DE102013020973A1 - Ein QFN mit benetzbarer Flanke - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines QFN mit benetzbarer Flanke werden beschrieben. In einer Ausführungsform kommt ein Anschlussrahmen zum Einsatz, welcher Dammsteg-Bereiche reduzierter Dicke umfasst, die sich über eine Kante einer Spaltbreite hinaus erstrecken, und die QFN werden durch filmgestützte Formung mit einem geformten Formhohlraum ausgebildet, welcher erhabene Abschnitte, die in Form und Position des einen oder der mehreren Bereiche reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen, umfasst. Der vorgeformte Formhohlraum verhindert, dass die Formmasse die Vertiefungen unterhalb der Bereiche reduzierter Dicke des Anschlussrahmens auffüllt und sobald sie vereinzelt sind, hat jedes QFN eine Kantenstruktur, die eine kleine Stufe umfasst und in welche das Lötmetall an Stellen mit freigestellten, beschichteten Anschlüssen benetzend eindringen wird.

Description

  • Hintergrund
  • Quad Flat No Lead (QFN) Gehäuse verwenden einen Anschlussrahmen als Substrat, auf welchem eine oder mehrere integrierte Schaltungen (IC) angebracht und danach drahtgebondet werden, um elektrische Verbindungen aus jedem IC (oder Chip) zu den Anschlüssen des Anschlussrahmens auszubilden. Der Anschlussrahmen stellt Anschlüsse bereit, welche auf ihrer Unterseite beschichtet sind, um das Anlöten an eine Leiterplatte (PCB) zu ermöglichen und elektrische Verbindungen mit dem Gehäuse bereitzustellen. Zusätzlich dazu kann der Anschlussrahmen an der Unterseite einen großen beschichteten Bereich in der Mitte des Gehäuses unter dem Chip aufweisen, um ihn an die Leiterplatte anzulöten, was mechanische Festigkeit und Wärmeleitung bietet und oft als Grundverbindung für das Gehäuse dient.
  • Anfänglich werden die Anschlussrahmen für viele Gehäuse durch ein zusätzliches Stück eines Anschlussrahmens, welches als ”Dammsteg” oder als ”Verbindungssteg” bekannt ist, verbunden. Die resultierende Matrix aus einzelnen QFN-Gehäusen bildet einen Streifen aus, welcher die gleichzeitige oder die sequenzielle Verarbeitung zahlreicher Gehäuse ermöglicht, ohne jedes Mal das Laden und Entladen kleiner Anschlussrahmen vom Arbeitsgerät zu erfordern. Nach Anbringen des Chips und dem Drahtbonden (und/oder potentiell anderer Einhausungsprozesse wie das Anbringen eines Flip-Chips) wird die kombinierte Anordnung aus Anschlussrahmen und Chip umspritzt und 1 zeigt einen Querschnitt 100 einer beispielhaften erhaltenen Struktur. Ein Vereinzelungsprozess wie Sägen oder Stanzen wird anschließend zur Trennung der einzelnen QFNs angewandt.
  • 1 zeigt einen Querschnitt 100 durch drei baugleiche QFNs 100–103 vor dem Vereinzelungsprozess. Es versteht sich, dass, obwohl dieses Beispiel lediglich 3 QFNs zeigt, die Anordnung aus Anschlussrahmen und Chip (vor der Vereinzelung) weit mehr QFNs umfassen wird, üblicherweise in einer 2-dimensionalen Matrix (z. B. wie im zweiten Schaubild 104 gezeigt, was ein von oben betrachtetes Beispiel des Anschlussrahmenstreifens ist). Die Gesamtgröße des Streifens und somit die Anzahl der QFN-Gehäuse in der Matrix wird durch die Größe des für den Prozess des Umspritzens verwendeten Formhohlraums festgelegt. Jedes in 1 gezeigte QFN 101–103 umfasst einen auf einen Anschlussrahmen 108 befestigten Chip 106. Obwohl der Anschlussrahmen im Querschnitt betrachtet keine durchgehende Struktur zu sein scheint, versteht es sich, dass die Anschlussrahmenanordnung für alle QFNs in der 2D-Matrix vor der Vereinzelung ein einzelnes, komplex geformtes Metallstück mit dünnen Metallfingern ist, die sich zwischen den QFN-Vorrichtungen erstrecken, um die einzelnen Anschlüsse (d. h. Kontakte) für jedes QFN-Gehäuse auszubilden. Falls es sich nicht um einen vorgeklebten Anschlussrahmen handelt, wird der Anschlussrahmen in diesem Zustand an einem Klebeband angebracht, um Formaustritt zu verringern. Die gesamte Struktur wird mit Formmasse 110 umspritzt und anschließend wird die Unterseite des Anschlussrahmens vor der Vereinzelung beschichtet 112. Es ist ebenfalls möglich vorbeschichtete Anschlussrahmen (PPF) mit einer universellen Oberflächenbehandlung wie Ni/Pd zu bekommen, in welchem Fall der Beschichtungsprozess nach dem Formen nicht erforderlich ist. Während des Vereinzelungsprozesses wird Material zwischen den einzelnen QFNs entfernt und dieses entfernte, als ”Spaltbreite” bezeichnete Material wird durch die gepunkteten Linien 114 angedeutet.
  • Die untenstehenden Ausführungsformen sind nicht auf Umsetzungen, die einen beliebigen oder alle der Nachteile bekannter Verfahren zur Herstellung von QFNs lösen, beschränkt.
  • Kurzfassung
  • Diese Kurzfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl an Konzepten in vereinfachter Form einzuführen, welche weiter unten in der detaillierten Beschreibung weiter ausgeführt werden. Diese Kurzfassung dient nicht dazu, die Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstandes zu identifizieren, noch soll sie als Hilfsmittel zur Bestimmung des Umfanges des beanspruchten Erfindungsgegenstandes verwendet werden.
  • Verfahren zur Herstellung eines QFN mit benetzbarer Flanke werden beschrieben. In einer Ausführungsform wird ein Anschlussrahmen verwendet, welcher Dammsteg-Bereiche reduzierter Dicke umfasst, die sich über eine Kante einer Spaltbreite hinaus erstrecken, und die QFN werden durch filmgestützte Formung mit einem geformten Formungshohlraum ausgebildet, welcher erhabene Abschnitte, die in Form und Position einem oder mehreren Bereichen reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen, umfasst. Der vorgeformte Formhohlraum verhindert das Ausfüllen der Vertiefungen unterhalb von Bereichen reduzierter Dicke des Anschlussrahmens durch die Formmasse und sobald sie vereinzelt sind, hat jedes QFN eine Kantenstruktur, die eine kleine Stufe umfasst und in welche das Lötmetall an Stellen mit freigestellten, beschichteten Anschlüssen benetzend eindringen wird.
  • Ein erster Aspekt stellt ein Verfahren zur Ausbildung einer Vielzahl von QFN-Gehäusen bereit, wobei das Verfahren umfasst: Laden eines bestückten Anschlussrahmenstreifens in einen geformten Formhohlraum; und Umspritzen des bestückten Anschlussrahmenstreifens unter Verwendung filmgestützten Formung; wobei der Anschlussrahmen einen oder mehrere Bereiche reduzierter Dicke umfasst, welche sich über eine Kante einer Spaltbreite erstrecken und der vorgeformte Formhohlraum erhabene Abschnitte umfasst, die in Form und Position einem oder mehreren Bereichen reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen.
  • Ein zweiter Aspekt stellt eine Anordnung von Anschlussrahmen zur Verwendung in der Fertigung einer Vielzahl von QFN-Gehäusen bereit, wobei die Anordnung von Anschlussrahmen einen oder mehrere Bereiche reduzierter Dicke umfasst, welche sich über eine Kante einer Spaltbreite erstrecken.
  • Ein dritter Aspekt stellt einen geformten Formhohlraum zur Verwendung in der Fertigung einer Vielzahl von QFN-Gehäusen unter Verwendung einer Anordnung von Anschlussrahmen, welche einen oder mehrere sich über eine Kante einer Spaltbreite erstreckende Bereiche reduzierter Dicke umfassen, bereit, und wobei der vorgeformte Formhohlraum erhabene Abschnitte umfasst, die in Form und Position dem einen oder den mehreren Bereichen reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen.
  • Die bevorzugten Merkmale können in geeigneter, einem Fachmann einleuchtenden Form kombiniert werden und können mit jedem Aspekt der Erfindung kombiniert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand von Beispielen mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine einen Querschnitt durch drei baugleiche QFNs vor dem Vereinzelungsprozess und den Grundriss einer 2D-Matrix von QFNs zeigende Schemadarstellung ist;
  • 2 eine einen QFN-Querschnitt und eine Seitenansicht zeigende Schemadarstellung ist;
  • 3 das an eine Leiterplatte gelötete QFN aus 2 zeigt;
  • 4 ein eine verbesserte Herstellungsmethode eines QFN zeigendes Flussdiagramm ist;
  • 5 verschiedene schematische, die verschiedenen Stadien im Verfahren von 4 darstellende Schaubilder zeigt;
  • 6 Schemadarstellungen einer 2D-Matrix von QFNs und einen entsprechenden geformten Formhohlraum zeigt;
  • 7 das an eine Leiterplatte gelötete QFN aus 5 und eine 3D Ansicht des QFN aus 5 zeigt;
  • 8 verschiedene schematische die verschiedenen Stadien im Verfahren aus 4 darstellende Schaubilder zeigt;
  • 9 Schemadarstellungen einer 2D-Matrix von Stanz-QFNs und einen entsprechenden Formhohlraum zeigt.
  • Gemeinsame Bezugszeichen werden in den Figuren verwendet, um ähnliche Merkmale zu kennzeichnen.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend ausschließlich anhand von Beispielen beschrieben. Diese Beispiele zeigen die besten dem Anmelder derzeit bekannten Möglichkeiten, die Erfindung zu verwirklichen, wenngleich sie nicht die einzigen Möglichkeiten sind, durch die dies erreicht werden kann. Die Beschreibung legt die Funktionsweisen des Beispiels und die Schrittfolge für den Aufbau und die Inbetriebnahme des Beispiels dar. Jedoch können dieselben oder äquivalente Funktionsweisen und Abfolgen durch andere Beispiele erreicht werden.
  • Wie in 1 gezeigt, stellt die beschichtete Unterseite 112 eines QFN 101–103 eine benetzbare Oberfläche für das Lötmetall bereit, wenn die QFN auf eine Leiterplatte gelötet wird. Jedoch, wie in 2 gezeigt, legt der Vereinzelungsprozess (in dem das Material zwischen gepunkteten Linien 114 in 1 entfernt wird) den blanken, unbeschichteten Anschlussrahmen 202 (üblicherweise aus Kupfer hergestellt) an den Ecken des Gehäuses 204 frei. 2 zeigt sowohl einen Querschnitt 200 und eine Seitenansicht 201 des Gehäuses 204. Die Seitenansicht 201 zeigt die vielen einzelnen Kontakte mit dem QFN 204, wobei jeder davon durch Löten mit einer anderen Kontaktstelle auf einer Leiterplatte verbunden werden kann. Jeder dieser Kontakte ist das Ende eines Anschlusses im Anschlussrahmen für das QFN-Gehäuse. Der blanke Anschlussrahmen 202 wird oxidiert und in Folge dessen benetzt das Lötmetall diese Kanten beim Löten des Gehäuses 204 auf eine Leiterplatte nicht zuverlässig. Ein Beispiel für eine Lötnaht unter dem Gehäuse 204 wird im Querschnitt 300 in 3 gezeigt. Dieser Querschnitt zeigt einen vergrößerten Abschnitt einer Kante des Gehäuses 204, die Leiterplatte 302, den Kontakt am Gehäuse 303 und die Lötnaht 304 zwischen dem Gehäuse 204 und der Leiterplatte 302. Wie in 3 gezeigt erstreckt sich die Lötnaht 304 nicht über die Kante des Gehäuses 204 und kann daher nur schwer visuell überprüft werden. Visuelle Überprüfung kann daher nicht eingesetzt werden, um eine gute Verbindung zwischen dem Kontakt 303 und der Kontaktstelle 306 auf der Leiterplatte 302 zu überprüfen.
  • Die fehlende visuelle Überprüfungsmöglichkeit der Lötnaht 304 könnte zu Zuverlässigkeitsproblemen führen, was bei in Anwendungen eingesetzte QFNs, bei denen Zuverlässigkeit wesentlich ist, wie zum Beispiel Anwendungen im Automobilbereich, eine besondere Bedeutung haben kann. Wenn die Lötnaht 304 nicht überprüft werden kann, gibt es keine einfache und schnelle Methode, um zu überprüfen, dass sich die Lötnaht tatsächlich bis an die Kante des Gehäuses erstreckt und eine gute Verbindung zu den Kontakten des Gehäuses vorliegt. Tatsächlich kann durch visuelle Überprüfung nicht festgestellt werden, ob überhaupt eine elektrische oder physische Verbindung vorliegt. Alternativen zu visueller Überprüfung, wie Röntgen, sind für große Mengen unzweckmäßig, z. B. ist es nicht durchführbar, jedes gelötete QFN auf der Fertigungsstraße zu röntgen; jedoch kann eine visuelle Überprüfung (die automatisiert sein kann) auf diese großen Mengen angewandt werden (und kann auch zur Überprüfung anderer Aspekte des Herstellungsprozesses eingesetzt werden).
  • Eine Lösung für dieses Problem der fehlenden Möglichkeit für visuelle Überprüfung der Lötnähte wurde vorgeschlagen, bei welcher das Ätzen eines kleinen Hohlraumes in das Ende eines Kontaktes (z. B. mit der Breite von etwa einem halben Kontakt) angewandt wird und in welchen das Lötmetall benetzend eintreten kann. Jedoch bietet diese Lösung nur eine kleine benetzbare Flanke und ist auf größere Anschlussabstände (z. B. ≥ 0.5 mm) beschränkt, da kleine Anschlussabstände zu klein sind, um Platz für den Hohlraum zu haben. Zusätzlich dazu kann der Vereinzelungsprozess zu Gratbildung führen, was das Lötmetall daran hindert, in den winzigen Hohlraum benetzend einzudringen, sofern kein zusätzlicher Abgratungsvorgang durchgeführt wird.
  • Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von QFN-Gehäusen, welches filmgestütztes Formen einsetzt und ein QFN mit einer Kantenstruktur 510 bereitstellt, die sich von der in 2 und der oben beschriebenen unterscheidet, wird untenstehend beschrieben. Als Folge der durch das verbesserte Verfahren ausgebildeten Kantenstruktur kann die beim Löten des QFN an eine Leiterplatte ausgebildete Lötnaht einfach im Prozess einer visuellen Überprüfung gesehen werden. Dies ermöglicht die Überprüfung der Lötnahtqualität und QFNs, welche über keine gute Lötnaht verfügen können überarbeitet oder aussortiert werden, was zu einem Zuverlässigkeitsanstieg gelöteter QFNs führt. Darüber hinaus kann dieses Verfahren für jeden Anschlussabstand (oder Verbindungen) verwendet werden, und es gibt keinen Minimal- oder Maximalabstand für welchen das Verfahren geeignet ist.
  • Das verbesserte Verfahren zur Herstellung von QFN-Gehäusen kann mit Bezug auf das Beispielflussdiagramm in 4 und die schematischen Darstellungen in 5–7 beschrieben werden. Das Verfahren umfasst ein Laden eines bestückten Anschlussrahmenstreifens 500 auf einen Film 502 auf einem geformten Formhohlraum 504 (Block 404) und dann ein Umspritzen der Anordnung (Block 406) und dies wird untenstehend detailliert beschrieben.
  • Es versteht sich, dass der bestückte Anschlussrahmenstreifen mit einem oder mehreren IC pro QFN-Gehäuse bestückt werden kann und die elektrischen Verbindungen zwischen den IC(s) und dem Anschlussrahmen durch Drahtbonden, Löten oder anderen Verbindungstechniken ausgebildet werden können.
  • Der in diesem Verfahren verwendete Anschlussrahmen 506 umfasst eine oder mehrere Dammsteg-Bereiche 507 reduzierter Dicke in der Nähe der Spaltbreite 508. Die Spaltbreite 508 wird in 5 durch zwei gepunktete Linien angedeutet und während der Vereinzelung wird das Material zwischen diesen gepunkteten Linien entfernt. In dem in 5 gezeigten Beispiel umfasst der Anschlussrahmen 506 einen ausgedünnten Bereich 507, welcher ein wenig breiter als die Spaltbreite 508 ist (z. B. 20–50 μm breiter, obwohl dies von der Breite des Spalts und der Dicke des Anschlussrahmens abhängen kann, mit hohen Werten für breitere Spaltbreiten und dickeren Anschlussrahmen). 5 zeigt einen Querschnitt durch ein QFN und es versteht sich, dass sich der Bereich 507 um den Umfang (d. h. rund um alle vier Seiten) des QFN erstreckt und für jedes QFN in der 2D-Matrix von QFNs repliziert wird, welche wie in 6 gezeigt gemeinsam aus einem einzelnen Anschlussrahmenstreifen verarbeitet werden.
  • Die Bereiche reduzierter Dicke 507 im Anschlussrahmen 506 können auf beliebige Art ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Dicke des Anschlussrahmens in diesen Bereichen 507 durch Anätzen des Anschlussrahmens oder durch teilweises Sägen des Anschlussrahmens verringert werden; jedoch können auch andere Techniken zum Erreichen desselben Endergebnisses eines Bereichs mit reduzierter Dicke im Vergleich zum Rest (oder dem Großteil des Rests) des Anschlussrahmens verwendet werden.
  • 6 zeigt im Grundriss (d. h. von oben oder unten) einen Abschnitt 600 einer 2D-Matrix von QFNs 602, die gemeinsam (und aus einem einzigen Anschlussrahmenstreifen) verarbeitet werden. Zwischen jedem QFN befindet sich die Spaltbreite 508 (mit durchgehenden Linien dargestellt) und dieses Material wird im Vereinzelungsprozess entfernt, wodurch die einzelnen QFNs 602 entstehen. 6 zeigt auch den Bereich 507 des ausgedünnten Anschlussrahmens (angedeutet durch gepunktete Linien) zwischen jedem QFN 602. Wie aus dem Grundriss klar hervorgeht, erstrecken sich die ausgedünnten Bereiche 507 über die Spaltbreite 508 auf beiden Seiten hinaus. Es versteht sich, dass der Bereich in der Mitte der 2D-Matrix (d. h. wo sich auf beiden Seiten der Spaltbreite 508 QFN befinden) sich zwar auf beiden Seiten über die Kante der Spaltbreite 508 hinaus erstrecken muss, es aber bei den am Rand der Matrix befindlichen QFN und dort wo die Spaltbreite 508 das QFN von Materialabfall trennt es nicht notwendig ist, dass der ausgedünnte Bereich 507 sich über die Spaltbreite hinaus und in den Materialabfall hinein erstreckt.
  • In einem Beispiel kann sich der Bereich reduzierter Dicke wenigstens 20 μm über die Kanten der Spaltbreite erstrecken, wenn der Anschlussrahmen etwa 200 μm dick und die Spaltbreite etwa 100 μm breit ist. Dieser Wert von 20 μm kann auch von der Genauigkeit des Vereinzelungsprozesses abhängen, so dass wenn die Genauigkeit des Vereinzelungsprozesses ±5 μm beträgt, der Bereich reduzierter Dicke sich über die Kanten der Zielspaltbreite (d. h. für einen optimal genauen Vereinzelungsprozess) hinaus erstreckt, um sicherzustellen, dass die resultierende Kantenstruktur 510 des QFN auch erreicht wird, wenn der Vereinzelungsprozess gegenüber der beabsichtigten Position versetzt ist. In einem anderen Beispiel kann die Spaltbreite 500 μm betragen (z. B. für einen Anschlussrahmen mit wieder ungefähr 200 μm Dicke) mit einer Toleranz beim Vereinzelungsprozess von ±50 μm und in solch einem Beispiel kann sich der Bereich reduzierter Dicke um wenigstens 65 μm über die Kanten der Zielspaltbreite (von 500 μm) hinaus erstrecken.
  • Der bestückte Anschlussrahmen 500, der auf den Klebefilm 502 im geformten Formhohlraum 504 (im Block 404) platziert wird, kann ausgebildet werden (in Block 402) durch das Anbringen des Chips 512 am Anschlussrahmen 506 (Block 402a) und das anschließende Ausbilden von Drahtbonding 514 zwischen Kontaktstellen auf dem Chip 512 und Kontaktstellen 516 auf dem Anschlussrahmen 506 (Block 406b). Wie in 5 gezeigt kann der Anschlussrahmen 506 zusätzliche Bereiche 518 reduzierter Dicke zusätzlich zu dem einen oder den mehreren Bereichen 507 in der Nähe der Spaltbreite 508 umfassen. In der hier gegebenen Beschreibung betrifft jegliche Diskussion über die Ausmaße eines Bereichs reduzierter Dicke nur jene Bereiche 507 in der Nähe der Spaltbreite 508 und nicht die zusätzlichen Bereiche 518, welche einem anderen Zweck dienen. Alle Bereiche reduzierter Dicke 507, 508 können unter Verwendung desselben Verfahrens (z. B. im selben Anätzschritt) oder unter Verwendung anderer Verfahren ausgebildet werden.
  • Der vorgeformte Formhohlraum 504 ist so geformt, dass er erhabene Abschnitte hat, die dem einen oder den mehreren Bereichen 507 reduzierter Dicke des Anschlussrahmens 506 in der Nähe der Spaltbreite 508 entsprechen. Der vorgeformte Formhohlraum 504 kann alternativ dazu als gerippt beschrieben werden, insofern als dass er eine Struktur von Erhöhungen umfasst (die in vielen Beispielen nicht den in 5 gezeigten quadratischen Querschnitt aufweisen müssen), die, wie in 6 gezeigt, den Bereichen 507 reduzierter Dicke entsprechen. 6 zeigt einen Abschnitt 610 des geformten Formhohlraums 504 im Grundriss. Die erhabenen Abschnitte (oder Erhöhungen) werden als schattierte Bereiche 612 in 6 dargestellt und durch den Vergleich der beiden schematischen Darstellungen in 6 wird ersichtlich, dass die im Abschnitt 610 des geformten Formhohlraums gezeigten erhabenen Abschnitte 612 den Bereichen 507 reduzierter Dicke des Anschlussrahmens im Abschnitt 600 der 2D-Matrix der QFNs entspricht. Alternativ dazu können Formhohlraumkonstruktionen zur Erfüllung desselben Zwecks erdacht werden, beispielsweise können sich die erhabenen Bereiche 612 nur so erstrecken, dass sie alle Anschlüsse bedecken und sich nicht in die Ecke der Gehäuse erstrecken, wo sich keine Anschlüsse befinden, wie durch die erhabenen Bereiche 614 gezeigt.
  • Es versteht sich, dass die Breite der Erhöhungen der Breite der ausgedünnten Bereiche 507 nicht vollkommen entsprechen wird, da die Erhöhungen eine geringere Breite haben werden, um die Dicke des Films 502 zu ermöglichen. Die Dicke und Nachgiebigkeit des schützenden Klebefilms 502 wird gewählt, um alle lötbaren Oberflächen des Anschlussrahmens, einschließlich der ausgedünnten Bereiche 507, zu schützen, und gleichzeitig für den Anschlussrahmen und den Formhohlraum Toleranzspielraum zu ermöglichen.
  • Der Zweck der erhabenen Abschnitte auf dem geformten Formhohlraum 504 ist die Bereiche 507 reduzierter Dicke vor der Formmasse zu schützen, wenn der bestückte Anschlussrahmen 500 umspritzt wird (in Block 406). Wie im dritten Schaubild 520 in 5 gezeigt, werden, wenn der bestückte Anschlussrahmen 500 auf den Klebefilm 502 auf dem geformten Formhohlraum 504 (in Block 404) geladen wird, der Film 502 und die erhabenen Abschnitte 522 während des Laminierungsprozesses in die Vertiefungen unterhalb der ausgedünnten Bereiche 507 des Anschlussrahmens 506 gedrückt. Die erhabenen Abschnitte 522 und der Film 502 verhindern somit jegliches Eindringen der Formmasse 524 in die Vertiefungen während des Umspritzens und das Endergebnis wird im vierten Schaubild 526 in 5 gezeigt.
  • Nach dem Umspritzen (in Block 406) wird die umspritzte Anordnung aus dem Formhohlraum entfernt und der Klebefilm 502 vom Anschlussrahmen delaminiert. Die Unterseite kann beschichtet werden (Block 408), wie im fünften Schaubild 528 in 5 gezeigt, aber dieses Verfahren ist gleichermaßen auf vorbeschichtete Anschlussrahmen anwendbar, bei denen der Beschichtungsprozess (Block 408) ausgelassen wird (wie durch den gepunkteten Pfeil angedeutet). Da sich in der Vertiefung unterhalb des Bereichs 507 reduzierter Dicke des Anschlussrahmens keine Formmasse befindet, ist die Unterseite des QFN-Gehäuses in der Nähe der Spaltbreite 508 nicht flach, wie aus diesem Schaubild hervorgeht, sondern die Struktur der Anschlussrahmenunterseite 506 ist freigestellt. Der Beschichtungsprozess (Block 408) bedeckt diese Struktur mit einer dünnen Materialschicht 530 (z. B. Zinn), welches wie oben beschrieben, so ausgewählt wird, um eine benetzbare Schicht für das Lötmetall bereitzustellen. Ein Vereinzelungsprozess wie Sägen oder Stanzen kann dann verwendet werden, um die einzelnen QFN-Gehäuse 532 zu trennen (Block 410).
  • Im Gegensatz zum in 2 gezeigten QFN-Gehäuse 204 hat das durch das oben beschriebene Verfahren hergestellte QFN-Gehäuse 532 keine ebene Seitenwand, sondern stattdessen eine Kantenstruktur 510, die eine Stufe (oder Kerbe) 534 in der unteren Ecke, mit der das QFN-Gehäuse an eine Leiterplatte gelötet wird, umfasst. Diese Stufe 534 erstreckt sich über den Gesamtumfang der Unterfläche des QFN (d. h. die Fläche, die auf eine Leiterplatte gelötet wird). Diese Stufe 534 im Anschlussrahmen 506 wird dort, wo sich freigestellte Anschlüsse (oder Kontakte) befinden, durch das Beschichtungsmaterial 530 bedeckt, damit das zum Befestigen des QFN auf eine Leiterplatte verwendete Lötmetall in die beschichtete Stufe 534 im Anschluss benetzend eintritt, wie in 7 gezeigt.
  • 7 zeigt einen Querschnitt durch die Kante eines auf eine Leiterplatte 302 gelöteten QFN-Gehäuses 532. Wie aus dieser vergrößerten Ansicht klar hervorgeht, befindet sich in der unteren Ecke des Anschlusses eine mit Beschichtungsmaterial 530 bedeckte Stufe 534 und das Lötmetall 702 dringt benetzend in diese Stufe 534 ein, um eine geformte Lötnaht 704 auszubilden, welche sich über die Kante des QFN-Gehäuses 532 hinaus erstreckt und bei visueller Überprüfung gesehen werden kann. In dem in 7 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Lötnaht 704 bis zur Kante der Kontaktstelle 306 auf der Leiterplatte 302, auf welche das QFN gelötet ist.
  • 7 zeigt weiterhin eine 3D-Ansicht eines QFN-Gehäuses 532 vor dem Löten. Aus diesem Schaubild ist klar ersichtlich, dass die Stufe 534 sich den gesamten Weg rund um die Unterkante des QFN-Gehäuses 532 erstreckt; jedoch gibt es einzelne Bereiche beschichteten Materials 530, die jeder Verbindung auf dem QFN entsprechen. Beim Löten des QFN auf eine Leiterplatte bildet sich eine einzelne Lötnaht (so wie Naht 704) unter jedem Bereich beschichteten, Materials 530 und in Folge der Stufe 534 sind die Nähte so geformt, dass jede Naht visuell überprüft werden kann. Beim Überprüfen eines auf eine Leiterplatte 302 gelöteten QFN-Gehäuses 532 kann das Gehäuse möglicherweise der Überprüfung nicht standhalten, wenn eine Lötnaht nicht sichtbar ist an einer Stelle, an der eine Lötverbindung erforderlich ist/erwartet wird (d. h. wo sich eine Kontaktstelle 306 auf der Leiterplatte befindet) und kann entweder aussortiert oder zur Nachbearbeitung übermittelt werden.
  • Es versteht sich, dass obwohl 5 und die oben stehende Beschreibung ein einen einzelnen Chip umfassendes QFN betrifft, das QFN in anderen Beispielen mehr als einen Chip und/oder andere Einzelbauteile umfassen kann, welche während der Ausbildung der Anordnung aus Anschlussrahmen und Chip angebracht werden können (in Block 402).
  • Es versteht sich, dass die in 7 gezeigte Stufe 534 in Abhängigkeit von der Strukturierung des Anschlussrahmens und dem verwendeten entsprechenden Formhohlraumprofil modifiziert werden kann, beispielsweise würden die erhabenen Bereiche 614 des Hohlraums keine Stufe in der Formung an den Ecken des QFN bereitstellen.
  • Obwohl die obige Beschreibung das Platzieren des bestückten Anschlussrahmens auf einen Klebefilm auf dem geformten Formhohlraum beschreibt, kann die Anordnung von Anschlussrahmen darüber hinaus in anderen Beispielen schon vorgeklebt (z. B. durch den Hersteller) bereitgestellt werden, d. h. bereits am Klebefilm befestigt. In so einem Fall wird der Prozess des Anbringens des Chips durchgeführt, während die Anordnung von Anschlussrahmen am Klebefilm befestigt wird und im Anschluss wird die Anordnung aus Anschlussrahmen und Chip auf dem Klebefilm auf den geformten Formhohlraum platziert (in Block 404).
  • 5 und 6 zeigen einen einzelnen ausgedünnten Bereich 507 eines Anschlussrahmens (einen ausgedünnten Bereich des Dammstegs) rund um jedes QFN, was in einer Stufenstruktur 534 resultiert. Diese Struktur kann sich besonders für QFNs eignen, die durch Sägen getrennt werden (in Block 410); jedoch kann es auch für andere Vereinzelungsverfahren (z. B. Stanzen, Laserschnitt, etc.) eingesetzt werden.
  • Wo Stanzen verwendet wird (und auch bei einigen anderen Vereinzelungstechniken) kann ein vorgeformter oberer Formhohlraum verwendet werden, damit die Formmasse nicht in die Spaltbreite gelangt. Dies vereinfacht den Stanzprozess erheblich; jedoch, da sich nun keine Formmasse in der Spaltbreite befindet, ist die Gesamtstruktur (vor der Vereinzelung), wie im ersten Schaubild 802 in 8 gezeigt, zerbrechlicher als die im vierten Schaubild 528 in 5 gezeigte Alternativstruktur. Um diese Struktur widerstandsfähiger zu machen (was den Stanzvorgang verbessern kann), kann ein alternatives Anschlussrahmendesign 806 verwendet werden, wie im zweiten Schaubild 804 in 8 gezeigt.
  • Das zweite Schaubild 804 in 8 zeigt einen Querschnitt durch einen Anschlussrahmen 806, der zwei Dammsteg-Bereiche 808, 810 reduzierter Dicke in der Nähe der Spaltbreite 508 umfasst, welche durch einen Bereich 812 voller Dicke des Anschlussrahmens getrennt sind. Wie aus der Grundrissansicht 900 in 9 und aus dem Schaubild 804 hervorgeht, überspannt jeder Bereich 808, 810 reduzierter Dicke des Anschlussrahmens eine Kante der Spaltbreite 508 und es gibt einen Bereich 812 voller Dicke des Anschlussrahmens in der Mitte der Spaltbreite. Dies erhöht die Robustheit der umspritzten Struktur vor der Vereinzelung.
  • Es versteht sich, dass diese Formen von Anschlussrahmen nur als Beispiele angeführt werden und alternative Designs ebenfalls umgesetzt werden können, bei denen die Bereiche reduzierter Dicke 507, 808 und 810 sich nicht in die Dammstegkreuzungen, d. h. Gehäuseecken, erstrecken, um die Festigkeit des Anschlussrahmens zu verbessern.
  • Alle geeigneten Abmessungen der Bereiche 808, 810, die in der Struktur eines QFN (und Kantenstruktur 510), wie im letzten Schaubild von 5 gezeigt, resultiert, können verwendet werden. In einem Beispiel kann jeder Bereich 808, 810 die Kante der Spaltbreite überspannen und sich über die Spaltbreite hinaus und wenigstens 20 μm weit in das QFN hinein erstrecken. Jedoch kann diese Abmessung, wie oben beschrieben, von vielen Faktoren, wie der Dicke des Anschlussrahmens und/oder der Spaltbreite und der Genauigkeit des Vereinzelungsprozesses, abhängen. In Folge dessen kann die Abmessung signifikant größer sein (z. B. wenigstens 50 μm).
  • Wenn ein Anschlussrahmen mit zwei Bereichen 808, 810 reduzierter Dicke in der Nähe der Spaltbreite 507 verwendet wird, wird ein entsprechender vorgeformter unterer Formhohlraum 910 verwendet, welcher Rippenpaare 912, 914 anstelle von in 6 gezeigten einzelnen Rippen 612 umfasst. Diese Rippenpaare 912, 914 entsprechen den Bereichen 808, 810 reduzierter Dicke und schützen die Bereiche vor dem Eindringen von Formmasse während des Umspritzens (in Block 406). Wie oben mit Bezug auf 6 beschrieben, ist es an den Kanten der 2D-Matrix nicht notwendig, die stufige Kantenstruktur 510 im Materialabfall auszubilden und daher kann es sein, dass es am Rand des geformten Formhohlraums keine äußere Rippe gibt (z. B. am Rand der 2D-Matrix von QFN-Gehäusen).
  • Wenn zwei Bereiche 808, 810 reduzierter Dicke verwendet werden, bleibt das verwendete Verfahren unverändert (der vorgeformte Formhohlraum entspricht weiter den sich in der Nähe der Spaltbreite befindenden Bereichen reduzierter Dicke des Anschlussrahmens) und die resultierende Struktur des QFN ist die gleiche (z. B. dieselbe wie bei Gehäuse 532 in 5 und 7). Dies bedeutet, dass die Form der Lötnaht dieselbe ist, was es ebenso erlaubt, die Lötnähte zu überprüfen und zu kontrollieren.
  • Die oben beschriebenen Verfahren erfordern keine zusätzlichen Prozessschritte. Das Verfahren wird durch Verwendung einer neuen Form von Anschlussrahmen und eines entsprechenden geformten unteren Formhohlraumes verbessert.
  • Es versteht sich, dass obwohl die Schaubilder einen Anschlussrahmen und einen Formhohlraum mit scharfen, rechtwinkeligen Ecken zeigen, sie in Wirklichkeit abgerundet sein können (z. B. in Folge von Herstellungsfehlern), beispielsweise ergeben sich durch das Anätzen des Anschlussrahmens abgerundete Ecken. Abgerundete Ecken sichern eine gute Haftung am Film 502 und verringern Formaustritte (d. h. Eindringen von Formmasse) unter den Bereichen reduzierter Dicke.
  • Obwohl die Bereiche reduzierter Dicke 507, 808, 810 mit ungefähr halber Dicke des Anschlussrahmens dargestellt werden, können in anderen Beispielen die ausgedünnten Bereiche dicker (z. B. 75% der vollen Dicke) oder dünner (z. B. 30% der vollen Dicke) sein.
  • Wie oben beschrieben führt das verbesserte Verfahren zu verbesserter Überprüfung, um die Zuverlässigkeit des QFN-Gehäuses und der Komponenten, in denen sie verwendet werden, zu garantieren. Zusätzlich dazu kann das verbesserte Verfahren bei jedem beliebigen Anschlussabstand (z. B. einschließlich Anschlüsse mit einem Abstand von 0,35 mm oder weniger) verwendet werden und erfordert keine zusätzlichen Prozessschritte oder resultieren in zusätzlichen Prozesskosten oder höherer Durchlaufzeit.
  • Wie oben beschrieben sind die oben beschriebenen verbesserten Verfahren sowohl auf nichtvorbeschichtete als auch vorbeschichtete Anschlussrahmen übertragbar. Wenn die Verfahren mit vorbeschichteten Anschlussrahmen angewendet werden, wird der in 4 (Block 408) gezeigte Beschichtungsschritt ausgelassen, bezüglich nichtbeschichteter Anschlussrahmen dienen die erhabenen Abschnitte des geformten Formhohlraumes zum Schutz der ausgedünnten Bereiche des Dammstegs vor der Unterfüllung durch die Formmasse.
  • Jeder hier angeführte Bereichs- oder Vorrichtungswert kann erweitert oder geändert werden, ohne den gewünschten Effekt zu verlieren, wie für einen Fachmann offensichtlich.
  • Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Vorzüge und Nutzen eine Ausführungsform oder mehrere Ausführungsformen betreffen können. Die Ausführungsformen sind nicht beschränkt auf jene, die ein oder alle erwähnten Probleme lösen, oder jene, die einen oder alle der erwähnten Vorzüge und Nutzen aufweisen.
  • Jeder Verweis auf ”einen” Gegenstand betrifft einen oder mehrere dieser Gegenstände. Der Begriff ”umfassend” bedeutet hierin die identifizierten Verfahrensblöcke oder -elemente einzuschließen, aber dass solche Blöcke oder Elemente keine exklusive Liste umfassen und ein Verfahren oder eine Vorrichtung zusätzliche Blöcke oder Elemente beinhalten kann.
  • Der Begriff ”Teilmenge” bezieht sich hier auf eine echte Teilmenge, d. h. eine Teilmenge von Elementen, die nicht alle Elemente umfasst.
  • Die Schritte der hierin beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, oder gleichzeitig, wo angemessen. Zusätzlich dazu können einzelne Blöcke von jedem Verfahren weggelassen werden, ohne von der Idee oder dem Umfang des beschriebenen Erfindungsgegenstands abzuweichen. Aspekte eines jeden der oben beschriebenen Beispiele können mit Aspekten eines anderen beschriebenen Beispiels kombiniert werden, um weitere Beispiele zu schaffen, ohne den gewünschten Effekt zu verlieren.
  • Es versteht sich, dass die obige Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel genannt wird und dass verschiedene Modifikationen durch Fachleute vorgenommen werden können. Obwohl verschiedene Ausführungsformen mit einem bestimmten Detailgrad oder mit Bezug auf eine oder mehrere einzelne Ausführungsformen oben beschrieben wurden, könnten Fachleute zahlreiche Veränderungen an den offenbarten Ausführungsformen vornehmen, ohne von der Idee oder dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Ausbilden einer Vielzahl von QFN-Gehäusen, wobei das Verfahren umfasst: Laden eines bestückten Anschlussrahmenstreifens in einen geformten Formhohlraum; und Umspritzen des bestückten Anschlussrahmenstreifens durch filmgestützte Formung, wobei der Anschlussrahmen einen oder mehrere Bereiche mit reduzierter Dicke umfasst, welche sich über die Kante einer Spaltbreite erstrecken, und wobei der vorgeformte Formhohlraum erhabene Abschnitte umfasst, welche in Form und Position dem einen oder den mehreren Bereichen reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bestückte Anschlussrahmenstreifen an einen Klebefilm befestigt wird und wobei das Laden eines bestückten Anschlussrahmenstreifens in einen geformten Formhohlraum umfasst, den Klebefilm in Vertiefungen unter den einen oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke zu treiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erhabenen Abschnitte des geformten Formhohlraums während des Umspritzens das Ausfüllen der Vertiefungen unter den einen oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke durch die Formmasse verhindern.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Spaltbreite einem bei der Trennung von QFN-Gehäusen zwischen benachbarten QFN-Gehäusen entfernten Materialstreifen entspricht und jede Spaltbreite zwei parallele Kanten hat.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke einen jeder Spaltbreite entsprechenden Bereich reduzierter Dicke umfassen und diese sich über jede Kante der Spaltbreite hinaus erstrecken.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei jede Spaltbreite einen Sägepfad umfasst und die QFN-Gehäuse ausgelegt sind durch Sägen getrennt zu werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der eine oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke ein Paar paralleler Bereiche reduzierter Dicke umfassen, die jeder Spaltbreite entsprechen und jeder Bereich eine der Kanten der Spaltbreite überspannt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die QFN-Gehäuse ausgelegt sind, durch einen Stanzvorgang getrennt zu werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorgeformte Formhohlraum eine Vielzahl von Erhöhungen umfasst und jede Erhöhung in Form und Position einem Bereich reduzierter Dicke entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vereinzeln des umspritzten bestückten Anschlussrahmensteifens in einzelne QFN-Gehäuse.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ausbilden des bestückten Anschlussrahmenstreifens.
  12. Anordnung von Anschlussrahmen zur Verwendung in der Fertigung einer Vielzahl von QFN-Gehäusen, wobei die Anordnung von Anschlussrahmen einen oder mehrere Bereiche reduzierter Dicke umfasst, welche sich über eine Kante einer Spaltbreite erstrecken.
  13. Anordnung von Anschlussrahmen nach Anspruch 12, wobei jede Spaltbreite einem bei der Trennung von QFN-Gehäusen zwischen benachbarten QFN-Gehäusen entfernten Materialstreifen entspricht und jede Spaltbreite zwei parallele Kanten hat.
  14. Anordnung von Anschlussrahmen nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke einen jeder Spaltbreite entsprechenden Bereich reduzierter Dicke umfassen und diese sich über jede Kante der Spaltbreite hinaus erstrecken.
  15. Anordnung von Anschlussrahmen nach Anspruch 14, wobei jede Spaltbreite einen Sägepfad umfasst und die QFN-Gehäuse ausgelegt sind, durch Sägen getrennt zu werden.
  16. Anordnung von Anschlussrahmen nach Anspruch 13, wobei der eine oder die mehreren Bereiche reduzierter Dicke ein Paar paralleler Bereiche reduzierter Dicke umfassen, die jeder Spaltbreite entsprechen und jeder Bereich eine der Kanten der Spaltbreite überspannt.
  17. Anordnung von Anschlussrahmen nach Anspruch 16, wobei die QFN-Gehäuse ausgelegt sind, durch einen Stanzvorgang getrennt zu werden.
  18. Vorgeformter Formhohlraum zur Verwendung in der Fertigung einer Vielzahl von QFN-Gehäusen unter Verwendung einer Anordnung von Anschlussrahmen, welche einen oder mehrere sich über eine Kante einer Spaltbreite erstreckende Bereiche reduzierter Dicke umfassen und wobei der vorgeformte Formhohlraum erhabene Abschnitte umfasst, welche in Form und Position dem einen oder den mehreren Bereichen reduzierter Dicke im Anschlussrahmen entsprechen.
  19. Vorgeformter Formhohlraum nach Anspruch 18, wobei der vorgeformte Formhohlraum eine Vielzahl von Erhöhungen umfasst und jede Erhöhung in Form und Position einem Bereich reduzierter Dicke entspricht.
  20. Vorgeformter Formhohlraum nach Anspruch 18, wobei jede Spaltbreite einem bei der Trennung von QFN-Gehäusen zwischen benachbarten QFN-Gehäusen entfernten Materialstreifen entspricht und jede Spaltbreite zwei parallele Kanten hat und jeder des einen oder der mehreren Bereiche reduzierter Dicke sich über wenigstens eine Kante der Spaltbreite erstreckt.
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