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Die Erfindung betrifft allgemein Leadframes und Halbleiterchipgehäuse, die einen Leadframe umfassen. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung eines Leadframe. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Leadframe, der ein Diepad und Anschlussfinger umfasst.
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Ein Leadframe ermöglicht es, elektrische Verbindungen zwischen einem Halbleiterchip und dem Äußeren eines Gehäuses zu gewährleisten, das den Halbleiterchip oder den Die aufweist. Ein Leadframe umfasst im Allgemeinen ein Diepad und eine Mehrzahl von Anschlussfingern.
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Ein Halbleiterdie oder -chip ist auf dem Diepad befestigt und es sind elektrische Verbindungen zwischen Kontaktstellen auf dem Die und Innenabschnitten der Anschlussfinger bereitgestellt, zum Beispiel durch Bonddrähte. Nach der elektrischen Verbindung kann ein Gehäuse ausgebildet werden, beispielsweise durch Formen eines Gehäuses in einem Formprozess (oder Vergussprozess, engl. molding). Das Gehäuse kapselt den Die ein. Ein Außenabschnitt der Anschlussfinger erstreckt sich vom Gehäuse weg. Der Außenabschnitt des Anschlussfingers umfasst einen Befestigungsabschnitt, der an eine externe Schaltung, beispielsweise eine Platine (oder ein PCB), gelötet sein kann.
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Der Befestigungsabschnitt eines Anschlussfingers sollte eine sichere Lötverbindung zwischen dem Halbleiterchipgehäuse (oder Halbleiterpackage) und der externen Schaltung ermöglichen, die mehrfachen Temperaturzyklen standhält.
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Aufgrund von Unterschieden zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchipgehäuses und dem der externen Schaltung, mit der das Halbleiterchipgehäuse verlötet ist, können in der Lötverbindung Risse entstehen, die zu einer Erhöhung des Widerstands oder sogar zu einer elektrischen Unterbrechung zwischen dem Halbleiterchipgehäuse und der externen Schaltung führen können.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Leadframe umfasst der Leadframe ein Diepad, das ausgelegt ist, um einen Die und einen Anschlussfinger aufzunehmen. Der Anschlussfinger umfasst einen Innenabschnitt, der ausgelegt ist, um mit Kontaktstellen des Die elektrisch verbunden zu sein, und einen Außenabschnitt, der einen Befestigungsabschnitt an einem vom Innenabschnitt abgewandten Ende des Anschlussfingers umfasst. Der Befestigungsabschnitt ist ausgelegt, um an eine externe Lötfläche gelötet zu sein. Der Befestigungsabschnitt umfasst eine erste Breite, eine Länge und eine Dicke. Eine Öffnung erstreckt sich durch die Dicke des Befestigungsabschnitts hindurch.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Leadframe umfasst das Verfahren: Bereitstellen eines Diepad, das ausgelegt ist, um einen Die aufzunehmen; Bereitstellen eines Anschlussfingers, wobei der Anschlussfinger umfasst: einen Innenabschnitt, der ausgelegt ist, um mit Kontaktstellen des Die elektrisch verbunden zu sein; und einen Außenabschnitt, umfassend einen Befestigungsabschnitt an einem vom Innenabschnitt abgewandten Ende des Anschlussfingers, wobei der Befestigungsabschnitt ausgelegt ist, um an eine externe Lötfläche gelötet zu sein, wobei der Befestigungsabschnitt eine Breite, eine Länge und eine Dicke umfasst; und das Bereitstellen einer Öffnung, die sich durch die Dicke des Befestigungsabschnitts hindurch erstreckt.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Halbleiterchipgehäuses umfasst das Halbleiterchipgehäuse einen Leadframe. Der Leadframe umfasst ein Diepad, das ausgelegt ist, um einen Die aufzunehmen, und einen Anschlussfinger. Der Anschlussfinger umfasst einen Innenabschnitt, der ausgelegt ist, um mit Kontaktstellen des Die elektrisch verbunden zu sein, und einen Außenabschnitt, umfassend einen Befestigungsabschnitt an einem vom Innenabschnitt abgewandten Ende des Anschlussfingers. Der Befestigungsabschnitt ist so ausgelegt, um an eine externe Lötfläche gelötet zu sein. Der Befestigungsabschnitt umfasst eine erste Breite, eine Länge und eine Dicke. Eine Öffnung erstreckt sich durch die Dicke des Befestigungsabschnitts hindurch. Das Halbleitergehäuse umfasst ferner einen Die, der auf dem Diepad befestigt und mit dem Innenabschnitt des Anschlussfingers elektrisch verbunden ist, und ein Gehäuse, das den Die und den Innenabschnitt des Anschlussfingers einkapselt.
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Der Fachmann wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei der Ansicht der beigefügten Zeichnungen zusätzliche Funktionen und Vorteile erkennen.
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Die beigefügten Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung der Ausführungsformen und sind Teil dieser Beschreibung bzw. in dieser aufgenommen. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen und dienen neben der Beschreibung dazu, Grundsätze der Ausführungsformen zu erklären. Weitere Ausführungsformen und viele der vorgesehenen Vorteile von Ausführungsformen sind leicht nachzuvollziehen, da sie mit Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung gut zu verstehen sind.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Leadframe gemäß einer ersten Ausführungsform.
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2 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Leadframe gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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3 ist eine schematische Darstellung eines Details von 2.
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4 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Halbleiterchipgehäuses gemäß einer dritten Ausführungsform.
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5 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Befestigungsabschnitts eines Anschlussfingers gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform.
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6 ist eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Befestigungsabschnitts eines Anschlussfingers gemäß einer vierten Ausführungsform.
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7 ist eine schematische Darstellung eines Simulationsergebnisses für eine Normalkraft, die auf einen Befestigungsabschnitt entlang eines Anschlussfingers gemäß dem Stand der Technik wirkt und entlang eines Anschlussfingers gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform.
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Nachstehend werden Ausführungsformen in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei im Allgemeinen die gleichen Bezugszeichen durchgehend für die gleichen Elemente verwendet werden. In der folgenden Beschreibung werden zur besseren Erklärung zahlreiche spezielle Details ausgeführt, um ein umfassendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten von Ausführungsformen zu ermöglichen. Für den Fachmann wird jedoch offensichtlich sein, dass einer oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Ausmaß solcher speziellen Details gehandhabt werden können. Die folgende Beschreibung ist daher nicht als Einschränkung zu verstehen, und das Konzept ist von den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Die verschiedenen zusammengefassten Aspekte können auf verschiedene Weise umgesetzt werden. Die folgende Beschreibung veranschaulicht verschiedene Kombinationen und Auslegungen, in denen die Aspekte umgesetzt werden können. Es ist selbstverständlich, dass die beschriebenen Aspekte und/oder Ausführungsformen reinen Beispielcharakter haben und dass weitere Aspekte und/oder Ausführungsformen verwendet und strukturelle sowie funktionale Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus kann, wenn eine besondere Funktion oder ein besonderer Aspekt einer Ausführungsform in Bezug auf nur eine von verschiedenen Umsetzungen offenbart werden, dieses Merkmal oder dieser Aspekt mit einer/einem oder mehreren Merkmalen oder Aspekten der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wenn dies gewünscht und von Vorteil für irgendeine oder eine bestimmte Anwendung ist. Außerdem sind Begriffe wie „beinhalten“, „aufweisen“, „mit“ oder andere Varianten davon, wenn diese entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, als einschließend, ähnlich wie der Begriff „umfassen“, zu verstehen. Ebenso bezieht sich der Begriff „beispielhaft“ ausschließlich auf ein Beispiel und nicht auf die beste oder optimale Lösung.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Leadframe 100. Der Leadframe 100 umfasst ein Diepad 102 und sechs Anschlussfinger (engl. lead finger) 104. Das Diepad 102 und der Anschlussfinger 104 sind von einem Außenstützrahmen 106 umgeben, mit dem die Anschlussfinger 104 verbunden sind. Stützstege 108 verbinden die Anschlussfinger 104 zusätzlich miteinander und sind mit dem Außenstützrahmen 106 verbunden. Stützstege 110 des Diepad verbinden das Diepad 102 mit dem Außenstützrahmen 106.
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Die Stützstege 108 und 110 sowie der Außenstützrahmen 106 halten das Diepad 102 und die Anschlussfinger 104 während der Herstellung zusammen. Sie werden am Ende und teilweise während des Herstellungsprozesses entfernt, um ein freistehendes Diepad 102 und separate Anschlussfinger 104 zu schaffen.
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In der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist das Diepad 102 eine rechteckige Form auf und ist etwa in der Mitte des Außenstützrahmens 106 angeordnet. Die Anschlussfinger 104 sind in zwei Reihen entlang den längeren Seiten des Diepad 102 angeordnet. Eine Zweireihenanordnung wird zum Beispiel in Gehäusen (engl. package) von integrierten Schaltungen mit kleinem Grundriss (SOIC) und in Gehäusen mit kleinem Grundriss (SOP) verwendet, die Anschlüsse aufweisen, die von zwei Seiten des Gehäuses abstehen. Zwar zeigt die 1 nur sechs Anschlussfinger 104, eine andere Anzahl an Anschlussfingern ist jedoch möglich, zum Beispiel 8, 10, 14 oder mehr oder weniger Anschlüsse. Eine mögliche Anordnung in vier Reihen entlang der vier Seiten eines Rechtecks oder spezieller entlang eines Quadrats wird zum Beispiel bei Quad-Flat-Gehäusen verwendet.
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Ein Rechteck 112, das mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist, stellt einen möglichen Grundriss eines in einem späteren Schritt geformten Gehäuses über einem Die (nicht in 1 gezeigt) und einen Teil des Leadframe 100 dar.
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Das Diepad 102 ist geeignet, einen Die (oder einen Halbleiterchip) aufzunehmen. Das Diepad 102 weist eine Form und Maße auf, um einen Chip (Die) darauf anzuordnen, genauer einen Chip, für den der Leadframe 100 bestimmt ist. Das Diepad 102 kann eine Form aufweisen, die für den speziellen Chip oder sogar für mehrere Chips geeignet ist, der/die auf dem Diepad 102 anzuordnen ist/sind. Das Diepad 102 ist nicht auf eine rechteckige Form eingeschränkt.
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Jeder Anschlussfinger 104 umfasst einen Innenabschnitt 104a, welcher dem Diepad 102 zugewandt ist, und einen Außenabschnitt 104b, der sich von dem Diepad 102 weg erstreckt. Wenigstens ein Teil des Außenabschnitts 104b steht vom Gehäuse ab.
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Jeder Außenabschnitt 104b umfasst einen Befestigungsabschnitt 114 am Ende des Anschlussfingers, der vom Innenabschnitt 104a abgewandt ist (oder davon weg zeigt). Jeder Befestigungsabschnitt 114 umfasst eine Öffnung 116, die sich durch den Leadframe 100 hindurch erstreckt. Die Öffnungen 116 sind Durchgangslöcher. Die Öffnungen 116 weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Öffnungen 116 etwa in der Mitte des Befestigungsabschnitts 114 angeordnet. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Öffnungen 116 in weiteren Ausführungsformen andere Formen aufweisen und außerhalb des Mittelpunkts des Befestigungsabschnitts 114 angeordnet sein können.
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Der Leadframe 100 kann durch Ätzen oder Ausstanzen aus einer Metallschicht ausgebildet werden. Ein geeignetes Metall für den Leadframe 100 ist Kupfer, doch können auch andere Materialien und sogar nicht metallische Materialien verwendet werden. Eine geeignete Kupfer-Eisen-Legierung, die verwendet werden kann, ist C194 ESH (Extra Spring Hard). Eine geeignete Kupfer-Nickel-Legierung, die verwendet werden kann, ist C7025. Alle Strukturen des Leadframe 100 können unabhängig von der Struktur, der Anzahl an Anschlussfingern, der Maße, usw. in einem Ätz- oder Stanzprozess hergestellt werden. Ein Leadframe gemäß der Erfindung erfordert daher nur eine Veränderung in der Ätzmaske oder in der Stanzform. Die Herstellungskosten des Leadframe 100 sind abgesehen davon nicht höher. Es ist allerdings auch möglich, die Öffnungen 116 in einem separaten Schritt auf einem bereits ausgestanzten oder geätzten Leadframe 100 auszubilden, etwa durch Laserschnitt.
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Ein Die ist auf dem Diepad 102 befestigt, etwa durch einen Klebstoff. Der Die kann auch an das Diepad 102 gelötet sein. Es sind weitere Befestigungsverfahren möglich, im Wesentlichen je nach Art des Die. Das Diepad 102 sollte für die verwendete Befestigung geeignet (oder dafür ausgelegt) sein. Das Diepad 102 kann von einem geeigneten Material bedeckt sein, um die Befestigung zu erleichtern oder zu ermöglichen.
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Zwischen den Kontaktstellen des Die, der auf dem Diepad 102 befestigt ist, und den Innenabschnitten 104a der Anschlussfinger 104 ist eine elektrische Verbindung bereitgestellt. Die elektrischen Verbindungen können durch Bonddrähte bereitgestellt sein. Die Innenabschnitte 104a der Anschlussfinger 104 sind angepasst, um eine gute Haftverbindung bereitzustellen. Die Innenabschnitte 104a können mit einer Abdeckung bereitgestellt sein, die für eine Bondverbindung angepasst ist.
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Der Befestigungsabschnitt 114 ist mit einer externen Lötfläche verlötet. Der Befestigungsabschnitt 114 ist daher an einen Lötprozess angepasst und kann zur besseren Lötfähigkeit beschichtet werden. Geeignete Materialien zur Verbesserung der Lötfähigkeit sind Gold, Silber, Platin, Zink, Zinn, Nikkel, Kupfer und Legierungen dieser Materialien. Eine geeignete Legierung ist beispielsweise Nickel-Palladium-Silber/Gold. Ein Beschichtungsprozess kann auf die Befestigungsabschnitte beschränkt sein oder den gesamten Leadframe umfassen. Ein Beschichtungsprozess umfasst auch die Innenwände der Öffnungen 116. Es kann dasselbe Material verwendet werden, um die Innenabschnitte 104a im Hinblick auf ein Haftverbinden und die Befestigungsabschnitte 114 zur Lötfähigkeit anzupassen. Zum Beschichten des Leadframe 100 kann eine Galvanisierung verwendet werden.
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2 zeigt einen Teil eines Leadframe 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Leadframe 200 ist für ein Quad-Flat-Gehäuse vorgesehen. Anschlussfinger 204 sind in vier Reihen entlang vier Seiten eines Diepad (nicht gezeigt) angeordnet. Befestigungsabschnitte 214 am Ende des Außenabschnitts der Anschlussfinger 204 umfassen Durchgangsöffnungen 216, d.h. Öffnungen, die sich durch eine Dicke des Anschlussfingers 204 hindurch oder genauer durch eine Dicke der Befestigungsabschnitte 214 hindurch erstrecken. Die Durchgangsöffnungen 216 können sich von einer oberen Fläche der Anschlussfinger 204 bis zu einer unteren Fläche der Anschlussfinger 204 oder genauer von einer oberen Fläche der Befestigungsabschnitte 214 bis zu einer unteren Fläche der Befestigungsabschnitte 214 erstrecken. Die Anschlussfinger 204 sind durch Stützstege 208 aneinander befestigt. Die Anschlussfinger 204 sind auf einem umgebenden Stützrahmen 206 befestigt. Die Stützstege 208 und der Stützrahmen 206 sorgen für Stabilität während der Verarbeitung und werden danach beabstandet. Eine gestrichelte Linie 212 deutet einen möglichen Grundriss eines Gehäuses an.
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3 zeigt ein Detail A von 2. 3 zeigt zwei Außenabschnitte 204b von zwei Anschlussfingern 204. Die zwei Befestigungsabschnitte 214 umfassen jeweils eine Öffnung 216 durch die Dicke des Befestigungsabschnitts 214 hindurch. In der in 2 und 3 gezeigten zweiten Ausführungsform weist ein Befestigungsabschnitt 214 eines Anschlussfingers 204 eine Breite w1 auf. Eine Öffnung 216 weist eine Breite w2 auf und ist in einem Abstand d von einem Endrand 218 des Anschlussfingers 204 beabstandet. Der Endrand 218 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, während der Anschlussfinger 204 nach wie vor auf dem umgebenden Stützrahmen 206 angebracht ist.
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Die Breite w1 des Befestigungsabschnitts 214 kann 0,2 mm mit einer Toleranz von etwa +/– 0,025 mm und die Breite w2 der Öffnung 216 kann 0,1 mm betragen. Somit entspricht die Breite w2 etwa der Hälfte der Breite w1. Die Breite w2 kann auch kleiner als 0,1 mm sein. Die Breite w2 kann z.B. 0,09 mm, 0,08 mm oder 0,075 mm betragen. Der restliche Stegteil des Befestigungsabschnitts 214 beträgt auf beiden Seiten der Öffnung 216 0,05 mm, wenn die Breite w2 0,1 mm beträgt. Die Öffnung 216 kann eine Länge l2 von 0,25 mm aufweisen. Die Länge l2 kann zwischen 0,1 mm und 0,5 mm betragen. Der Abstand d zum Endrand 218 kann 0,15 mm betragen. Vorzugsweise ist die Öffnung 216 wenigstens von einem restlichen Stegteil von 0,05 mm des Befestigungsabschnitts 214 umgeben, damit alle Anschlussfingerränder eine Stabilität des Befestigungsabschnitts 214 gewährleisten. Die Dicke t des Befestigungsabschnitts 214 kann 0,1 mm betragen, genauer kann die Dicke t 6 mils, d.h. 0,006 Zoll, d.h. 0,15 mm oder 5 mils, d.h. 0,005 Zoll, d.h. 0,125 mm betragen, wenn gewöhnliche Anschlussdikken verwendet werden. Die Dicke t kann zwischen 0,06 mm und 0,2 mm betragen. Die Beschichtungsdicke kann zwischen 0,008 und 0,010 mm betragen.
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4 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines Halbleiterchipgehäuses 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Halbleiterchipgehäuse 300 umfasst ein Diepad 302, einen Anschlussfinger 304, einen Die 320 und ein Gehäuse 322. Das Diepad 302 umfasst eine Schicht 324, die ein Befestigen des Die 320 auf dem Diepad 302 verbessert. Der Die 320 ist auf dem Diepad 302 befestigt. Das Gehäuse 322 weist eine obere Fläche 322a oberhalb des Die 320 und eine untere Fläche 322b unterhalb des Diepad 302 auf. Das Halbleiterchipgehäuse 300 ist beispielsweise auf einer Platine (oder PCB) 328 befestigt und die untere Fläche 322b liegt gegenüber der Platine 328.
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Der Anschlussfinger 304 umfasst einen Innenabschnitt 304a und einen Außenabschnitt 304b. Der Innenabschnitt 304a ist innerhalb des Gehäuses 322 angeordnet, d.h. vom Gehäuse 322 eingekapselt. Der Innenabschnitt 304a ist angepasst, um eine gute Haftverbindung bereitzustellen. Ein Bonddraht 326 ist an eine Kontaktstelle (nicht gezeigt) des Die 320 und den Innenabschnitt 304a des Anschlussfingers 304 gebondet. Der Bonddraht 326 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Die 320 und dem Anschlussfinger 304 bereit. Wenn der Die 320 auf dem Diepad 302 befestigt und mit dem Innenabschnitt 304a elektrisch verbunden ist, wird das Gehäuse 322 ausgebildet. Das Gehäuse 322 kapselt den Die 320, den Bonddraht 326 und den Innenabschnitt 304a ein, um sie gegen Außeneinwirkung zu schützen. Das Gehäuse 322 kann in einem Formprozess (oder Vergussprozess, engl. molding) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden.
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Der Außenabschnitt 304b des Anschlussfingers 304 ist gebogen, um einen so genannten Knickflügelanschluss (engl. gull-wing lead) auszubilden, d.h. der Außenabschnitt 304b steht geradewegs vom Gehäuse 322 ab und ist dann zu einer Krümmung, die einen Winkel von ungefähr 90° bis 135° beschreibt, hin zur unteren Fläche 322b des Gehäuses 322 verbogen. Das Ende des Anschlussfingers 304 ist zu einer zweiten Krümmung verbogen, um vom Gehäuse 322 abgewandt zu sein (oder davon weg zu zeigen) und annähernd parallel zum Innenabschnitt 304a und zum Diepad 302 zu sein.
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Der Außenabschnitt 304b umfasst einen Befestigungsabschnitt 314 am Ende des Anschlussfingers 304, der vom Innenabschnitt 304a abgewandt ist. Der Befestigungsabschnitt 314 umfasst eine Öffnung 316, die sich durch eine Dicke t des Befestigungsabschnitts 314 hindurch erstreckt. Der Außenabschnitt 304b und genauer der Befestigungsabschnitt 314 und die Öffnung 316 sind mit einer Lötbarkeitsverbesserungsschicht 330 bedeckt oder überzogen. Sämtliche Abmessungen des Befestigungsabschnitts 314 und der Öffnung 316 können die gleichen sein wie im Zusammenhang mit der oben besprochenen zweiten Ausführungsform. Auch können alle zuvor ausgeführten Materialien in der dritten Ausführungsform verwendet werden.
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Die Platine 328 umfasst eine externe Schaltung, mit der das Halbleiterchipgehäuse 300 zu verbinden ist. Genauer umfasst die Platine 328 eine Lötfläche 332, auf die der Befestigungsabschnitt 314 mit einem Lötmittel 334 gelötet wird. Das Löten kann durch irgendein bekanntes Lötverfahren erfolgen, das für ein oberflächenmontiertes Bauteil geeignet ist. Mögliche Lötverfahren umfassen ein Fließlötverfahren (engl. reflow solder process). In einem Fließlötverfahren wird eine Lötpaste, an welcher der Befestigungsabschnitt 314 haftet, auf die Lötfläche 332 aufgebracht. In einem anschließenden Wärmeprozess schmilzt das Lötmittel, um eine Lötverbindung auszubilden. Während die Lötpaste flüssig ist, benetzt sie die zu verlötenden Oberflächen des Befestigungsabschnitts 314 und der Öffnung 316. Eine Lötverbindung wird nicht nur auf der Seite des Befestigungsabschnitts 314 ausgebildet, die der externen Lötfläche 332 gegenüber liegt, sondern auch innerhalb der Öffnung 316. Dadurch wird ein „Lötstutzen“ innerhalb der Öffnung 316 ausgebildet, der für eine zusätzliche Verriegelung zwischen der Platine 328 und dem Halbleiterchipgehäuse 300 sorgt. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt 314 und der Lötfläche 332 weniger stark durch Temperaturschwankungen beeinflusst. Daher treten seltener oder sogar nur in Ausnahmefällen Risse in der Lötverbindung auf.
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5 zeigt eine perspektivische Draufsicht eines Außenabschnitts 404b eines Anschlussfingers gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform. Der Außenabschnitt 404b ist gebogen, um eine Befestigungsfläche eines Befestigungsabschnitts 414 zu erhalten, der auf eine Lötfläche einer Schaltung oberflächenmontiert werden kann. Eine Öffnung 416 ist von allen Rändern des Befestigungsabschnitts 414 beabstandet. Die Öffnung 416 erstreckt sich durch die Dicke des Befestigungsabschnitts 414 hindurch, so dass das Lötmittel von einer Lötfläche in die Öffnung 416 eintreten kann. Die Öffnung 416 ist rechteckig. Es ist jedoch jede andere Form möglich, einschließlich kreisförmig, quadratisch oder polygonal. Der Befestigungsabschnitt 414 umfasst nur eine Öffnung 416. Es kann jedoch mehr als eine Öffnung 416 bereitgestellt sein. Anzahl, Form und Maße der Öffnung(en) 416 sind nur durch einen verbleibenden Befestigungsabschnitt mit Stegteilen von wenigstens 0,05 mm zur Erhaltung der Stabilität beschränkt. Die Innenwände der Öffnung 416 weisen eine lötbare Oberfläche auf, um das Benetzen durch ein Lötmittel zu gewährleisten. Das Lötmittel tritt in die Öffnung 416 ein. Das Lötmittel kann die Hälfte der Öffnung 416 oder die gesamte Öffnung einnehmen oder sogar aus der Öffnung 416 hervorstehen, wie im Beispiel von 4 gezeigt. Der Befestigungsabschnitt 414 kann wie oben dargelegt beschichtet sein.
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Die Öffnung 416 ist als von allen Rändern beabstandet gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Öffnung 416 sich bis hin zum Endrand des Befestigungsabschnitts 414 erstrecken, der einen Schlitzbefestigungsabschnitt bereitstellt.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Außenabschnitts 504b eines Anschlussfingers gemäß einer vierten Ausführungsform. Ein Befestigungsabschnitt 514 umfasst zwei Öffnungen (oder Aussparungen oder Vertiefungen) 516a, 516b, die sich durch eine Dicke t des Befestigungsabschnitts 514 hindurch erstrecken. Die Öffnungen 516a, 516b sind nicht zu einem Rand des Befestigungsabschnitts 514 beabstandet. Eine erste Öffnung 516a umfasst einen ersten Seitenrand des Befestigungsabschnitts 514, und eine zweite Öffnung 516b umfasst einen zweiten Seitenrand des Befestigungsabschnitts 514 gegenüber dem ersten Seitenrand. Zwischen der ersten Öffnung 516a und der zweiten Öffnung 516b existiert ein verbleibender Abschnitt 536 des Befestigungsabschnitts 514. Wände, welche die erste und die zweite Öffnung 516a, 516b umgeben, weisen eine verlötbare Oberfläche auf. Beim Löten des Befestigungsabschnitts 514 auf eine Lötfläche tritt Lötmittel in beide Öffnungen 516a, 516b ein, wodurch zwei „Lötstutzen“ bereitgestellt werden.
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Die erste Öffnung 516a weist eine Breite w3 auf, gemessen vom ersten Rand bis zum verbleibenden Abschnitt. Die zweite Öffnung 516b weist eine Breite w4, gemessen vom zweiten Rand bis zum verbleibenden Abschnitt. Der Befestigungsabschnitt 514 weist eine Breite w1 auf. Breite w3 und Breite w4 können zusammen die Hälfte der Breite w1 aufweisen. Die Breite w3 und die Breite w4 können gleich groß sein. Die Öffnungen 516a und 516b weisen eine Länge l2 auf.
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In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt w1 0,2 mm und w3 und w4 betragen jeweils 0,05 mm. Der verbleibende Abschnitt 536 weist daher eine Breite von 0,1 mm auf. Die Länge l2 kann daher 0,25 mm bei einer Länge l1 des Befestigungsabschnitts 514 von 0,6 mm betragen. In weiteren Ausführungsformen können die Breite w3 and die Breite w4 sich voneinander unterscheiden. Die Öffnungen 516a und 516b können auch eine unterschiedliche Länge aufweisen. Sie können versetzt angeordnet, d.h. nicht direkt einander gegenüber liegend angeordnet sein. In einer Ausführungsform können für einen Befestigungsabschnitt zwei Öffnungen bereitgestellt sein, genauer gesagt kann eine Öffnung mit einem Rand mit einer Öffnung kombiniert sein, die von allen Rändern beabstandet ist, wie Öffnung 416 in 5. Es ist klar, dass für andere Breiten und Längen des Befestigungsabschnitts die Maße der Öffnung(en) abweichen können.
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Simulationsergebnisse bestätigen, dass eine Öffnung durch den Befestigungsabschnitt eines Anschlussfingers hindurch, wie oben dargelegt, die Stärke der auf die Lötverbindung einwirkenden Normalkraft reduziert. Die Öffnung wird im Zuge eines Oberflächenmontage-Lötprozesses zumindest teilweise mit einem Lötmittel gefüllt. Die Simulationsergebnisse sind in 7 zu sehen. Ein Diagramm zeigt eine Linie 700 und eine Linie 710. Die Line 700 stellt die Stärke der auf einen Anschlussfinger ohne Öffnung wirkenden Normalkräfte durch die Dicke des Befestigungsabschnitts des Anschlussfingers hindurch dar. Die Line 710 stellt die Stärke der auf einen Anschlussfinger gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform wirkenden Normalkraft dar. Eine Vertikalachse 720 zeigt die Stärke in beliebigen Einheiten, die MPa sein können.
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In 7 ist ein schematisch angedeuteter Anschlussfinger 604 in einer Krümmung 605 und einer Krümmung 606 zu einem Knickflügelanschluss verbogen. Die Krümmung 605 nahe dem Befestigungsabschnitt des Anschlussfingers 604 wird auch als „Ferse“ des Anschlusses bezeichnet. In einer Simulation wird ein Befestigungsabschnitt auf eine Lötfläche 632 auf eine Platine 628 gelötet. Der Anschlussfinger 604 soll beide Anschlussfinger der Simulation darstellen, d.h. einen nach dem Stand der Technik und einen mit einem Durchgangsloch gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform. Eine simulierte Kraft 600 wirkt auf den Innenabschnitt des Anschlussfingers 604 nahe dem Gehäuse (nicht gezeigt) parallel zur Platine 628. Die Kraft 600 stellt reale Kräfte dar, die z.B. während Temperaturschwankungen, aber auch aufgrund von Schwingungen oder sonstigen Umständen auf die Anschlüsse wirken. Die Kraft 600 bedingt eine Normalkraft 705, d.h. eine Kraft, die senkrecht auf die Platine 628 auf den Anschlussfinger 604 wirkt.
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Die Normalkraft 705 variiert entlang der Länge des Anschlussfingers 604. Diese Veränderung über den Anschlussfinger 604 ist durch die Linien 700 und 710 dargestellt. Die Werte auf der Vertikalachse 720 sind als MPa, ausgehend von einer Normalkraft 600 von 1 MPa, zu betrachten.
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Ein Vergleich zwischen der Linie 700 und der Linie 710 ergibt deutlich, dass die Normalkraft, die auf den Anschlussfinger 604 zwischen den zwei Krümmungen 605 und 606, d.h. nahe der Ferse, wirkt, bei einem Anschlussfinger gemäß der Offenbarung deutlich geringer ist. In einer Simulation wurde sie von 44,0 MPa bei einem herkömmlichen Anschlussfinger auf 19,3 MPa bei einem Anschlussfinger nach einer der ersten bis dritten Ausführungsform reduziert. Bei einem Anschlussfinger gemäß der vierten Ausführungsform verringerte sich die Normalkraft immerhin auf 21,1 MPa. Aufgrund der verschiedenen Gestaltung wirkt die Kraft unter verschiedenen Winkeln.
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Darüber hinaus können Vorrichtungen gemäß der Offenbarung Temperaturzyklen mit weitaus weniger Rissen in den Lötverbindungen standhalten. Falls Risse entstehen, sind diese weniger stark ausgeprägt, d.h. kürzer als Risse, die bei herkömmlichen Anschlüssen im Laufe von Temperaturzyklen entstehen.
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Die Erfindung wurde zwar in Bezug auf eine oder mehrere Umsetzungen veranschaulicht und beschrieben, doch können Veränderungen und/oder Anpassungen der veranschaulichten Beispiele vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und vom Konzept der beigefügten Ansprüche abzuweichen. Besonders im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, die von den beschriebenen Strukturen ausgeübt werden, entsprechen die zur Beschreibung solcher Strukturen verwendeten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel”), sofern nicht anders bestimmt, jeder Struktur, welche die spezifizierten Funktionen der beschriebenen Struktur ausübt (die z.B. äquivalent ist), selbst wenn sie mit der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Umsetzungen der Erfindung ausübt, strukturell nicht äquivalent ist.
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Vor dem Hintergrund der genannten Bandbreite von Variationen und Anwendungen wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung weder durch die Beschreibung noch durch die beigefügten Zeichnungen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist ausschließlich durch die folgenden Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente beschränkt.
