DD248908A1

DD248908A1 - METALLIC LADDER FRAME WITH CAPACITATIVE CONNECTIONS FOR SEMICONDUCTOR COMPONENTS

Info

Publication number: DD248908A1
Application number: DD27911285A
Authority: DD
Inventors: Manfred Michalk; Helga Michalk
Original assignee: Erfurt Mikroelektronik
Priority date: 1985-07-30
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1987-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen metallischen Leiterrahmen mit kapazitaetsarmen inneren Anschluessen fuer kunststoffverkappte Halbleiterbauelemente. Sie betrifft insbesondere hochpolige metallische Leiterrahmen, die durch aetz- bzw. galvanoplastische Verfahren strukturiert werden. Ziel der Erfindung ist es, die Einsetzbarkeit von hochpoligen Kunststoffgehaeusen fuer elektronische Bauelemente zu hoeheren Frequenzbereichen zu erweitern. Aufgabe der Erfindung ist es, einen metallischen Leiterrahmen fuer Halbleiterbauelemente zu schaffen, dessen innere Anschluesse so gestaltet sind, dass sie untereinander eine minimale elektrische Kapazitaet aufweisen. Erfindungsgemaess ist die Aufgabe, einen metallischen Leiterrahmen mit kapazitaetsarmen Anschluessen fuer Halbleiterbauelemente zu schaffen, dadurch geloest, dass die inneren Anschluesse ausserhalb ihrer Kontaktierzone und ausserhalb der Naehe des Ueberganges zum aeusseren Anschluss nur mit einer solchen minimalen Breite hergestellt werden, wie sie durch den Traegerstreifenstrukturierungsprozess herstellbar ist. Weiterhin ist der innere Anschluss in der Naehe des Ueberganges zum aeusseren Anschluss durch Einbringen von Einklinkungen bzw. Durchbruechen so zu strukturieren, dass eine gute Formschluessigkeit mit dem umgebenden Kunststoff entsteht.The invention relates to a metallic lead frame with low-capacitance inner connections for plastic-covered semiconductor devices. It relates in particular to high-pole metallic leadframes which are structured by etching or electroforming methods. The aim of the invention is to expand the applicability of high-poled Kunststoffgehaeusen for electronic components to higher frequency ranges. The object of the invention is to provide a metallic lead frame for semiconductor devices, the inner terminals are designed so that they have a minimum electrical capacitance each other. According to the invention, the object of providing a metallic leadframe with low-capacitance terminals for semiconductor devices is achieved by making the inner terminals outside their contact zone and outside the junction to the outer terminal with only such a minimum width as can be produced by the stripper patterning process is. Furthermore, the inner connection in the vicinity of the transition to the outer connection by introducing Einklinkungen or breakthroughs to be structured so that a good form locking with the surrounding plastic arises.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen metallischen Leiterrahmen mit kapazitätsarmen inneren Anschlüssen für kunststoffverkappte Halbleiterbauelemente. Sie betrifft insbesondere hochpolige metallische Leiterrahmen, die durch ätz- bzw. galvanoplastische Verfahren strukturiert werden.The invention relates to a metallic leadframe with low-capacitance inner terminals for plastic-clad semiconductor devices. It relates in particular to high-pole metallic leadframes which are structured by etching or electroforming methods.

Characteristic of the known technical solutions

Im Montageprozeß von Halbleiterbauelementen finden metallische Leiterrahmen Anwendung, die im Zentrum einen Chipträger besitzen, um den die inneren Anschlüsse angeordnet sind. Auf dem Chipträger wird das Halbleiterchip befestigt, und mit Mikrodrähten werden die elektischen Verbindungen vom Halbleiterchip zu den umliegenden inneren Anschlüssen hergestellt.In the assembly process of semiconductor devices find metallic lead frames application, which have a chip carrier in the center, around which the inner terminals are arranged. The semiconductor chip is mounted on the chip carrier, and micro-wires are used to produce the electrical connections from the semiconductor chip to the surrounding internal connections.

Anschließend werden das Chip, der Chipträger und die inneren Anschlüsse mit Kunststoff verkappt. Die inneren Anschlüsse des metallischen Leiterrahmens haben im Montageprozeß und beim Betrieb des Bauelementes mehrere Aufgaben zu erfüllen: sie müssen je eine Schweißstelle der Drahtkontakte und im späteren Verlauf den Strom — bzw. Signalfluß tragen, sie müssen relativ starr ausgeführt werden, um nicht durch Fehllage die automatische Drahtkontaktierung zu erschweren bzw. zu verhindern, und sie müssen bei kunststoffverkappten Bauelementen vor Austritt aus dem Kunststoffträger ungefähr die Breite und Dicke der äußeren Anschlüsse annehmen, damit Kräfte, die auf den äußeren Anschluß wirken, sicher vom inneren Anschluß aufgenommen und im Kunststoffkörper verteilt werden können.Subsequently, the chip, the chip carrier and the inner connections are covered with plastic. The internal connections of the metallic leadframe have to fulfill several tasks in the assembly process and in the operation of the component: they must each carry a weld of the wire contacts and in the later course the current or signal flow, they must be made relatively rigid so as not to mislead the To complicate or prevent automatic wire bonding, and they must take in plastics-cabled components before exiting the plastic carrier about the width and thickness of the outer terminals so that forces acting on the outer terminal, safely absorbed by the inner terminal and distributed in the plastic body can.

Um diese Aufgaben erfüllen zu können, werden die inneren Anschlüsse allgemein so gestaltet, daß vor allem bei hochpoligen Bauelementen der innere Anschluß in der Nähe des Überganges zum äußeren Anschluß den Querschnitt des äußeren Anschlusses erhält, und daß die Breite des inneren Anschlusses sich in Richtung Kontaktierzone kontinuierlich verringert bis auf ein technologisches bzw. sich aus der Chipträgergröße, Polzahl und notwendiger Kontaktierzonenbreite ergebendes Minimalmaß. Dieses Minimalmaß beträgt bei der am häufigsten angewendeten Technik des automatischen Drahtbondens bei nicht lagestabilisierter metallischer Leiterrahmen ungefähr 0,25mm und bei Leiterrahmen mit lagestabilisierten inneren Anschlüssen ungefähr 0,18mm.In order to fulfill these tasks, the inner terminals are generally designed so that receives especially in high-pole components of the inner terminal in the vicinity of the transition to the outer terminal, the cross section of the outer terminal, and that the width of the inner terminal in the direction Kontaktierzone continuously reduced to a technological or resulting from the chip carrier size, number of poles and necessary Kontaktierzonenbreite minimum dimension. This minimum gauge is approximately 0.25mm for the most widely used automatic wire bonding technique for non-post-stabilized metallic lead frames and approximately 0.18mm for lead frames with position-stabilized inner leads.

Vorteilhaft ist bei der sich kontinuierlich verjüngenden Anschlußgestaltung ist die relativ hohe Stabilität jedes Anschlusses gegenüber unbeabsichtigten Lageänderungen und der relativ große Leiterquerschnitt, über den der Stromtransport erfolgt.An advantage of the continuously tapered connection design is the relatively high stability of each terminal against unintentional changes in position and the relatively large conductor cross-section over which the current is transported.

Nachteilig für Hochfrequenzbauelemente ist jedoch die sich zwischen den einzelnen flächigen inneren Anschlüssen ergebende relativ hohe elektrische Kapazität.However, a disadvantage for high-frequency components is the relatively high electrical capacitance that results between the individual planar inner terminals.

Nachteilig ist weiterhin bei kunststoffumhüllten Bauelementen daß durch die flächigen inneren Anschlüsse die Kriechwege für Feuchtigkeit entlang der einzelnen Anschlüsse verbreitert werden, und daß die Vernetzungsfläche von oberer zu unterer Kunststoffkappenhälfte ungünstig verringert wird.A further disadvantage of plastic-coated components that the creepage distances for moisture along the individual ports are broadened by the flat inner connections, and that the cross-linking surface is reduced from upper to lower plastic cap half unfavorable.

Es ist bekannt, daß zur Vermeidung störender elektrischer Kapazitäten bei keramischen Substraten mit einer hohen Anzahl von Leiterzügen, die in mehreren Ebenen angeordnet sind, Abschirmebenen zwischengeführt werden, um eine Kapazitätsverringerung zu erzielen oder aber um definierte Scheinwiderstände zu erzielen. (Siehe: „Höhere Packungsdichte erhöhte Computerzuverlässigkeit und -geschwindigkeit". Zeitschrift: Elektronik 3/81, S. 67-70). Weiterhin ist bekannt, daß zur Vermeidung störender elektrischer Kapazitäten bei Mehrebenenleiterplatten ebenfalls neben der drastischen Verringerung der Leiterzugbreiten Abschirmebenen eingefügt werden, um definierte Scheinwiderstände zu erzielen. (Siehe: Galvanotechnik 74 [1983)4,492-498)It is known that to avoid disturbing electrical capacitance in ceramic substrates with a high number of conductor tracks, which are arranged in several levels, shielding planes are merged in order to achieve a reduction in capacity or to achieve defined impedances. (See: "Higher packing density increased computer reliability and speed." Journal: Electronics 3/81, pp. 67-70.) It is also known that shielding planes are inserted to avoid disturbing electrical capacitances on multi-level printed circuit boards in addition to drastically reducing conductor line widths. to achieve defined impedances (See: Galvanotechnik 74 [1983] 4,492-498)

Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, daß sie für die Trägerstreifenherstellung nicht anwendbar sind und immer den Einsatz relativ teurer Mehrebenenleiterplatten bedingen.A disadvantage of these arrangements is that they are not applicable to the carrier strip production and always require the use of relatively expensive multi-level printed circuit boards.

Weiterhin ist nach Patentschrift DD 219625 bekannt, die inneren Anschlüsse unterhalb ihrer Kontaktierzonen mittels eines elektrisch isolierenden Materials mit einem metallischen Rahmen form- und/oder kraftschlüssig zu verbinden. Diese Stabilisierung der inneren Anschlüsse erhöht zwar die mechanische Stabilität des gesamten Bauelementes, verringert jedoch nicht die elektrische Kapazität der Anschlüsse.Furthermore, according to patent DD 219625 known to connect the inner terminals below their Kontaktierzonen by means of an electrically insulating material with a metallic frame form and / or non-positively. Although this stabilization of the inner terminals increases the mechanical stability of the entire component, it does not reduce the electrical capacity of the terminals.

Es wurde bereits vorgeschlagen unterhalb der inneren Anschlüsse über ein elektronisch isolierendes Material einen metallischen Rahmen zu befestigen, der über Haltestege gehaltert, im Zentrum einen Chipträger enthält. Dadurch ergibt sich zwar eine beträchtliche Erhöhung der mechanischen Stabilität des gemessenen Bauelementes, und der Feuchtestrom gelangt der Haltestege zum Chip wird reduziert, die elektrische Kapazität der Anschlüsse untereinander verringert sich jedoch nicht.It has already been proposed to fasten a metallic frame below the inner connections via an electronically insulating material, which is held by retaining webs and contains a chip carrier in the center. Although this results in a considerable increase in the mechanical stability of the measured component, and the moisture flow reaches the holding webs to the chip is reduced, but the electrical capacity of the terminals with each other is not reduced.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Einsetzbarkeit von hochpoligen Kunststoffgehäusen für elektronische Bauelemente zu höheren Frequenzbereichen zu erweitern.The aim of the invention is to expand the applicability of high-poled plastic housings for electronic components to higher frequency ranges.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen metallischen Leiterrahmen für Halbleiterbauelemente zu schaffen, dessen innere Anschlüsse so gestaltet sind, daß sie untereinander eine minimale elektrische Kapazität aufweisen.The object of the invention is to provide a metallic lead frame for semiconductor devices, the inner terminals are designed so that they have a minimum electrical capacitance with each other.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe, einen metallischen Leiterrahmen mit kapazitätsarmen Anschlüssen für Halbleiterbauelemente zu schaffen, dadurch gelöst, daß die inneren Anschlüsse außerhalb ihrer Kontaktierzone und außerhalb der Nähe des Überganges zum äußeren Anschluß nur mit einer solchen minimalen Breite hergestellt werden, wie sie durch den Trägerstreifenstrukturierungsprozeß herstell bar ist. Weiterhin ist der innere Anschluß in der Nähe des Überganges zum äußeren Anschluß durch Einbringen von Einklinkungen bzw. Durchbrüchen so zu strukturieren, daß eine gute Formschlüssigkeit mit dem umgebenden Kunststoff entsteht.According to the invention, the object of providing a metal leadframe with low-capacitance semiconductor device terminations is achieved by making the internal leads outside their contact zone and out of proximity to the external lead junction with only a minimum width as produced by the leadframe patterning process bar is. Furthermore, the inner terminal in the vicinity of the transition to the outer terminal by introducing Einklinkungen or breakthroughs to be structured so that a good positive fit with the surrounding plastic.

Zur Verbesserung der Lagestabilität und der Stabilität gegenüber Ultraschallschwingungen der Kontaktierzone der inneren Anschlüsse ist es vorteilhaft, die inneren Anschlüsse in der Nähe oder unterhalb der Kontaktierzone über ein elektrisch isolierendes Material mit einem Rahmen, wobei der Rahmen aus Metall oder Isolierstoff bestehen kann, miteinander starr zu verbinden.In order to improve the positional stability and the stability against ultrasonic vibrations of the contact zone of the inner terminals, it is advantageous for the inner terminals in the vicinity of or below the Kontaktierzone via an electrically insulating material with a frame, wherein the frame may be made of metal or insulating rigidly with each other connect.

Der erfindungsgemäße Leiterrahmen mit kapazitätsarmen inneren Anschlüssen hat die Vorteile, daß die elektrische Kapazität der inneren Anschlüsse untereinander und zum Chipträger auf ein Minimalmaß herabgesetzt wird unter Beibehaltung der geforderten Breite der Kontaktierzone und der notwendigen formschlüssigen Einbettung beim Übergang zu den äußeren Anschlüssen.The lead frame according to the invention with low-capacitance inner terminals has the advantages that the electrical capacity of the inner terminals with each other and the chip carrier is reduced to a minimum while maintaining the required width of the contacting and the necessary positive embedding in the transition to the outer terminals.

Weiterhin hat der erfindungsgemäße Leiterrahmen den Vorteil, daß die nun vergrößerten Spalte zwischen den inneren Anschlüssen auch gleichzeitig große Vernetzungsflächen für den Kunststoff darstellen, und daß der verkleinerte Querschnitt des inneren Anschlusses entsprechend verkleinerte Kriechwegbreiten für das unerwünschte Eindringen von Feuchtigkeit entlang der Grenzfläche Kunststoff-Meta 11 ergibt.Furthermore, the lead frame according to the invention has the advantage that the now enlarged gaps between the inner terminals also represent large networking surfaces for the plastic, and that the reduced cross-section of the inner terminal correspondingly reduced Kriechwegbreiten for the unwanted ingress of moisture along the interface plastic Meta 11th results.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:The invention will be explained below with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows:

Fig. 1: Die schematische Draufsicht auf einen 24poligen unstabilisierten metallischen Leiterrahmen mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der inneren AnschlüsseFig. 1: The schematic plan view of a 24-pin unstabilized metallic lead frame with the inventive design of the inner terminals

Fig. 2: Die Draufsicht auf einen inneren Anschluß in der erfindungsgemäßen Ausführungsform Fig.3: Die Draufsicht auf einen Leiterrahmen mit stabilisierten inneren Anschlüssen Fig.4: Die Schnittdarstellung der Kontaktierzonen der inneren Anschlüsse und des stabilisierenden RahmensFig. 2: The plan view of an inner terminal in the embodiment according to the invention Fig. 3: The plan view of a lead frame with stabilized inner terminals Fig. 4: The sectional view of the contacting zones of the inner terminals and the stabilizing frame

Ein metallischer Leiterrahmen enthält in seinem Zentrum einen über Haltestege 12 gehaltenen Chipträger 9, um den umliegend die Kontaktierzonen 6 der inneren Anschlüsse 3 angeordnet sind. Die Kontaktierzone 6 wird vorzugsweise bei unstabilisierten inneren Anschlüssen 3 in einer Breite größer/gleich 0,25mm ausgeführt und bei stabilisierten inneren Anschlüssen 3 in einer Breite größer/gleich 0,18 mm ausgeführt. Der Kontaktierzone 6 des inneren Anschlusses 3 schließt sich gemäß Fig. 2 nach außen die mittlere, relativ langgestreckte Zone 7 an. Diese ist erfindungsgemäß auf der gesamten Länge in einer solchen minimalen Breite ausgeführt, wie sie gerade noch durch den Trägerstreifenstrukturierungsprozeß gestaltet werden kann, d. h., etwa ungefähr kleiner/gleich als die 1,5fache Dicke des inneren metallischen Anschlusses 3. Der mittleren Zone 7 folgt zum künftigen Rand des Kunststoffgehäuses 2 hin die Randzone 5, die in ihrer Breite vorzugsweise ungefähr gleich der Breite des folgenden äußeren Anschlusses 1 sein soll, die Länge der Randzone 5 beträgt vorzugsweise die 1,0...2,5fache Breite des äußeren Anschlusses 1. In der Randzone 5 ist die Einklinkung 4 eingebracht, um eine bessere Formschlüssigkeit der inneren Anschlüsse 3 mit dem Kunststoff zu erreichen.A metallic lead frame contains in its center a chip carrier 9 held over holding webs 12, around which the contacting zones 6 of the inner terminals 3 are arranged. The Kontaktierzone 6 is preferably carried out at unstabilized inner terminals 3 in a width greater than or equal to 0.25mm and executed at stabilized inner terminals 3 in a width greater than or equal to 0.18 mm. The Kontaktierzone 6 of the inner terminal 3 closes according to FIG. 2 to the outside, the middle, relatively elongated zone 7 at. This is according to the invention carried out on the entire length in such a minimum width, as they can just be designed by the Trägerstreifenstrukturierungsprozeß, d. The middle zone 7 follows the edge of the future to the future of the plastic housing 2 towards the edge zone 5, the width of which preferably approximately equal to the width of the following outer terminal. 1 should be, the length of the edge zone 5 is preferably 1.0 to 2.5 times the width of the outer terminal 1. In the edge zone 5, the notch 4 is introduced in order to achieve a better positive engagement of the inner terminals 3 with the plastic.

Gemäß Fig.3 und Fig.4 wurden die Kontaktierzonen 6 auf der der Kontaktierseite 8 gegenüberliegenden Seite über einen elektrischen Isolierstoff 10 mit einem Rahmen 11 verbunden, um die Lagestabilität der inneren Anschlüsse 3 zu verbessern. Im Ausführungsbeispiel ist ein 24poliger metallischer Leiterrahmen für die dual-in-line Bauform dargestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch vorteilhaft für hochpolige Bauelemente in QUIL, FP oder CC-Bauform anwendbar.According to FIGS. 3 and 4, the contacting zones 6 on the side opposite the contacting side 8 have been connected to a frame 11 via an electrical insulating material 10 in order to improve the positional stability of the inner terminals 3. In the exemplary embodiment, a 24-pin metallic lead frame for the dual-in-line design is shown. The arrangement according to the invention is also advantageously applicable to high-pole components in QUIL, FP or CC design.

Claims

1. Metallic lead frame with low-capacitance terminals for semiconductor devices, characterized in that the central zones (7), which lie between the Kontaktierzonen (6) and the edge zones (5) of the inner terminals (3) are made in a width, preferably is less than or equal to 1.5 times the thickness of the inner terminal (3), and that the edge zones (5) with a preferred length of 1.0 ... 2.5 times the width of the outer terminals (1) notches (4) or Have breakthroughs (4).

2. ladder frame according to item 1, characterized in that the contacting zones (6) of the inner terminals (3) by attaching frame (11) by means of electrical insulating material (10) below the Kontaktierseite (8) or in the vicinity of the Kontaktierzone (6 ) are stabilized in their position.