeit viele Spuren hat. Leiter 44 verbinden den TAB-Rahmen mit einem Chip 46. Fig. 3b) prä­ sentiert ein schematisches Schaltungsdiagramm 48, das mit den in Fig. 3a) dargestellten Schaltungselementen korres­ pondiert. Der Bereich der Spur 38, der zu dem innenliegenden Verbindungskontakt 40 führt, kann eine bedeutende Induktivi­ tät Lti haben. Auf ähnliche Weise trägt ein zweiter Bereich der Spur 38, der zum äußeren Verbindungskontakt führt, zu einer Induktivität Lto bei. Die gesamte parasitäre Indukti­ vität im Erdungsschaltkreis Lg ergibt sich zu,

Lg=Lti+Lto+2 Lv,

wobei Lv die Induktivität des Verbindungskontakts darstellt. Diese Induktivität, Lg, kann groß genug sein, um eine Anzahl von nachteiligen Effekten hervorzurufen. Fig. 4a) zeigt ein schematisches Diagramm 50 einer idealen Übertragungslei­ tung, mit einer Eingangsspannung Vi, die sich entlang einer idealen Spur, die durch eine Übertragungsleitung 52 darge­ stellt wird, ausbreitet und eine Ausgangsspannung Vo an der Last erzeugt. Fig. 4b) zeigt diese Signale Vi und Vo. In dieser idealisierten Darstellung sind die Signale identisch, jedoch ist das Ausgangssignal Vo um eine bestimmte Zeit td verzögert. In einer realen standard Zwei-Metall-TAB, die in den Fig. 3a) und 3b) dargestellt ist, verursacht eine in der Fig. 3b) dargestellte parasitäre Induktivität eine Verschlechterung der Anstiegszeit des digitalen Signals 56, das sich entlang der Signalspur 52 ausbreitet, um etwa das 2,5fache der Zeitkonstanten der in den Fig. 5a) und 5b) schematisch dargestellten Schalung. Die Anstiegszeit ent­ spricht dem horizontalen Abstand entlang der t-Achse gemes­ sen von dem Punkt der t-Achse, bei dem V=0 gilt, bis zu dem Punkt auf der V-Achse, bei dem V=Vf gilt. Die Ver­ schlechterung der Anstiegszeit ist in Fig. 5c) am besten dargestellt.

Ein weiteres Problem, das bei herkömmlichen TAB-Systemen auftritt, ist das elektrische "Prellen" des Erdpotentials, welches auftritt, wenn ein relativ großer Strom I in einer kurzen Zeit ts geschalten wird. Die Größenordnung dieses Spannungsprellens Vb ist durch folgenden Ausdruck gegeben,

Vb=Lg(I/ts),

wobei Lg die oben beschriebene Erdungsinduktivität ist. Schließlich wirkt die Induktivität Lg auch als gemeinsame Erdungsinduktivität für unterschiedliche Schaltungen, wie zum Beispiel für die in Fig. 6a) dargestellte Struktur 66. In Fig. 6b), die ein schematisches Diagramm der Fig. 6a) ist, wird das ungewünschte Übersprechen 70, welches zwischen der aktiven Leitung 72 und der durch diese beaufschlagte Leitung 74 auftritt, dargestellt.

Mit immer dichteren TAB-Geometrien wird jedes dieser Pro­ bleme ernster, da dichtere Schaltungslayouts schmale und lange Leiter sowie kleinere Verbindungskontakte benötigen. Die Ausbildung dieser kleinen und im allgemeinen unzuver­ lässigen Verbindungskontakte macht den TAB-Herstellungspro­ zeß wesentlich komplizierter, senkt die Ausbeute beträcht­ lich und führt zu unakzeptabel hohen Herstellungskosten.

Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Teils eines verbindungskontaktlosen Zwei-Metall-TAB-Rahmens 100, der eine erste dielektrische Schicht 102 mit einer ersten und einer zweiten Seite 102a und 102b hat. Signalleiter 104 ste­ hen unterhalb der dielektrischen Schicht 102 hervor. Eine Erdungsebene 105 ist an der ersten Seite 102a der dielektri­ schen Schicht 102 befestigt. Ein Erdungsleiter 106, der mit der Erdungsebene 105 verbunden ist, hat einen schräg ange­ ordneten Bereich, der über den Rand der dielektrischen Schicht 102 verläuft, und der im wesentlichen in derselben Ebene liegt, in der auch die Signalleiter 104 liegen, welche an der zweiten Seite 102b der dielektrischen Schicht 102 befestigt sind.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die in Fig. 8 gezeigte TAB- Struktur hat eine erste Erdungsebene 105, einen ersten Er­ dungsleiter 106, eine erste dielektrische Schicht 102, eine Schicht mit Signalleitern 104, eine zweite dielektrische Schicht 107, eine zweite Erdungsebene 108 und einen zweiten Erdungsleiter 109.

Die Fig. 9a) und 9b) sind Seitenansichten eines Herstel­ lungsschritts eines verbindungskontaktlosen Zwei-Metall-TAB- Systems. Fig. 9a) zeigt einen Schaltungs-TAB 110a, der eine dielektrische Schicht 112a und ein Muster von Signal­ spuren 114 hat. Die gleiche Darstellung zeigt auch einen Er­ dungs-TAB 110b, der eine Erdungsebene 116 und einen Erdungs­ leiter 117 hat. Die zwei Ein-Metall-TABs 110a und 110b sind in Fig. 9b) zusammengeklebt und bilden einen zusammenge­ setzten Zwei-Metall-TAB 110c, bei welchem ein Ende der Sig­ nalspuren 114 derart über den Rand der dielektrischen Schicht gebogen ist, daß eine Anzahl von Signalspurleitern 115 in der gleichen Ebene wie der Erdungsleiter 117 liegen. Eine präzise Ausrichtung der zwei Ein-Metall-Rahmen wird durch die Verwendung von zwei Rahmen sichergestellt, die beide identische Gruppen von lithographisch bestimmten Posi­ tionierungslöchern tragen, die in der Figur nicht darge­ stellt sind. Während des Klebeprozesses werden diese Posi­ tionierungslöcher durch Positionierungsstifte, die ebenfalls nicht dargestellt sind, in ausgerichteter Position gehalten. Einige üblicherweise erhältliche TAB-Bänder haben vorgeform­ te Kettenradlöcher, die während des Herstellungsprozesses für die Ausrichtung sorgen.

In den Fig. 10a) und b) sind weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Die Fig. 10a) zeigt eine Sei­ tenansicht einer TAB-Struktur, die einen zentralen Filmträ­ ger 120 mit ersten und zweiten Metallschichten 122 und 124 hat, wobei diese Metallschichten 122 und 124 an je einer der Seiten des isolierten Films 120 befestigt sind. Eine Mittel­ linie des TAB-Rahmens ist durch das Bezugszeichen 125 sche­ matisch dargestellt. Die Metallschichten 122 und 124 liegen beide in der gleichen Ebene wie die inneren Leiter 126 und die äußeren Leiter 128. Fig. 10b) stellt eine Seitenan­ sicht einer TAB-Struktur dar, bei der die inneren Leiter 126 so ausgebildet sind, daß sie koplanar mit einer der zwei Me­ tallschichten, in diesem Fall der ersten 122, sind. Die äußeren Leiter 128 sind so ausgebildet, daß sie mit einer weiteren Metallschicht, in diesem Fall der zweiten 124, ko­ planar sind.

Fig. 11 zeigt Herstellungsprozesse, die dazu verwendet wer­ den können, die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung herzustellen. Fig. 11a) zeigt eine Ansicht der erfindungs­ gemäßen Ausführungsform, nachdem ein erster Herstellungs­ schritt 130, bei dem Fenster in einen dielektrischen Träger­ film gestanzt wurden, ausgeführt wurde. Der Trägerfilm 132 hat äußere Leiterfenster 134 und innere Leiterfenster 136. Ein zweiter Schritt 138, der in Fig. 11b) dargestellt ist, zeigt zwei Schichten einer Metallfolie 140 und 142, die auf den Trägerfilm 132 geschichtet sind. Zwei Klebeschichten 144 und 146 sind zwischen den Metallfolien 140 und 142 und dem Träger 132 dargestellt. Fig. 11c) stellt einen dritten Arbeitsgang 148 dar, der ausgeführt wird, nachdem Muster 150 in den Metallfolienschichten 140 und 142 gebildet wurden. Das Endprodukt 152 ist in Fig. 11d) dargestellt.

Die verbindungskontaktlose Struktur kann hergestellt werden, indem Innenleiterfenster, Außenleiterfenster und Zahnketten­ löcher in den Trägerfilm gestanzt werden. Die zwei Metall­ filme, mit identischer Dicke, werden auf den Trägerfilm ge­ schichtet. Die zwei Schichten der Struktur werden dann mit einem Muster versehen, während für eine präzise Ausrichtung gesorgt wird.

Alternativ dazu können die Oberflächen der Metallfilme, die dem isolierten Trägerfilm gegenüberliegen, vor dem Schich­ tungsschritt passiviert werden, wobei eine chemische Behand­ lung oder eine Mantelung verwendet werden, welche einem Ätz­ mittel, das verwendet wird, um eine Reihe von Metallmustern zu ätzen, widerstehen. Diese Änderung hält das Ätzmittel davon ab, die Rückseite der Spuren anzugreifen. Nachdem die Muster ausgebildet sind, wird die Passivierungsschicht auf­ gelöst und durch eine Chemikalie, die den isolierenden Film oder die leitfähigen Muster im wesentlichen nicht angreift, entfernt. Die leitfähigen Spuren bestehen typischerweise aus Kupfer, während als ätzwiderstandsfähige Schicht ein dünner Film aus schwarzem Oxyd verwendet werden kann.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen eine viel geringere Erdungsinduktivität auf, als dies bei her­ kömmlichen Entwicklungen der Fall ist, weil die Leiterlängen von TAB-Erdungsebene zu den Erdungsebenen des Chips und des Substrats kürzer sind. Die Erdungsinduktivität bei den Aus­ führungsformen der vorliegenden Erfindung ist gleichfalls niedriger, weil keine Verbindungskontaktlöcher verwendet werden. Das Entfallen von Verbindungskontaktlöchern verein­ facht die Herstellung der TAB-Rahmen sehr und reduziert die Herstellungskosten. Die sich ergebenden Rahmen sind bei wei­ tem zuverlässiger, weil die Verbindungskontaktlöcher, die in herkömmlichen Systemen eine Hauptquelle für Fehler sind, nicht verwendet werden. Die Gestaltung des Layouts der Spu­ ren auf der Schaltungsseite des TAB-Rahmens ist ebenfalls einfacher, da alle Erdungsleiter von dieser Seite auf die der Erdungsebene gegenüberliegende Seite gebracht wurden.

Das erfindungsgemäße, verbindungskontaktlose Zwei-Metall- TAB-System stellt einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Elektronikkapselung dar und liefert dem Ent­ wickler und Hersteller von elektronischen Systemen ein wertvolles Werkzeug.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Schnittstelle zu einem Gerät, das eine Mehrzahl von eng beabstandeten Leitern hat, gekennzeichnet durch;
eine erste dielektrische Einrichtung (102) zur Isolie­ rung mit einer ersten Seite (102a) und einer zweiten Seite (102b);
eine erste Signalleitereinrichtung (104) zur elektri­ schen Kopplung, die mit der ersten Seite (102a) der dielektrischen Einrichtung (102) verbunden ist; und
eine erste Signalinterferenzenminimierungseinrichtung (105) zur Reduzierung von elektrischen Interferenzen, die an die zweite Seite (102b) der ersten dielektrischen Einrichtung (102) gekoppelt ist, wobei die erste Signal­ interferenzenminimierungseinrichtung (105) einen ersten Signalminimierungsleiter (106) zur elektrischen Kopplung enthält, der nicht durch die erste dielektrische Ein­ richtung (102) hindurchgeht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Signalleitereinrichtung (104) und die erste Signalinterferenzminimierungseinrichtung (106) im wesentlichen koplanar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite dielektrische Einrichtung (107), zur Isolierung an der ersten Signalleitereinrichtung (104) befestigt ist; und
daß eine zweite Signalinterferenzenminimierungseinrichtung (108) ferner eine Signalinterferenzenminimierungsleitereinrichtung (109) zur Reduzierung von elektrischen Interferenzen enthält, die nicht durch die zweite dielektrische Ein­ richtung (107) hindurchgeht.

4. Eine Schnittstellenvorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine erste planare, dielektrische Einrichtung (112a) zur Isolierung;
eine Signalleitereinrichtung (114) zur elektrischen Kop­ plung, die an die erste planare, dielektrische Einricht­ ung (112a) gebondet ist, wobei die Signalleitereinrich­ tung (114) an eine teilweise schräg angeordnete Signal­ leitereinrichtung (115) zur Herstellung einer elektri­ schen Kopplung gekoppelt ist;
eine geerdete Leitereinrichtung (116) zur elektrischen Kopplung, die an die erste planare, dielektrische Ein­ richtung (112a) befestigt ist, wobei die geerdete Lei­ tereinrichtung (116) eine Erdungsleitereinrichtung (117) zur Erdung enthält; und
eine zweite planare, dielektrische Einrichtung (112b) zur Isolierung, die an der geerdeten Leitereinrichtung (116) befestigt ist.

5. Verbindungskontaktlose, Zwei-Metall-TAB-Rahmen-Vorrich­ tung, gekennzeichnet durch:
eine erste dielektrische Schicht (102) die eine erste Seite (102a) und eine zweite Seite (102b) hat;
einen ersten Signalleiter (104), der an die erste Seite (102a) der ersten dielektrischen Schicht (102) gekoppelt ist; und
eine erste Erdungsebene (105), die an die zweite Seite (102b) der ersten dielektrischen Schicht (102) gekoppelt ist, wobei die erste Erdungsebene (105) einen ersten Erdungsleiter (106) enthält, der nicht durch die erste dielektrische Schicht (102) hindurchgeht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalleiter (104) und der erste Erdungs­ leiter (106) im wesentlichen koplanar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:
eine zweite dielektrische Schicht (107), die an den ersten Signalleiter (104) befestigt ist; und
eine zweite Erdungsebene (108), die an die zweite di­ elektrische Schicht (107) gekoppelt ist, wobei die zwei­ te Erdungsebene (108) ferner auch einen zweiten Erdungs­ ebenenleiter (109) aufweist, der nicht durch die zweite dielektrische Schicht (107) hindurchgeht.

8. Eine Vorrichtung mit doppeltem Ein-Metall-Rahmen für das automatisierte Bandbonden, gekennzeichnet durch:
eine erste dielektrische Schicht (112a);
eine Erdungsebene (116), die an die erste dielektrische Schicht (112a) geklebt ist, wobei die Erdungsebene (116) mit einem Erdungsleiter (117) verbunden ist; und
eine zweite dielektrische Schicht (112b), die an der Erdungsebene (116) befestigt ist.

9. Vorrichtung zum Erzeugen einer Schnittstelle zu einem Gerät, das eine Mehrzahl von eng beabstandeten Leitern hat, gekennzeichnet durch:
einen isolierenden Trägerfilm (120), der eine erste Sei­ te und eine zweite Seite hat;
eine erste Mehrzahl von leitfähigen Elementen (122), die an der ersten Seite des Films (120) befestigt sind;
eine zweite Mehrzahl von leitfähigen Elementen (124), die an der zweiten Seite des Films (120) befestigt sind;
bei der die erste und die zweite Mehrzahl von leitfähi­ gen Elementen (122, 124) jeweils in einer Mehrzahl von inneren und äußeren Leitern (126, 128) enden; und
bei der die Mehrzahl von inneren und äußeren Leitern (126, 128) im wesentlichen koplanar zu der ersten oder zweiten Mehrzahl von leitfähigen Elementen (122, 124) ausgerichtet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mehrzahl von inneren Leitern (126) im wesentli­ chen koplanar zu der ersten Mehrzahl von leitfähigen :aoElementen (122) ausgerichtet sind; und
daß die Mehrzahl von äußeren Leitern (128) im wesentli­ chen koplanar zu der zweiten Mehrzahl von leitfähigen Elementen (124) ausgerichtet sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines verbindungskontaktlosen Zwei-Metall-TAB-Rahmens, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen einer ersten dielektrischen Schicht (122a) mit einer ersten und einer zweiten Seite;
Befestigen einer Signalspur (114) an der ersten Seite der ersten dielektrischen Schicht (112a);
Erzeugen einer zweiten dielektrischen Schicht (112b) mit einer ersten und einer zweiten Seite;
Befestigen einer Erdungsebene (116), die eine Erdungs­ spur (117) enthält, an der ersten Seite der ersten di­ elektrischen Schicht (112a); und
Befestigen der ersten dielektrischen Schicht (112a) an der Erdungsebene (116).