DE10154855A1

DE10154855A1 - Spannungsfreier Leiterrahmen

Info

Publication number: DE10154855A1
Application number: DE10154855A
Authority: DE
Inventors: Lee Kock Huat; Chan Boon Meng; Cheong Mun Tuck; Lee Huan Sin; Phuah Kian Keung; Araventhan Eturajulu; Liow Eng Keng; Thum Min Kong; Chen Choon Hing
Original assignee: Carsem Semiconductor Sdn Bhd
Current assignee: Carsem Semiconductor Sdn Bhd
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-05-28
Also published as: GB2382219A; GB0127534D0; US6867483B2; US20020105063A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen spannungsfreien Leiterrahmen (1) für einen Halbleiter. Der spannungsfreie Leiterrahmen (1) ist mit einem Spannungs-Entlastungsmittel (15) und einem Verriegelungsmittel (16) an seinem äußeren Rand ausgestattet. Das Spannungs-Entlastungsmittel (15) ist dazu in der Lage, Ausdehnung und Kompression aufzunehmen, während das Verriegelungsmittel (16) gegen Erschütterung und Vibration während der Verarbeitung schützt, um damit eine Ablösung des Leiterrahmens (10) zu verhindern.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Leiterrahmen, und insbesondere einen spannungsfreien Leiterrahmen für Halbleiter, der mit einem Spannungs-Entlastungsmittel und einem Blockier-, Sperr- oder Verriegelungsmittel (im folgenden Verriegelungsmittel) zum Verhindern der Ablösung von Anschlußleitern während der Kapselung ausgestattet ist.

2. Stand der Technik für die Erfindung

Der Herstellungsprozeß von Halbleiterbauelementen umfaßt mehrere Schritte, wobei ein Chip mit einer integrierten Schaltung auf einen folienartigen Leiterrahmen gebondet wird und in Epoxidharz oder anderes Gießharz gekapselt wird. Der Leiterrahmen umfaßt mehrere Anschlußleiter, die aus einem dünnen metallischen Folienblatt geätzt oder ausgestanzt sind, und die inneren Enden der Anschlußleiter werden normalerweise mit den Lötkontakthügeln des Chips mit der integrierten Schaltung durch ein Thermokompressionsverfahren gebondet. Der Chip wird dann durch ein Spritzpreßverfahren (transfer moulding) in Plastik gekapselt, was zu einem Chipbaustein führt, bei dem die äußeren Enden der Anschlußleiter nach außen zur Verbindung mit einer Leiterplatte freiliegen.

In einem typischen System nach dem Stand der Technik zum Bonden und Kapseln von integrierten Schaltungen werden eine Vielzahl von solchen Schaltungen linear in einem einzigen Werkstück angeordnet, welches eine Reihe von identischen Leiterrahmen enthält, die aus einem Streifen eines metallischen Substrats geätzt oder gestanzt sind. Ein Chip wird auf jeden der vorgefertigten Leiterrahmen gebondet, und diese werden in eine untere Form eingefüllt, wobei die Anzahl von Leiterrahmen in einer einzigen Füllung durch die Größe der Form und die Kapazität der verwendeten Gießausrüstung bestimmt wird. Eine obere Form wird auf ihren Platz auf der unteren Form gesetzt, und innerhalb der Gießausrüstung sind Mittel vorgesehen, um die Formen auf eine geeignete Gießtemperatur zu heizen und sie danach zum Zweck des Aushärtens abzukühlen. Die geheizten Formen werden durch die Gießausrüstung zusammengeklemmt und, wenn die Temperatur richtig ist, normalerweise bei etwa 175°C, wird die Vergußmasse, wie z. B. Epoxidharz, in pelletierter Form in den Formensatz durch Tiegel eingebracht, die entweder in der oberen oder der unteren Form gebildet sind. Kolben werden dann in die Tiegel der Form eingeführt und eine unter Druck setzende Kraft wird auf die Kolben ausgeübt. Die Kombination der unter Druck setzenden Kraft und der Hitze bewirkt, daß sich die Epoxidharz-Pellets verflüssigen und in die in dem Formensatz vorhandenen Hohlräume fließen, die die Anordnung und Position des gegossenen Plastiks bestimmen, das die integrierten Schaltungen verkapselt. Nach der Fertigstellung dieses Schritts wird der Formensatz gekühlt, um das Aushärten des Epoxidharz zu induzieren, dann werden die Kolben aus dem Formensatz herausgezogen, der Formensatz wird entklammert, und die obere Form wird von der unteren Form abgehoben. Die Leiterrahmen werden dann aus der unteren Form entfernt, und die nächste Station kann Trimmen, Formen, Zersägen oder andere Bearbeitungen derselben sein, die die Herstellung der elektronischen Schaltungsbausteine vollenden. Typischerweise müssen die äußeren Anschlußleiter gebogen (geformt) werden, um den Erfordernissen der gedruckten Leiterplatte, für die sie ausgelegt sind, zu entsprechen.

Es wurde über die Ablösung, d. h. Abtrennung des metallischen Leiterrahmens von dem Gießharz, während der Verarbeitung des MLPs berichtet (Anmerkung des Übersetzers: MLP = Moulded Leadframe Package: umgossener Leiterrahmen- Baustein). Dies ist unerwünscht, da es Schaden verursachen und somit den MLP zu Ausschuß machen kann.

Der Gußschritt setzt den Leiterrahmen auch enormen strukturellen Spannungen aus, die durch die Differenz der Ausdehnung und Kompression der vergossenen metallischen Folie, die den Leiterrahmen bildet, und der unvergossenen metallischen Folie, die seine äußere Peripherie bildet, verursacht wird. Dies verursacht Biegen, Wellen und Verdrehen der Anschlußleiter, was zu einer Ablösung der Anschlußleiter oder einer Abtrennung des metallischen Leiterrahmens und des Epoxidharz führt, was zu einem Zuverlässigkeitsversagen des Bauteils führt.

Es besteht daher ein Bedarf für ein verbessertes Leiterrahmendesign, welches das oben erwähnte Ablösungsproblem verhindert.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung, einen spannungsfreien Leiterrahmen zur Verfügung zu stellen, der ein Spannungs-Entlastungsmittel und ein Verriegelungsmittel zum Verhindern der Ablösung von Anschlußleitern während der Kapselung aufweist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen spannungsfreien Leiterrahmen bereitzustellen, der ein Spannungs-Entlastungsmittel aufweist und mit einer bestehenden Gießmaschine hergestellt werden kann.

Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen spannungsfreien Leiterrahmen bereitzustellen, der ein Spannungs-Entlastungsmittel aufweist, das zur leichten Herstellung ein einfaches Design aufweist.

Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch
einen spannungsfreien Leiterrahmen (1), umfassend:
einen Leiterrahmen (10) mit mehreren integrierten Schaltungen (11), wobei jeder der mehreren integrierten Schaltungen eine Chipkontaktstelle (12) und mehrere Anschlußleiter (13) aufweist; und
eine Randfläche (peripheral pad, 14), die den Leiterrahmen (10) umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Randfläche (14) mit mehreren Spannungs- Entlastungsmitteln (15) ausgerüstet ist.

4. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden nach dem Studium der detaillierten Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen:
Fig. 1 einen Leiterrahmen gemäß Stand der Technik mit mehreren integrierten Schaltungseinheiten zeigt.
Fig. 2 einen spannungsfreien Leiterrahmen mit einem Spannungs-Entlastungsmittel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

5. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Wir beziehen uns nun auf Fig. 1, die einen Leiterrahmen gemäß Stand der Technik mit mehreren integrierten Schaltungseinheiten zeigt. Ein Leiterrahmen (2) gemäß Stand der Technik besteht aus mehreren integrierten Schaltungen (20), von denen jede eine Chipkontaktstelle (21) und mehrere Anschlußleiter (22) aufweist, die von der Chipkontaktstelle (21) nach außen ragen. Die integrierten Schaltungen (20) sind durch Verbindungsleisten (23) miteinander verbunden. Am äußeren Rand des Leiterrahmens (2) gibt es einen inaktiven Teil des Leiterrahmens (2), der Randfläche (peripheral pad, 24) genannt wird. Wenn der Leiterrahmen (2) umgossen wird, um den MLP zu bilden, bleibt etwa die Hälfte der Randfläche (24) unumgossen, was unterschiedliche Ausdehnungen und somit Ablösung der mehreren an die Randfläche (24) angrenzenden Anschlußleiter (22) verursacht.
Wir beziehen uns nun auf Fig. 2, die einen spannungsfreien Leiterrahmen mit Spannungs-Entlastungsmitteln gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der spannungsfreie Leiterrahmen (1) umfaßt einen Leiterrahmen (10) mit mehreren integrierten Schaltungen (11), die durch Verbindungsleisten (12) miteinander verbunden sind. Jede der integrierten Schaltungen (11) weist mehrere Chipkontaktstellen (nicht gezeigt) und Anschlußleiter (nicht gezeigt) auf, die von den Chipkontaktstellen nach außen ragen. Eine Randfläche (14) umgibt den Leiterrahmen (10).
Der Leiterrahmen (10) basiert vorzugsweise auf einer metallischen Folie wie Kupfer oder anderen geeigneten Stoffen. Die metallische Folie wird entweder geätzt oder gestanzt, um den Leiterrahmen (10) zu bilden, der mehrere integrierten Schaltungen (11) enthält. Jede der integrierten Schaltungen (11) weist eine Chipkontaktstelle (nicht gezeigt) zum Befestigen eines Chips und mehrere Anschlußleiter (nicht gezeigt) auf, die von den Chipkontaktstellen nach außen ragen. Der Leiterrahmen (10) ist von einer Randfläche (14) umgeben, die ein inaktiver Teil der metallischen Folie ist. Die Randfläche (14) ist mit mehreren Spannungs- Entlastungsmitteln (15) und mehreren Verriegelungsmitteln (16) in Form von Löchern (holes) und Einschnitten (slots) ausgestattet. Ausgedehnte Forschungen und Experimente haben gezeigt, daß zum Erzielen der besten Ergebnisse wenigstens drei Reihen von Spannungs-Entlastungsmitteln (15), eine erste Reihe, eine zweite Reihe und eine dritte Reihe, und eine Reihe von Verriegelungsmitteln (16) gebraucht werden. Die erste und die dritte Reihe von Spannungs- Entlastungsmitteln (15) sind mit Einschnitten ausgestattet, während die zweite Reihe mit Löchern ausgestattet ist, vorzugsweise quadratischen Löchern. Die Löcher und Einschnitte sind Seite an Seite in gleichen Intervallen für eine gleichmäßige Verteilung der Ausdehnung und Kompression angeordnet. Für die Verriegelungsmittel (16) sind mehrere Einschnitte in gleichen Intervallen zwischen der zweiten und der dritten Reihe von Spannungs-Entlastungsmitteln (15) angeordnet.
Während des Vergießens wird der Leiterrahmen (10) und die Randfläche (14), die die Spannungs-Entlastungsmittel (15) und die Verriegelungsmittel (16) enthält, zur Bildung des MLPs umgossen. Durch die bei diesem Prozeß erzeugte Hitze dehnen sich die Anschlußleiter aus und werden komprimiert, wenn sie gekühlt werden. In der Praxis gemäß Stand der Technik erzeugt dies eine Ablösung, die dazu führt, daß viele der resultierenden integrierten Schaltungen Ausschuß sind. Durch die Bereitstellung der Spannungs- Entlastungsmittels (15) können die Ausdehnung und Komprimierung der Anschlußleiter jedoch leicht aufgenommen werden. Außerdem hält das Verriegelungsmittel (16) den Leiterrahmen (10) fest an dem gegossenen Epoxidharz und verhindert damit vollständig eine Ablösung der Anschlußleiter durch Ausdehnung oder Zusammenziehung des metallischen Leiterrahmens oder während der Verarbeitung des MLPs.
Obgleich in der obigen detaillierten Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile offenbart worden sind, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern nur durch den Geist und den Umfang des anliegenden Anspruchs.

Claims

1. Spannungsfreier Leiterrahmen (1), umfassend:
einen Leiterrahmen (10) mit mehreren integrierten Schaltungen (11), wobei jeder der mehreren integrierten Schaltungen eine Chipkontaktstelle (12) und mehrere Anschlußleiter (13) aufweist; und
eine Randfläche (14), die den Leiterrahmen (10) umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Randfläche (14) mit mehreren Spannungs- Entlastungsmitteln (15) ausgerüstet ist.

2. Spannungsfreier Leiterrahmen (1), umfassend:
einen Leiterrahmen (10) mit mehreren integrierten Schaltungen (11), wobei jede der mehreren integrierten Schaltungen eine Chipkontaktstelle (12) und mehrere Anschlußleiter (13) aufweist; und
eine Randfläche (14), die den Leiterrahmen (10) umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Randfläche (14) mit mehreren Verriegelungsmitteln (16) ausgerüstet ist.

3. Spannungsfreier Leiterrahmen (1) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Spannungs-Entlastungsmittel (12) Löcher und Einschnitte sind.

4. Spannungsfreier Leiterrahmen (2) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher und Einschnitte in mehreren Reihen angeordnet sind.

5. Spannungsfreier Leiterrahmen (3) nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel (16) mehrere Einschnitte sind.

6. Spannungsfreier Leiterrahmen (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher oder Einschnitte Seite an Seite in gleichen Intervallen angeordnet sind.