DE102015107018A1

DE102015107018A1 - Bauelementverpackungskonfiguration und Verfahren zum Ausgleichen von unausgeglichenem Harzfluss in Formhohlräumen

Info

Publication number: DE102015107018A1
Application number: DE102015107018.9A
Authority: DE
Inventors: Carlo Marbella; Ramasubramanian Natarajan; Ching Yun Tye
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: US20150336314A1; US9387613B2; DE102015107018B4

Abstract

Eine Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung enthält ein Formgehäuse mit einem inneren Hohlraum, der eine Ober-, Boden- und erste und zweite Endseite aufweist. Ein Tor zum Überführen von verflüssigtem Formmaterial verläuft zur ersten Endseite. Ein Leadframe mit einer oberen Oberfläche, einer Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche und einem Formflussmodifizierer bildet einen ersten Hohlraumabschnitt zwischen der oberen Oberfläche und der Oberseite und einen zweiten Hohlraumabschnitt zwischen der Rückfläche und der Bodenseite aus. Eine Topologie des Leadframes bewirkt, dass verflüssigtes Formmaterial den ersten und zweiten Hohlraumabschnitt auf verschiedenen Raten füllt. Der Formflussmodifizierer verläuft vom Leadframe weg, um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate auszugleichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Bauelementverpackung und insbesondere Bauelemente und Verfahren zum Ausgleichen einer Differenz bei Fließgeschwindigkeiten von verflüssigtem Harzmaterial innerhalb von verschiedenen Abschnitten eines Formhohlraums.
HINTERGRUND
Bauelemente mit integrierten Schaltungen, wie etwa Halbleiterchips, werden gewöhnlich mit einem Leadframe und einer Einkapselungsstoffstruktur verpackt (engl. packaged). Bei dieser Verpackungsanordnung werden ein oder mehr Halbleiterchips auf den Leadframe aufgebracht und elektrisch mit dem Leadframe verbunden. Die Einkapselungsstoffstruktur bedeckt den Leadframe, den Halbleiterchip und die elektrischen Verbindungen. Der Leadframe enthält externe elektrische Anschlüsse, die es ermöglichen, dass der Halbleiterchip beispielsweise elektrisch mit einer Leiterplatte verbunden wird. Daher sieht die Verpackungsanordnung eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und anderen Bauelementen vor, während sie gleichzeitig den Halbleiterchip und die elektrischen Verbindungen vor schädigenden Umgebungsbedingungen schützt, wie etwa Feuchtigkeit, Temperatur, Fremdstoffen usw. Einkapselungsstoffstrukturen für Halbleiterverpackungen können durch verschiedene Prozesse ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Einkapselungsstoffstruktur durch einen Transferformprozess (engl. transfer molding) ausgebildet werden. Bei einem Transferformprozess wird die Einkapselungsstoffstruktur durch ein verflüssigtes Einkapselungsmaterial ausgebildet, wie etwa warmausgehärtetes Harz oder ein Epoxid. Gemäß dieser Prozedur wird das verflüssigte Einkapselungsmaterial in einem Hohlraum geformt, der das Bauelement und den Leadframe umgibt. Das verflüssigte Einkapselungsmaterial wird dann zu einem festen Zustand gehärtet, und die Hohlraumstruktur wird entfernt.
Eine Schwierigkeit beim Ausbilden einer Verpackungsanordnung unter Nutzung des oben beschriebenen Prozesses beinhaltet die Berücksichtigung der Fließgeschwindigkeit von verflüssigtem Formmaterial. Idealerweise sollte der Prozess dazu imstande sein, verschiedene Abschnitte des Hohlraums einheitlich zu füllen, sodass verflüssigtes Einkapselungsmaterial das Ende der Hohlraumabschnitte erreicht und eingeschlossene Luft oder Gas durch Luftlöcher im Hohlraum ausstößt. Dies kann jedoch schwierig oder unmöglich sein, wenn sich das verflüssigte Einkapselungsmaterial aufgrund nicht einheitlicher geometrischer Strukturen mit unterschiedlicher Geschwindigkeiten innerhalb verschiedener Abschnitte des Hohlraums bewegt. Wenn das verflüssigte Einkapselungsmaterial einen Hohlraumabschnitt vor einem anderen füllt, können sich Flussfronten weg von den Luftlöchern vereinigen, wodurch Luft oder Gas eingeschlossen und Blasenbildung verursacht werden kann. Zudem können unausgeglichene Fließgeschwindigkeiten von verflüssigtem Einkapselungsmaterial zu fehlerhaften oder unvollständigen Einkapselungsstoffstrukturen führen. Infolgedessen ist das Verpackungsmaterial weniger wirksam oder unwirksam beim Schützen des Halbleiterchips und der elektrischen Verbindungen vor schädigenden Umgebungsbedingungen, kann delaminierungsanfälliger sein und kann ausgesondert werden müssen.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung offenbart. Die Anordnung enthält ein Formgehäuse mit einem inneren Hohlraum. Der Hohlraum weist eine Oberseite, die von einer Bodenseite beabstandet ist, und erste und zweite Endseiten auf, die zwischen der Ober- und Bodenseite verlaufen. Das Formgehäuse enthält ferner ein Tor zum Überführen von verflüssigtem Formmaterial in den Hohlraum. Das Tor ist im Formgehäuse angeordnet und verläuft zur ersten Endseite des Hohlraums. Die Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung enthält ferner einen Leadframe mit einer oberen Oberfläche, einer Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche und einem Formflussmodifizierer. Der Leadframe ist derart im inneren Hohlraum positioniert, dass ein erster Hohlraumabschnitt zwischen der oberen Oberfläche und der Oberseite und ein zweiter Hohlraumabschnitt zwischen der Rückfläche und der Bodenseite ausgebildet sind. Eine Topologie des Leadframes ist derart, dass das verflüssigte Formmaterial den ersten Hohlraumabschnitt bei einer ersten Rate füllt und den zweiten Hohlraumabschnitt bei einer zweiten Rate füllt, die von der ersten Rate abweicht. Der Formflussmodifizierer verläuft vom Leadframe weg, um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate auszugleichen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine Halbleiterbauelementanordnung offenbart. Die Halbleiterbauelementanordnung enthält einen Leadframe mit einer oberen Oberfläche und einer Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche. Ein Halbleiterchip ist auf der oberen Oberfläche aufgebracht, und elektrische Leiter sind zwischen leitfähigen Anschlüssen des Halbleiterchips und der oberen Oberfläche angeordnet. Ein verfestigtes Formmaterial grenzt an den Leadframe und den Halbleiterchip an, um den Halbleiterchip und die elektrischen Leiter einzukapseln. Ein Formflussmodifizierer verläuft weg von der Rückfläche des Leadframes. Der Formflussmodifizierer ist zum Ausgleichen der Differenz zwischen einer ersten Rate von verflüssigtem Formmaterial, das über die obere Oberfläche fließt, und einer zweiten Rate von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche fließt, konfiguriert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips offenbart. Das Verfahren enthält das Anordnen eines Leadframes in einem inneren Hohlraum eines Formgehäuses. Der Leadframe enthält eine obere Oberfläche, eine Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche und einen Formflussmodifizierer. Der innere Hohlraum enthält eine Oberseite, die von einer Bodenseite beabstandet ist, und erste und zweite Endseiten, die zwischen der Ober- und Bodenseite verlaufen. Der Leadframe wird zum Ausbilden eines ersten Hohlraumabschnitts zwischen der oberen Oberfläche und der Oberseite und eines zweiten Hohlraumabschnitts zwischen der Rückfläche und der Bodenseite angeordnet. Das Verfahren enthält ferner das Überführen von verflüssigtem Formmaterial in ein Tor im Formgehäuse. Das Tor verläuft zur ersten Endseite des Hohlraums. Eine Topologie des Leadframes ist derart, dass verflüssigtes Formmaterial den ersten Hohlraumabschnitt bei einer ersten Rate füllt und den zweiten Hohlraumabschnitt bei einer zweiten Rate füllt, die von der ersten Rate abweicht. Das Verfahren enthält ferner das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate durch Benutzen des Formflussmodifizierers zum Umleiten des Flusses von verflüssigtem Formmaterial über die obere Oberfläche oder die Rückfläche.
Der Fachmann wird nach Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Elemente der Zeichnungen sind in Bezug zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, falls sie einander nicht ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung detailliert angegeben.
1 stellt eine Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung mit einem Leadframe, der den inneren Hohlraum eines Formgehäuses in einen ersten und zweiten Hohlraumabschnitt aufteilt, gemäß einer Ausführungsform dar.
2, die 2A–2C beinhaltet, stellt verflüssigtes Formmaterial, das in den ersten und zweiten Hohlraumabschnitt fließt, und die Topologie des Leadframes, die bewirkt, dass verflüssigtes Formmaterial den ersten und zweiten Hohlraumabschnitt bei unterschiedlichen Raten füllt, gemäß einer Ausführungsform dar.
3, die 3A–3B beinhaltet, stellt verflüssigtes Formmaterial, das in den inneren Hohlraum einer Halbleiterverpackungsanordnung mit einem Formflussmodifizierer fließt, gemäß einer Ausführungsform dar.
4, die 4A–4C beinhaltet, stellt einen Formflussmodifizierer, der als geneigter Schacht konfiguriert ist, der verflüssigtes Formmaterial zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumabschnitt umleitet, gemäß einer Ausführungsform dar.
5, die 5A–5C beinhaltet, stellt einen Formflussmodifizierer, der als geneigter Schacht konfiguriert ist, der verflüssigtes Formmaterial zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumabschnitt umleitet, gemäß einer Ausführungsform dar.
6, die 6A–6B beinhaltet, stellt einen Formflussmodifizierer, der ein massiver Buckel ist, der zum Verlangsamen von verflüssigtem Formmaterial, welches über eine Oberfläche des Leadframes fließt, gemäß einer Ausführungsform dar.
7, die 7A–7C beinhaltet, stellt einen Formflussmodifizierer, der ein massiver Buckel ist, der zum Verlangsamen von verflüssigtem Formmaterial, welches über eine Oberfläche des Leadframes fließt, gemäß einer anderen Ausführungsform dar.
8, die 8A–8C beinhaltet, stellt einen Formflussmodifizierer, der eine plane Oberfläche aufweist, die an einem Außenende des Leadframes angeordnet ist und vom Leadframe weg in einer Neigung verläuft, um den Fluss von verflüssigtem Formmaterial in einem Hohlraumabschnitt zu verlangsamen und den Eintritt von verflüssigtem Formmaterial in einen anderen Hohlraumabschnitt zu verzögern, gemäß einer Ausführungsform dar.
9, die 9A–9C beinhaltet, stellt eine Halbleiterverpackungsanordnung, die einen Formflussmodifizierer enthält, der auf einem Leadframe angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen sehen einen Formflussmodifizierer vor, der von einem Leadframe weg verläuft und zum Ausgleichen einer Differenz von Fließgeschwindigkeiten von verflüssigtem Formmaterial konfiguriert ist. Diese Differenz von Fließgeschwindigkeiten kann Halbleiterchips, Leitern und anderen Vorsprüngen zugerechnet werden, die von den Oberflächen des Leadframes weg verlaufen. Der Formflussmodifizierer gleicht die Differenz zwischen der ersten Rate und zweiten Rate durch Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial aus, um dem kollektiven Einfluss der Vorsprünge entgegenzuwirken, die von den Oberflächen des Leadframes weg vorstehen. Gemäß einigen Ausführungsformen leitet der Formflussmodifizierer verflüssigtes Formmaterial zwischen Abschnitten eines Formgehäuses um, um die Rate, bei der ein Hohlraumabschnitt durch verflüssigtes Formmaterial gefüllt wird, erhöht wird, während gleichzeitig die Rate, bei der ein anderer Abschnitt durch verflüssigtes Formmaterial gefüllt wird, verringert wird. Gemäß anderen Ausführungsformen wirkt der Formflussmodifizierer als Geschwindigkeitshöcker zum Verringern der Rate, bei der ein Abschnitt durch verflüssigtes Formmaterial gefüllt wird.
Die hierin beschriebenen Anordnungen und Verfahren bieten zahlreiche Vorteile. Beispielsweise kann, da die Differenz von Fließgeschwindigkeiten von verflüssigten Formmaterialien verringert oder beseitigt ist, der Formhohlraum gleichmäßig und einheitlich gefüllt werden. Infolgedessen ist die Neigung von verflüssigtem Formmaterial zum Überfüllen eines Abschnitts und Behindern des Füllens eines anderen Abschnitts verringert. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit von Blasenbildung im Formmaterial verringert, und die potentielle Größe von Blasen, die sich im Formmaterial ausbilden können, ist verringert. Zudem wirkt der Formflussmodifizierer als Verriegelungsmechanismus zwischen dem Leadframe und dem Einkapselungsmaterial. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit von Delaminierung zwischen dem Leadframe und dem Einkapselungsmaterial verringert. Der Formflussmodifizierer kann auf einem Leadframe durch einen allgemein bekannten und kostengünstigen Fertigungsschritt ausgebildet werden, wie etwa Stempeln oder Prägen. Dementsprechend sind die offenbarten Verpackungstechniken einfacher und kostengünstiger als andere Lösungen, die zum Beheben von Differenzen der Formfließgeschwindigkeit genutzt sind, wie etwa Abwinkeln von Diepads nach unten.
1 stellt eine Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform dar. Die Anordnung 100 enthält ein Formgehäuse 102 zum Ausbilden einer Einkapselungsstruktur. Das Formgehäuse 102 enthält einen inneren Hohlraum 104, der komplementär zur Form der gewünschten Einkapselungsstruktur geformt ist. Der innere Hohlraum 104 beinhaltet eine Oberseite 106, die von einer Bodenseite 108 beabstandet ist. Der innere Hohlraum 104 beinhaltet ferner eine erste Endseite 110 und eine zweite Endseite 112. Die erste und zweite Endseite 110, 112 verlaufen zwischen der Ober- und Bodenseite 106, 108, entweder teilweise oder vollständig. Die Ober-, Boden- und Endseiten 106, 108, 110, 112 können im Wesentlichen plan sein. Das bedeutet, der innere Hohlraum 104 kann würfelförmig sein. Alternativ kann der innere Hohlraum 104 jegliche von vielerlei dreidimensionalen Formen aufweisen, die gewöhnlich zum Einkapseln eines Halbleiterbauelements und eines Leadframes benutzt werden. Das Formgehäuse 102 enthält ein Tor 114 zum Überführen oder Einspritzen von verflüssigtem Formmaterial in den Hohlraum 104. Das Tor 114 verläuft durch das Formgehäuse 102 und verläuft zur ersten Endseite 110 des Hohlraums 104. Das Tor 114 ist zum Aufnehmen eines Formwerkzeugs bemessen, wie etwa einen sekundären Läufer eines Transferformwerkzeugs.
Ein Leadframe 116 ist im inneren Hohlraum 104 angeordnet. Der Leadframe 116 enthält eine obere Oberfläche 118 und eine Rückfläche 120 gegenüber der oberen Oberfläche 118. Die obere Oberfläche 118 kann elektrisch mit Halbleiterbauelementen verbunden sein, wie etwa beispielsweise Transistoren, Prozessoren, Dioden. Die Bodenfläche 120 kann abgesetzt sein und physikalisch an eine externe Vorrichtung, wie etwa eine PCB (Leiterplatte) mit Lot angebracht sein. Der Leadframe 116 kann jeglicher Leadframe oder jegliches Substrat sein, der bzw. das gewöhnlich zum Aufbringen und Verpacken eines Halbleiterchips genutzt wird. Der Leadframe 116 ist zum Ausbilden eines ersten Hohlraumabschnitts 122 und eines zweiten Hohlraumabschnitts 124 innerhalb des inneren Hohlraums 104 positioniert. Das bedeutet, der Leadframe 116 ist derart angeordnet, dass der innere Hohlraum 104 in einen ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 aufgeteilt ist.
Der erste und zweite Hohlraumabschnitt 122, 124 liegen auf gegenüberliegenden Oberflächen 118, 120 des Leadframes 116. Der erste Hohlraumabschnitt 122 verläuft zwischen der oberen Oberfläche 118 und der Oberseite 106 des inneren Hohlraums 104. Der zweite Hohlraumabschnitt 124 verläuft zwischen der Rückfläche 120 und der Bodenseite 108 des inneren Hohlraums 104. Gemäß einer Ausführungsform ist der Leadframe 116 ungefähr in der Mitte des inneren Hohlraums 104 angeordnet, sodass der erste Hohlraumabschnitt 122 im Wesentlichen identische Abmessungen wie der zweite Abschnitt 124 aufweist (beispielsweise ist ein Abstand zwischen der Ober- und Bodenseite 106, 108 ähnlich oder identisch mit einem Abstand zwischen der oberen- und Rückfläche 118, 120 des Leadframes 116).
Der Leadframe 116 kann im Wesentlichen parallel zur Ober- und Bodenseite 106, 108 des inneren Hohlraums 104 angeordnet sein. Das bedeutet, die obere Oberfläche 118 kann im Wesentlichen parallel zur Oberseite 106 sein und die Rückfläche 120 kann im Wesentlichen parallel zur Bodenseite 108 sein. Alternativ können die obere Oberfläche 118 und die Rückfläche 120 bezüglich der Ober- und Bodenseite 106, 108 geneigt sein. Der Leadframe 116 kann derart konfiguriert sein, dass externe elektrische Anschlüsse (nicht gezeigt) aus dem Formgehäuse 102 austreten.
Ein Luftloch 115 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des Formgehäuses 102 als das Tor 114 angeordnet. Der Leadframe 116 ist zum Ausbilden eines ersten Luftlochs 115a, das aus dem ersten Hohlraumabschnitt 122 austritt, und eines zweiten Luftlochs 115b, das aus dem zweiten Hohlraumabschnitt 124 austritt, im Luftloch 115 angeordnet. Das erste und zweite Luftloch 115a, 115b können beispielsweise eine Öffnung mit einem Freiraum von ungefähr 30 Mikron zwischen der Ober- und Bodenseite 118, 120 des Leadframes 116 und des Formgehäuses 102 vorsehen. Das erste und zweite Luftloch 115a, 115b können entlang von Trennlinien 117a, 117b angeordnet sein. Die Trennlinien 117a, 117b sind senkrecht zur ersten und zweiten Endseite 110 und verlaufen aus dem Luftloch 115 heraus. Optional kann der Leadframe 116 in einer abgesetzten Diepadposition angeordnet sein, sodass die Ober- und Bodenseite 118, 120 bezüglich der Trennlinien 117a, 117b geneigt sind. Das erste und zweite Luftloch 115a, 115b ermöglichen es, dass Fluid, wie etwa Luft oder andere Gase, während des Verpackungsformprozesses aus dem Formgehäuse 102 entweichen.
Verflüssigtes Formmaterial, das in den inneren Hohlraum 104 eintritt, füllt sowohl den ersten Hohlraumabschnitt 122 als auch den zweiten Hohlraumabschnitt 124. Das Tor 114 und das Luftloch 115 sind entlang der Trennlinien 117a, 117b zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 angeordnet. Idealerweise sollte sich verflüssigtes Formmaterial, das sowohl durch den ersten Hohlraumabschnitt 122 als auch den zweiten Hohlraumabschnitt 124 fließt, an den Trennlinien 117a, 117b treffen, wenn der innere Hohlraum 104 vollständig gefüllt ist. Dies ermöglicht, dass Luft und Gas einheitlich aus dem inneren Hohlraum 104 entweichen und verringert die Wahrscheinlichkeit von Blasenbildung. Jedoch kann, wie unten detaillierter erläutert, die Geometrie der Merkmale innerhalb des inneren Hohlraums 104 verhindern, dass das verflüssigte Formmaterial, das durch jeden der Hohlraumabschnitte 122, 124 fließt, an den Trennlinien 117a, 117b zusammentrifft, wodurch die Möglichkeit einer Blasenbildung erhöht ist. Ein oder mehr Halbleiterchips 126 können auf der oberen Oberfläche 118 aufgebracht und/oder elektrisch damit verbunden sein. Die Halbleiterchips 126 können unter Nutzung jeglicher allgemein bekannter Technik aufgebracht sein, wie etwa Lot, Klebeband, Epoxid usw. Elektrische Leiter 128 sind zwischen leitfähigen Anschlüssen 130 der Halbleiterchips 126 und der oberen Oberfläche 118 zum elektrischen Verbinden der Halbleiterchips 126 mit dem Leadframe 116 angeordnet. Die elektrischen Leiter 128 können Drähte oder Bänder sein, die zwischen einer Oberseite 132 der Halbleiterchips 126 und der oberen Oberfläche 118 verlaufen. Alternativ können die Halbleiterchips 126 als Flip-Chips (nicht gezeigt) konfiguriert sein, bei denen die leitfähigen Anschlüsse 130 auf einer Bodenseite des Halbleiterchips 126 angeordnet sind, sodass die leitfähigen Anschlüsse 130 der oberen Oberfläche 118 direkt zugekehrt sind und elektrisch damit verbunden sind. Wie in 1 gezeigt, sind zwei Halbleiterchips 126 mit unterschiedlicher Größe auf die obere Oberfläche 118 aufgebracht. Ferner sind die Halbleiterchips 126 durch elektrische Leiter 128 mit unterschiedlicher Dicke aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform sind die elektrischen Leiter 128, die links in 1 dargestellt sind, dünnere Gold- oder Aluminiumdrähte und können ungefähr 25 bis 50 Mikron dick sein. Die elektrischen Leiter 128, die rechts in 1 dargestellt sind, können dickere Aluminiumdrähte sein und ungefähr 300 bis 350 Mikron dick sein. Die Größe, Anzahl und Konfiguration von Halbleiterchips 126 und elektrischen Leitern 128 kann abhängig von Anwendungsanforderungen variieren.
2 stellt den Einfluss einer Topologie 134 des Leadframes 116 auf den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 in den inneren Hohlraum 104 des Formgehäuses 102 dar. Das verflüssigte Formmaterial 136 kann beispielsweise ein wärmeaushärtendes Harz, Harz oder ein Thermoplast oder jegliches andere flüssige Material sein, das zum Ausbilden einer Verpackungsstruktur benutzt wird. Die Topologie 134, die in 2 dargestellt ist, ist eine Darstellung aller der Elemente, die von den Oberflächen 118, 120 des Leadframes 116 weg verlaufen und zu einer Differenz des Flusses von verflüssigtem Formmaterial zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 beitragen. Die Topologie 134 kann beispielsweise die Halbleiterchips 126 und elektrischen Leiter 128 beinhalten, die in 1 dargestellt sind. Die Topologie 134 kann außerdem andere Elemente auf dem Leadframe beinhalten, wie etwa Metallzuleitungen, Leiter, Bondflächen usw. Die Topologie 134 kann den Fluss von verflüssigtem Formmaterial über die obere Oberfläche 118 erheblich verlangsamen. Demgegenüber kann die Rückfläche 120 des Leadframes 116 im Wesentlichen plan sein, sodass verflüssigtes Formmaterial ohne wesentlichen Widerstand über die Rückfläche 120 fließt.
2A stellt verflüssigtes Formmaterial 136 dar, das durch ein Formwerkzeug 138 durch das Tor 114 in den inneren Hohlraum 104 fließt. Aufgrund der Topologie 134 des Leadframes 116 tritt das verflüssigte Formmaterial 136 bei einer höheren Rate in den zweiten Hohlraumabschnitt 124 als in den ersten Hohlraumabschnitt 122 ein. Das bedeutet, die Topologie 134, die die Halbleiterchips 126 und elektrischen Leiter 128 beinhaltet, bewirkt, dass das verflüssigte Formmaterial 136 bei einer langsameren Rate über die obere Oberfläche 118 als über die Rückfläche 120 lauft.
Wie in 2B gezeigt, bewirkt die Differenz der Fließgeschwindigkeiten, dass der zweite Hohlraumabschnitt 124 mit dem verflüssigten Formmaterial 136 gefüllt ist, bevor der erste Hohlraumabschnitt 122 mit dem verflüssigten Formmaterial 136 gefüllt ist. Infolgedessen trifft das verflüssigte Formmaterial 136, das in jeden des ersten und zweiten Hohlraumabschnitts 122, 124 fließt, nicht an den Trennlinien 117a, 117b zusammen. Folglich können sich Blasen am Ende der Verpackung bilden, da das Formwerkzeug 138 nicht dazu imstande ist, den ersten Abschnitt 122 des Formgehäuses 102 vollständig zu füllen. Anders gesagt führt die Fluiddynamik des verflüssigten Formmaterials 136 in diesem Szenario zu Luftspalten über den Trennlinien 117a, 117b, die nicht durch das Luftloch 115a ausgespült werden. Zudem können Gase, die aus chemischer Reaktion des verflüssigten Formmaterials entstanden sind, im inneren Hohlraum 104 eingeschlossen werden und nicht dazu imstande sein, durch das Luftloch 115 zu entweichen.
2C stellt einen fertiggestellten Zustand der Halbleiterverpackungsanordnung 100 dar, nachdem das verflüssigte Formmaterial 136 zu einer Einkapselungsstruktur 144 ausgehärtet ist. Die fertiggestellte Halbleiterverpackungsanordnung 100 kann Blasen 145 mit erheblicher Größe nahe dem Ende 142 des Leadframes 116 und nahe der zweiten Endseite 112 des Formgehäuses 102 aufweisen. Wenn diese Blasen 145 genügend groß sind (beispielsweise 250 Mikron), könnte das Bauelement ausgesondert werden müssen, da die Einkapselungsstruktur 144 zum Schützen der Halbleiterchips 126 und entsprechenden elektrischen Verbindungen unwirksam ist, und/oder da die Delaminierungswahrscheinlichkeit unannehmbar hoch ist und durch Sichtprüfung der geformten Verpackung erkennbar ist.
Die Halbleiterverpackungsanordnung 100 kann alternativ derart konfiguriert sein, dass verflüssigtes Formmaterial 136 bei einer höheren Rate in den ersten Hohlraumabschnitt 122 als in den zweiten Hohlraumabschnitt 124 eintritt. Die Rückfläche 120 des Leadframes 116 kann weitere Halbleiterchips 126 oder andere Merkmale enthalten, die diese Differenz der Fließgeschwindigkeit bewirken. Ferner kann der Leadframe 116 auf eine Art und Weise abgewinkelt sein, die diese Differenz der Fließgeschwindigkeit bewirkt. Dabei können auf ähnliche Art und Weise wie oben beschrieben Blasen 145 auftreten.
3 stellt verflüssigtes Formmaterial 136 dar, das in den Formhohlraum 104 einer Halbleiterverpackungsanordnung 100 mit einem Formflussmodifizierer 146 fließt. Das verflüssigte Formmaterial 136 füllt den ersten Hohlraumabschnitt 122 bei einer ersten Rate 148 und füllt den zweiten Hohlraumabschnitt 124 bei einer zweiten Rate 150, die von der ersten Rate 148 abweicht. Die erste und zweite Rate 148, 150 beschreiben die Rate, bei der verflüssigtes Formmaterial 136 in den ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 eintritt, bevor es den Formflussmodifizierer 146 erreicht. Das bedeutet, die erste und zweite Rate 148, 150 beziehen sich auf Fließgeschwindigkeiten des verflüssigten Formmaterials 136, die den Einfluss des Formflussmodifizierers 146 nicht berücksichtigen. Die Differenz zwischen der ersten Rate 148 und der zweiten Rate 150 kann der Topologie des Leadframes zugeordnet werden, wie unter Bezugnahme auf 2A–2C besprochen. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Rate 148 geringer als die zweite Rate 150.
Der Formflussmodifizierer 146 ist zum Umleiten des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 innerhalb des inneren Hohlraums 104 konfiguriert. Der Formflussmodifizierer 146 verläuft weg vom Leadframe 116, um die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 auszugleichen. Der Formflussmodifizierer 146 gleicht die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 durch Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 über die Oberfläche 118, 120, von der der Formflussmodifizierer 146 weg verläuft, aus. In der dargestellten Ausführungsform von 3A verläuft der Formflussmodifizierer 146 von der Rückfläche 120 weg, um eine erste Rate 148 auszugleichen, die geringer als die zweite Rate 150 ist. Das bedeutet, der Formflussmodifizierer 146 kann derart auf der Rückfläche 120 angeordnet sein, dass, wenn nachdem das verflüssigte Formmaterial 136 den Formflussmodifizierer 146 erreicht hat, den Verlangsamungswirkungen der Halbleiterchips 126 und elektrischen Verbindungen 128 auf der oberen Oberfläche 118 durch die Verlangsamungs- und/oder Kanalisierungswirkung des Formflussmodifizierers 146 auf der Rückfläche 120 entgegengewirkt ist. Alternativ kann der Formflussmodifizierer 146 in dem Fall, in dem die zweite Rate 150 geringer als die erste Rate 148 ist, von der oberen Oberfläche 118 weg verlaufen, um das verflüssigte Formmaterial 136, das über die obere Oberfläche 118 fließt, zu verlangsamen oder zu kanalisieren.
Der Formflussmodifizierer 146 kann derart konfiguriert sein, dass er die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 teilweise oder völlig ausgleicht. Das bedeutet, der Formflussmodifizierer 146 kann die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 reduzieren, jedoch nicht vollständig beseitigen. Optional kann der Formflussmodifizierer 146 zum vollständigen Beseitigen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 konfiguriert sein, sodass das verflüssigte Formmaterial 136 den ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 in ungefähr demselben Zeitraum füllt.
Der Formflussmodifizierer 146 kann an jeglicher Stelle auf dem Leadframe 116 angeordnet sein, die zum Ausgleichen zwischen Differenzen von Formfließgeschwindigkeiten, wie hierin besprochen, geeignet sein. Der Formflussmodifizierer 146 kann an jeglicher Stelle auf der Rückfläche 120 oder an jeglicher Stelle auf der oberen Oberfläche 118 angeordnet sein, die das Aufbringen und elektrische Verbinden der Halbleiterchips 126 nicht stört.
Unter Bezugnahme auf 3B hat der Formflussmodifizierer 146 die Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 ausgeglichen, sodass sowohl der erste Hohlraumabschnitt 122 als auch der zweite Hohlraumabschnitt 124 zu ungefähr derselben Zeit gefüllt werden.
Dementsprechend füllt sich das verflüssigte Formmaterial 136 gleichmäßiger und einheitlicher in den Hohlraum 104 und trifft daher an den Trennlinien 117a, 117b zusammen. Infolgedessen kann das Blasenbildungsszenario, das in 2C dargestellt ist, vermieden werden.
4–8 stellen verschiedene Ausführungsformen eines Formflussmodifizierers 146 dar, die in Übereinstimmung mit der vorliegend offenbarten Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung 100 benutzt werden können. Unter Bezugnahme auf 4 ist der Formflussmodifizierer 146 zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 durch Umleiten von verflüssigtem Formmaterial 136 vom ersten Hohlraumabschnitt 122 zum zweiten Hohlraumabschnitt 124 oder umgekehrt konfiguriert. Dadurch verringert der Formflussmodifizierer 146 gemäß dieser Ausführungsform gleichzeitig eine der ersten und zweiten Rate 148, 150, während er die andere der ersten und zweiten Rate 148, 150 erhöht. Ferner verlangsamt der Formflussmodifizierer 146 gemäß dieser Ausführungsformen den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 durch Verlaufen weg vom Leadframe 116 und Bereitstellen einer Fläche, die der Richtung des Formflusses gegenübersteht.
Der Formflussmodifizierer 146 von 4 ist als geneigter Schacht (engl. chute) 152 konfiguriert. Der geneigte Schacht 152 verläuft von einer Oberfläche 154 weg. Die Oberfläche 154 kann die obere Oberfläche 118 oder die Rückfläche 120 des Leadframes 116 sein. Der geneigte Schacht 152 sieht einen Kanal zwischen dem ersten und zweiten Hohlraumabschnitt 122, 124 vor, der den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 von einem Hohlraumabschnitt auf den anderen umverteilt.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet der geneigte Schacht 152 zwei Seitenwandabschnitte 156, die zueinander beabstandet sind. Die zwei Seitenwandabschnitte 156 verlaufen von der Oberfläche 154 weg und können in einem rechten oder geneigten Winkel in Bezug zur Oberfläche 154 stehen. Ein Dachabschnitt 158 verläuft zwischen den zwei Seitenwandabschnitten 156 und grenzt an den Leadframe 116 an. Der Dachabschnitt und die zwei Seitenwandabschnitte sind einer Öffnung 160 im Leadframe 116 benachbart. Der Dachabschnitt 158 ist bezüglich der Oberfläche 154 geneigt angeordnet. Dadurch bilden die zwei Seitenwandabschnitte 156 und der Dachabschnitt 158 eine dreiseitige Struktur aus, die derart vom Leadframe 116 weg verläuft, dass verflüssigtes Formmaterial 136 durch die Öffnung 160 geführt wird. Der Neigungswinkel des Dachabschnitts 158 bezüglich der Oberfläche 154 kann zum Erfüllen von Anwendungsanforderungen angepasst sein. Beispielsweise kann ein Neigungswinkel von zehn Grad ausgewählt sein, wenn eine verhältnismäßig kleine Formflussumverteilungsmenge erforderlich ist. Beispielsweise kann ein Neigungswinkel von fünfzig Grad ausgewählt sein, wenn ein größerer Formflussumverteilungsgrad erforderlich ist.
5 stellt eine alternative Ausführungsform des Formflussmodifizierers 146 dar, der als geneigter Schacht 152 konfiguriert ist. In dieser Ausführungsform ist der geneigte Schacht 152 aus einem halbkreisförmigen Abschnitt 162 ausgebildet, der von der Oberfläche 154 weg verläuft und an die Öffnung 160 im Leadframe 116 angrenzt. Das bedeutet, der halbkreisförmige Abschnitt 162 in der Ausführungsform von 5 ist röhrenförmig und beinhaltet keine abrupten Winkel oder plane Oberflächen. Der halbkreisförmige Abschnitt 162 von 5 ist bezüglich der Oberfläche 154 geneigt angeordnet und verteilt das verflüssigte Formmaterial 136 auf ähnliche Art und Weise um, wie oben bezüglich der Ausführungsform von 4 beschrieben.
6 stellt einen Formflussmodifizierer 146 dar, der zum Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial durch Ablenken von verflüssigtem Formmaterial weg von der Oberfläche 154 konfiguriert ist, auf der der Formflussmodifizierer 146 angeordnet ist. Die Oberfläche 154 kann die obere Oberfläche 118 oder die Rückfläche 120 des Leadframes 116 sein. Der Formflussmodifizierer 146 gemäß dieser Ausführungsform führt ein Hindernis in den natürlichen Flussweg des verflüssigten Formmaterials 136 über die Oberfläche 154 ein, das die Rate des Formflusses verlangsamt. Folglich können die verschiedenen Fließgeschwindigkeiten 148, 150 durch Anordnen des Formflussmodifizierers 146 auf einer der Oberflächen 118, 120 ausgeglichen werden, um dem verflüssigten Formmaterial 136, das schneller fließt, entgegenzuwirken.
In der Ausführungsform von 6 ist der Formflussmodifizierer 146 ein massiver Buckel, der von der Oberfläche 154 weg verläuft. Das bedeutet, der Formflussmodifizierer 146 beinhaltet keinerlei Öffnungen oder Einlässe zum Ziehen von verflüssigtem Formmaterial 136 in eine Richtung zum Leadframe hin. Wenn der Formflussmodifizierer 146 auf der Rückfläche 120 angeordnet ist, leitet der Formflussmodifizierer verflüssigtes Formmaterial, das über die Rückfläche 120 fließt, zur Bodenseite 108 des Hohlraums 104 hin um. Der massive Buckel 164 von 6 enthält zwei Seitenwände 166, die von der Oberfläche 154 weg verlaufen. Die Seitenwände 166 können in einem geneigten oder rechten Winkel bezüglich der Oberfläche 154 stehen. Der massive Buckel von 6 enthält ferner eine Außenfläche 168, die zwischen den zwei Seitenwänden 166 verläuft und an den Leadframe 116 angrenzt. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Außenfläche 168 eine schiefe Ebene 170 bezüglich der Oberfläche 154 und einen gekrümmten Abschnitt 168. Der Grad der Neigung der schiefen Ebene 170 und der Krümmung der Außenfläche 168 dieser Abschnitte kann zum Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 um einen gewünschten Betrag angepasst sein.
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine alternative Ausführungsform des Formflussmodifizierers 146, der als massiver Buckel 164 konfiguriert ist, dargestellt. In dieser Ausführungsform enthält der massive Buckel 164 einen kegelförmigen Abschnitt 174, der von der Oberfläche 154 weg verläuft. Der massive Buckel 164 enthält zusätzlich einen kugelförmigen Abschnitt 176, der von der Oberfläche 154 weg verläuft. Der kugelförmige Abschnitt 176 grenzt an den kegelförmigen Abschnitt 174 an. Der Grad der Neigung des kegelförmigen Abschnitts 174 und der Krümmung des kugelförmigen Abschnitts 176 kann zum Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial um einen gewünschten Betrag angepasst sein.
In der Ausführungsform von 8 ist der Formflussmodifizierer 146 durch eine Biegung 178 im Leadframe 116 ausgebildet. Infolgedessen ist der Formflussmodifizierer 146 mit einer planen Oberfläche 180 konfiguriert, die am Ende 142 des Leadframes 116 angeordnet ist. Wenn es im Formgehäuse 102 angeordnet ist, kann das Ende 142 dem Tor 114 gegenüberliegen.
Infolgedessen ist der Formflussmodifizierer 146 als der letzte Abschnitt des Leadframes 116 angeordnet, den das verflüssigte Formmaterial 136 erreicht, wenn es durch den inneren Hohlraum 104 fließt. Gemäß dieser Ausführungsform verläuft die plane Oberfläche 180 vom Leadframe weg, um den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 in einem des ersten und zweiten Hohlraumabschnitts 122, 124 zu verlangsamen. Die plane Oberfläche 180 verhindert, dass das verflüssigte Formmaterial 136 um das Ende 142 des Leadframes 116 fließt und das Füllen mit verflüssigtem Formmaterial 136 in einen gegenüberliegenden des ersten und zweiten Hohlraumabschnitts 122, 124 stört.
Wenn eine Topologie 134 des Leadframes 116 derart ist, dass die erste Rate 148 geringer als die zweite Rate 150 ist, kann die plane Oberfläche 180 von der Rückfläche 120 weg zur Bodenseite 108 des Hohlraums 104 hin verlaufen, um den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 in den zweiten Hohlraumabschnitt 124 zu verlangsamen. Das bedeutet, die plane Oberfläche 180 des Formflussmodifizierers 146 ist bezüglich der Rückfläche 120 geneigt und sieht daher eine Gegenwirkungskraft vor, die dem Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 standhält. Der Neigungswinkel der planen Oberfläche 136 bezüglich der Oberfläche 154 und die Länge der planen Oberfläche 136 können zum Vorsehen eines gewünschten Ausgleichs angepasst sein. Ferner kann die Anzahl und Konfiguration der planen Oberflächen variieren. Wie in 8A gezeigt, überspannt eine einzelne plane Oberfläche 180 das gesamte Ende 142 des Leadframes 116. Alternativ können, wie in 8B gezeigt, mehrere diskrete plane Oberflächen 180 derart am Ende 142 des Leadframes angeordnet sein, dass ein Spalt zwischen den diskreten planen Oberflächen 180 vorliegt. Jede dieser planen Oberflächen kann identisch bezüglich der Rückfläche 120 oder der oberen Oberfläche 118 abgewinkelt sein oder kann mit unterschiedlichen Winkeln angeordnet sein, wie in 8C dargestellt.
Die Biegung 178 im Leadframe 116, die den Formflussmodifizierer 146 ausbildet, kann starr sein, sodass sich der Formflussmodifizierer 146 unter dem Druck, der durch verflüssigtes Formmaterial 136 ausgeübt ist, welches im inneren Hohlraum 104 fließt, im Wesentlichen nicht biegt. Alternativ kann die Biegung 178 im Leadframe 116, die den Formflussmodifizierer 146 ausbildet, flexibel sein. Infolgedessen ist der Formflussmodifizierer 146 dazu konfiguriert, dem verflüssigten Formmaterial 136, das in einen des ersten und zweiten Hohlraumabschnitte 122, 124 eintritt, veränderlichen Widerstand zu bieten, und berührt die plane Oberfläche 180 durch Biegen. Beispielsweise ist, wenn die plane Oberfläche 180 von der Rückfläche 120 weg zur Bodenseite 108 hin verläuft, der Formflussmodifizierer 146 dazu konfiguriert, sich auf Druck hin, der durch den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 ausgeübt ist, zur Oberseite 106 des Hohlraums 104 hin zu biegen. Das Ausmaß, in dem sich der Formflussmodifizierer 146 biegt, hängt vom Fließdruck ab, der durch das verflüssigte Formmaterial 136 ausgeübt ist, welcher vom Formprozess abhängt. Der Formflussmodifizierer 146 kann derart konfiguriert sein, dass ein Abschnitt des Leadframes 116 in der Nähe der Biegung 178 dünner ist, wodurch ein schwächerer Punkt geschaffen ist, um den der Formflussmodifizierer 146 zum Bereitstellen eines veränderlichen Widerstands auf die oben beschriebene Art und Weise schwenkt.
Vorteilhafterweise kann der Formflussmodifizierer 146 in den oben beschriebenen Ausführungsformen durch einfache, kostengünstige Fertigungstechniken ausgebildet werden.
Der Formflussmodifizierer 146 kann mit einem einzigen Stanzen auf den Leadframe 116 ausgebildet werden, das das Material anhebt und optional eine Öffnung 160 erzeugt.
Beispielsweise können Formflussmodifizierer 146, die in den Ausführungsformen von 4–7 dargestellt sind, durch einen Präge- oder Stempelprozess ausgebildet werden. In der Ausführungsform von 8 kann der Formflussmodifizierer 146 durch Biegen des Leadframes 116 am äußeren Ende 142 ausgebildet werden.
Der Formflussmodifizierer 146 kann in einem Verfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips 126 benutzt werden. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen des Leadframes 116 in einem inneren Hohlraum 104 eines Formgehäuses 102. Der Leadframe 116 enthält eine obere Oberfläche 118, eine Rückfläche 120 gegenüber der oberen Oberfläche 118 und einen Formflussmodifizierer 146. Der innere Hohlraum 104 enthält eine Oberseite 106, die zu einer Bodenseite 108 beabstandet ist, und erste und zweite Endseiten 110, 112, die zwischen der Ober- und Bodenseite 106, 108 verlaufen. Der Leadframe 116 ist im inneren Hohlraum 104 zum Ausbilden eines ersten Hohlraumabschnitts 122 zwischen der oberen Oberfläche 118 und der Oberseite 106 und eines zweiten Hohlraumabschnitts 124 zwischen der Rückfläche 120 und der Bodenseite 108 positioniert. Das bedeutet, der Leadframe 116 kann auf ähnliche Art und Weise wie in 1 dargestellt bezüglich eines Formgehäuses 102 positioniert sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Halbleiterchip 126 auf der oberen Oberfläche 118 angeordnet. Optional können mehrere Halbleiterchips 126 auf der oberen Oberfläche 118 angeordnet werden. Die Halbleiterchips 126 können unter Nutzung jeglicher allgemeinen Technik, wie etwa Lot, Klebeband, Epoxid usw., aufgebracht werden. Die Halbleiterchips 126 werden elektrisch mit dem Leadframe 116 mit elektrischen Leitern 128 verbunden, die zwischen leitfähigen Anschlüssen des Halbleiterchips 126 und der oberen Oberfläche 118 angeordnet werden. Die elektrischen Leiter 128 können Drähte oder Bänder sein, die zwischen leitfähigen Anschlüssen 130 auf der Oberseite 132 des Halbleiterchips 126 und der oberen Oberfläche 118 verlaufen. Alternativ kann eine Flip-Chip-Technologie genutzt werden, bei der leitfähige Anschlüsse 130, die auf einer Bodenfläche des Halbleiters 126 angeordnet sind, den leitfähigen Kontaktflächen auf der oberen Oberfläche 118 zugekehrt sind und elektrisch damit verbunden sind. Gemäß einer Ausführungsform werden zwei Halbleiterchips 126 auf der Aufbringungsfläche 118 aufgebracht, wobei jeder der Halbleiterchips 126 durch Bonddrähte 128 mit unterschiedlicher Dicke elektrisch verbunden wird. Das bedeutet, das Verfahren kann das Anordnen von Halbleiterchips 126 und Bonddrähten 128 auf ähnliche Art und Weise wie in 1 dargestellt beinhalten. Die dickeren Bonddrähte 128 können beispielsweise 350 Mikron breit sein. Die Größe, Anzahl und Konfiguration von Halbleiterchips 126 und elektrischen Leitern 128 kann abhängig von Anwendungsanforderungen variieren.
Gemäß dem Verfahren wird verflüssigtes Formmaterial 136 in ein Tor 114 im Formgehäuse 102 überführt oder eingespritzt. Das Tor 114 verläuft zur ersten Endseite 100 des Hohlraums 104. Das bedeutet, das Tor 114 ist eine Perforation im Formgehäuse 102, die zum Aufnehmen eines Formwerkzeugs 138 bemessen ist. Das Formwerkzeug 138 kann beispielsweise eine Komponente eines allgemeinen Halbleiterverpackungsformwerkzeugs sein. Das verflüssigte Formmaterial 136 kann auf ähnliche Art und Weise wie in 2 und 3 dargestellt in das Tor 114 eingespritzt werden. Eine Topologie 134 des Leadframes 116 ist derart, dass das verflüssigte Formmaterial 136 den ersten Hohlraumabschnitt 122 bei einer ersten Rate 148 füllt und den zweiten Hohlraumabschnitt 124 bei einer zweiten Rate 150 füllt, die von der ersten Rate abweicht. Die Differenz zwischen der ersten Rate 148 und der zweiten Rate 150 kann der Topologie 134 auf dem Leadframe 116 sowie der Ausrichtung des Leadframes 116 zugerechnet werden, wie vorher unter Bezugnahme auf 1–3 besprochen.
Gemäß einer Ausführungsform verlangsamen der Halbleiterchip 126 und die Bonddrähte 128 den Fluss von verflüssigtem Formmaterial 136 über die obere Oberfläche 118, sodass die erste Rate 148 geringer als die zweite Rate 150 ist. Dadurch rückt, wie in 3 gezeigt, verflüssigtes Formmaterial 136, das im zweiten Hohlraumabschnitt 124 die Rückfläche 120 entlang fließt, schneller vor und erreicht den Formflussmodifizierer 146, bevor verflüssigtes Formmaterial 136, das im ersten Hohlraumabschnitt 122 fließt, um eine entsprechende Distanz entlang der oberen Oberfläche 118 vorrückt, wodurch eine Flussverzögerung im oberen Hohlraum im Vergleich zum unteren Hohlraum bewirkt ist.
Das Verfahren beinhaltet ferner das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 durch Benutzen des Formflussmodifizierers 146 zum Umleiten des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 über die obere Oberfläche 118 oder die Rückfläche 120. Wenn die erste Rate 148 geringer als die zweite Rate 150 ist, wie in 3 gezeigt, kann das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 durch Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 im zweiten Hohlraumabschnitt 124 mit dem Formflussmodifizierer 146 erzielt werden. Der Formflussmodifizierer 146, der zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 benutzt wird, kann jegliche der Formflussmodifiziererausführungsformen sein, die unter Bezugnahme auf 4–8 besprochen wurden.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate 148, 150 das Benutzen des Formflussmodifizierers 146 zum Führen von verflüssigtem Formmaterial 136 vom zweiten Hohlraumabschnitt 124 zum ersten Hohlraumabschnitt 122 durch eine Öffnung 160 im Leadframe 116. Dies kann durch Benutzen der Formflussmodifizierer erzielt werden, die unter Bezugnahme auf 4–5 offenbart sind und einen Schacht 152 und eine Öffnung 160 im Leadframe beinhalten. Vorteilhafterweise wird die Möglichkeit der Blasenbildung verringert oder beseitigt.
Gemäß einer Ausführungsform gleicht der Formflussmodifizierer 146 die Differenz zwischen der ersten Rate 148 und der zweiten Rate 150 durch ausschließliches Beeinflussen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial 136 im zweiten Hohlraumabschnitt 124 aus. Das bedeutet, der Formflussmodifizierer 146 trägt nicht zu einer Erhöhung der ersten Rate 148 bei. In dieser Ausführungsform kann der Formflussmodifizierer 146 ein massiver Buckel 164 sein, wie unter Bezugnahme auf 6–7 besprochen. Der massive Buckel 164 wird zum Verlangsamen des verflüssigten Formmaterials 136, das über die Rückfläche 120 fließt, auf vorher besprochene Art und Weise benutzt. Infolgedessen füllt das verflüssigte Formmaterial 136 den zweiten Hohlraumabschnitt 124 nicht vollständig im Wesentlichen vor dem Füllen des ersten Hohlraumabschnitts 122, und die Möglichkeit der Blasenbildung ist verringert oder beseitigt.
Die hierin beschriebenen Verfahren können das Kombinieren von jeglichen der hierin besprochenen Formflussmodifizierer beinhalten. Beispielsweise können die Ausführungsformen von 4, 5, 6 und 7 in einen einzelnen Leadframe 116 eingegliedert werden, sodass die kombinierten Wirkungen dieser Formflussmodifizierer 146 zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten Rate 148 und der zweiten Rate 150 genutzt werden können. Ferner können die hierin beschriebenen Verfahren das Ausgleichen einer zweiten Rate 150, die geringer als die erste Rate 148 ist, durch Anordnen des Formflussmodifizierers 146 auf der oberen Oberfläche 118 beinhalten. Das bedeutet, das verflüssigte Formmaterial 136 kann schneller über die obere Oberfläche 118 des Halbleiters als die Rückfläche 120 fließen, und der Formflussmodifizierer 146 kann auf der oberen Oberfläche 118 zum Ausgleichen dieser Wirkung angeordnet sein.
Das verflüssigte Formmaterial 136, das in den hierin offenbarten Verfahren benutzt wird, kann jegliches Formmaterial sein, das üblicherweise für die Einkapselung eines Halbleiterchips genutzt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das verflüssigte Formmaterial 136 ein Duroplast. Das Duroplast in Pelletform wird erhitzt oder einer chemischen Reaktion unterzogen und in einen verflüssigten Zustand zerquetscht und in den inneren Hohlraum 104 eingespritzt. Anschließend reagiert das Duroplast unter Formhitze chemisch, sodass es eine unumkehrbar gehärtete Struktur ausbildet. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können einen Transferformprozess enthalten und können Spritzgießen enthalten. Bei einem Spritzgussprozess kann das verflüssigte Formmaterial 136 beispielsweise ein Duroplast sein.
9 stellt eine Halbleiterverpackungsanordnung 200 dar, die gemäß den hierin besprochenen Verfahren ausgebildet werden kann und den Formflussmodifizierer 146 wie hierin besprochen beinhaltet. Die Halbleiterverpackungsanordnung 200 enthält einen Leadframe 116. der eine obere Oberfläche 118 und eine Rückfläche 120 gegenüber der oberen Oberfläche 118 aufweist. Ein Halbleiterchip 126 ist auf die obere Oberfläche 118 aufgebracht. Der Halbleiterchip 126 kann beispielsweise ein IGBT-Leistungsschaltbauelement, ein Sensorbauelement oder eine kundenspezifische oder integrierte Mehrzweck-Schaltung sein. Optional können zwei oder mehr Halbleiterchips 126 auf der oberen Oberfläche 118 angeordnet sein. Elektrische Leiter 128 sind zwischen leitfähigen Anschlüssen 130 des Halbleiterchips 126 und der oberen Oberfläche 118 angeordnet. Die elektrischen Leiter 128 können beispielsweise Bonddrähte oder Bänder sein. Ein verfestigtes Formmaterial 182 grenzt zum Einkapseln des Halbleiterchips 126 und der elektrischen Leiter 128 an den Leadframe 116 und den Halbleiterchip 126 an. Das verfestigte Formmaterial 182 kann beispielsweise ein Thermoplast oder ein Duroplast sein.
Die Halbleiterverpackungsbaugruppe von 9 enthält einen Formflussmodifizierer 146, der auf dem Leadframe 116 angeordnet ist. Der Formflussmodifizierer 146 verläuft vom Leadframe 116 weg. Der Formflussmodifizierer 146 ist zum Ausgleichen einer Differenz zwischen einer ersten Rate 148 von verflüssigtem Formmaterial 136, das über die obere Oberfläche 118 fließt, und einer zweiten Rate 150 von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche 120 fließt, auf eine vorher besprochene Art und Weise konfiguriert. Das verflüssigte Formmaterial 136 verfestigt sich zum verfestigten Formmaterial 182.
Der Formflussmodifizierer 146 kann gemäß jeglicher Ausführungsform konfiguriert sein, die in 4–8 dargestellt sind und vorher besprochen wurden. Wie in 9A gezeigt, beinhaltet der Formflussmodifizierer 146 einen geneigten Schacht 152, der von der Rückfläche 120 weg verläuft. Der geneigte Schacht 152 ist zum Führen von verflüssigtem Formmaterial 136, das über die Rückfläche 120 fließt, durch eine Öffnung 160 im Leadframe 116 zur oberen Oberfläche 118 konfiguriert. Der geneigte Schacht 152 kann gemäß den Ausführungsformen von 4 und 5 konfiguriert sein. Wie in 9B gezeigt, ist der Formflussmodifizierer als massiver Buckel 164 konfiguriert, der auf der Rückfläche 120 angeordnet ist. Der massive Buckel 164 ist zum Verringern der zweiten Rate 150 durch Verlangsamen des verflüssigten Formmaterials 136, das über die Rückfläche 120 weg vom Leadframe 116 fließt, konfiguriert. Der massive Buckel 164 kann gemäß den Ausführungsformen von 5 und 6 konfiguriert sein. Wie in 9C gezeigt, enthält der Formflussmodifizierer 146 eine plane Oberfläche 180, die an einem Ende 142 des Leadframes angeordnet ist. Die plane Oberfläche 180 verläuft geneigt von der Rückfläche 120 weg. Die plane Oberfläche 180 kann aus einer Biegung 178 im Leadframe entstehen, wie in der Ausführungsform von 8 beschrieben.
Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff „geneigt”, „mit einer Neigung angeordnet” und dergleichen auf eine Ausrichtung von zwei im Wesentlichen planen Oberflächen. Diese Oberflächen sind derart angeordnet, dass sie nicht parallel zueinander sind. Das bedeutet, die Ebenen, die durch beide Oberflächen geschaffen sind, schneiden sich (wenn sie ineinander verlängert werden) an irgendeinem Punkt in einem Winkel.
Räumlich bezogene Begriffe, wie etwa „unter”, „unterhalb”, „untere/r/s”, „über”, „obere/r/s” und dergleichen, sind zur Beschreibungserleichterung zum Erläutern der Positionierung eines Elements bezüglich eines zweiten Elements verwendet. Diese Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen des Pakets zusätzlich zu verschiedenen Ausrichtungen abgrenzen, die von jenen abweichen, die in den Figuren abgebildet sind. Weitere Begriffe wie „erste/r/s”, „zweite/r/s” und dergleichen sind außerdem zum Beschreiben verschiedener Elemente, Bereiche, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der Beschreibung durchwegs auf gleiche Elemente.
Wie hierin verwendet sind Begriffe wie „aufweisen”, „enthalten”, „beinhalten” und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein angegebener Elemente oder Merkmale anzeigen, zusätzliche Elemente oder Merkmale jedoch nicht ausschließen. Die Artikel „eine/r/s” und „der/die/das” sollen den Plural sowie den Singular beinhalten, falls es der Kontext nicht deutlich anders angibt.
Der Begriff „im Wesentlichen” umfasst Beziehungen oder physikalische Merkmale der Elemente, die beide exakt konform mit der Anforderung sind, als auch kleinere Abweichungen von den Anforderungen aufgrund von Herstellungsprozessvariationen. Zusammenbau und anderen Faktoren, die eine Abweichung vom Idealfall verursachen können.
Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, falls nicht spezifisch anderweitig angegeben.
Obgleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass vielerlei alternative und/oder äquivalente Implementierungen die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen ersetzen können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Adaptionen oder Variationen der hierin besprochenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon eingeschränkt ist.

Claims

Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung, umfassend: ein Formgehäuse, das einen inneren Hohlraum umfasst, wobei der Hohlraum eine Oberseite, die von einer Bodenseite beabstandet ist, und erste und zweite Endseiten umfasst, die zwischen der Ober- und Bodenseite verlaufen, ein Tor zum Überführen von verflüssigtem Formmaterial in den Hohlraum, wobei das Tor im Formgehäuse angeordnet ist und zur ersten Endseite des Hohlraums verläuft; und einen Leadframe, der eine obere Oberfläche, eine Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche und einen Formflussmodifizierer umfasst, wobei der Leadframe in denn inneren Hohlraum zum Ausbilden eines ersten Hohlraumabschnitts zwischen der oberen Oberfläche und der Oberseite und eines zweiten Hohlraumabschnitts zwischen der Rückfläche und der Bodenseite positioniert ist, wobei eine Topologie des Leadframes derart ist, dass das verflüssigte Formmaterial den ersten Hohlraumabschnitt bei einer ersten Rate füllt und den zweiten Hohlraumabschnitt bei einer zweiten Rate füllt, die von der ersten Rate abweicht, und wobei der Formflussmodifizierer zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate vom Leadframe weg verläuft.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Halbleiterchip, der auf die obere Oberfläche aufgebracht ist; und elektrische Leiter, die zwischen leitfähigen Anschlüssen des Halbleiterchips und der oberen Oberfläche angeordnet sind; wobei der Halbleiterchip und die elektrischen Leiter den Fluss von verflüssigtem Formmaterial über die obere Oberfläche verlangsamen, sodass die erste Rate geringer als die zweite Rate ist, und wobei der Formflussmodifizierer von der Rückseite des Leadframes weg verläuft und zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate durch Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial im zweiten Hohlraumabschnitt konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Formflussmodifizierer zum Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate durch Umleiten von verflüssigtem Formmaterial vom zweiten Hohlraumabschnitt zum ersten Hohlraumabschnitt konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der Formflussmodifizierer einen geneigten Schacht umfasst, der von der Rückfläche weg verläuft, wobei der geneigte Schacht zum Führen von verflüssigtem Formmaterial vom zweiten Hohlraumabschnitt durch eine Öffnung im Leadframe zum ersten Hohlraumabschnitt konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 4, wobei der geneigte Schacht zwei Seitenwandabschnitte, die zueinander beabstandet sind, und einen Dachabschnitt, der zwischen den zwei Seitenwandabschnitten verläuft, umfasst, wobei die zwei Seitenwandabschnitte und der Dachabschnitt der Öffnung benachbart an den Leadframe angrenzen, wobei der Dachabschnitt bezüglich der Rückfläche geneigt angeordnet ist.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 4, wobei der geneigte Schacht einen halbkreisförmigen Abschnitt umfasst, der von der Rückfläche weg verläuft und an die Öffnung im Leadframe angrenzt.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formflussmodifizierer einen massiven Buckel umfasst, der auf der Rückfläche angeordnet ist, und wobei der massive Buckel zum Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial im zweiten Hohlraumabschnitt durch Umleiten von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche fließt, zur Bodenseite des Hohlraums hin konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 7, wobei der massive Buckel zwei Seitenwände und eine Außenfläche umfasst, wobei die zwei Seitenwände von der Rückfläche in einem rechten Winkel weg verlaufen, wobei die Außenfläche eine schiefe Ebene bezüglich der Rückfläche und einen gekrümmten Abschnitt umfasst.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der massive Buckel einen kegelförmigen Abschnitt, der geneigt von der Rückfläche weg verläuft, und einen kugelförmigen Abschnitt umfasst, der an den kegelförmigen Abschnitt angrenzt.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formflussmodifizierer eine plane Oberfläche umfasst, die an einem Außenende des Leadframes gegenüber dem Tor angeordnet ist, wobei die plane Oberfläche von der Rückfläche weg zur Bodenseite des Hohlraums hin verläuft.
Halbleiterverpackungsausbildungsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Formflussmodifizierer zum Bereitstellen eines veränderlichen Widerstands gegen verflüssigtes Formmaterial, das im zweiten Hohlraumabschnitt fließt und die plane Oberfläche berührt, durch Biegen zur Oberseite des Hohlraums bin konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsanordnung, umfassend: einen Leadframe, der eine obere Oberfläche und eine Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche umfasst; einen Halbleiterchip, der auf der oberen Oberfläche aufgebracht ist; elektrische Leiter, die zwischen leitfähigen Anschlüssen des Halbleiterchips und der oberen Oberfläche angeordnet sind; ein verfestigtes Formmaterial, das zum Einkapseln des Halbleiterchips und der elektrischen Leiter an den Leadframe und den Halbleiterchip angrenzt; und einen Formflussmodifizierer, der vom Leadframe weg verläuft, wobei der Formflussmodifizierer zum Ausgleichen einer Differenz zwischen einer ersten Rate von verflüssigtem Formmaterial, das über die obere Oberfläche fließt, und einer zweiten Rate von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche fließt, konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsanordnung nach Anspruch 12, wobei der Formflussmodifizierer einen geneigten Schacht umfasst, der von der Rückfläche weg verläuft, wobei der geneigte Schacht zum Führen von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche fließt, durch eine Öffnung im Leadframe zur oberen Oberfläche konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Formflussmodifizierer einen massiven Buckel umfasst, der auf der Rückfläche angeordnet ist, und wobei der massive Buckel zum Verringern der zweiten Rate durch Umleiten von verflüssigtem Formmaterial, das über die Rückfläche fließt, weg vom Leadframe konfiguriert ist.
Halbleiterverpackungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Formflussmodifizierer eine plane Oberfläche umfasst, die an einem Ende des Leadframes gegenüber dem Tor angeordnet ist, wobei die plane Oberfläche geneigt von der Rückfläche weg verläuft.
Verfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines Leadframes in einem inneren Hohlraum eines Formgehäuses, wobei der Leadframe eine obere Oberfläche, eine Rückfläche gegenüber der oberen Oberfläche und einen Formflussmodifizierer umfasst, wobei der innere Hohlraum eine Oberseite, die von einer Bodenseite beabstandet ist, und erste und zweite Endseiten umfasst, die zwischen der Ober- und Bodenseite verlaufen, wobei der Leadframe einen ersten Hohlraumabschnitt zwischen der oberen Oberfläche und der Oberseite und einen zweiten Hohlraumabschnitt zwischen der Rückfläche und der Bodenseite ausbildet; Überführen von verflüssigtem Formmaterial in ein Tor im Formgehäuse, wobei das Tor zur ersten Endseite des Hohlraums verläuft, wobei eine Topologie des Leadframes derart ist, dass verflüssigtes Formmaterial den ersten Hohlraumabschnitt bei einer ersten Rate füllt und den zweiten Hohlraumabschnitt bei einer zweiten Rate füllt, die von der ersten Rate abweicht; und Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate durch Benutzen des Formflussmodifizierers zum Umleiten des Flusses von verflüssigtem Formmaterial über die obere Oberfläche oder die Rückfläche.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: Anordnen eines Halbleiterchips auf der oberen Oberfläche; und elektrisches Verbinden des Halbleiterchips mit dem Leadframe mit elektrischen Leitern, die zwischen leitfähigen Anschlüssen des Halbleiterchips und der oberen Oberfläche angeordnet werden, wobei der Halbleiterchip und die elektrischen Leiter den Fluss von verflüssigtem Formmaterial über die obere Oberfläche verlangsamen, sodass die erste Rate geringer als die zweite Rate ist, und wobei das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate das Verlangsamen des Flusses von verflüssigtem Formmaterial im zweiten Hohlraumabschnitt mit dem Formflussmodifizierer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Ausgleichen der Differenz zwischen der ersten und zweiten Rate ferner das Benutzen des Formflussmodifizierers zum Führen von verflüssigtem Formmaterial vom zweiten Hohlraumabschnitt durch eine Öffnung im Leadframe zum ersten Hohlraumabschnitt umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das verflüssigte Formmaterial ein Thermoplast umfasst und das verflüssigte Formmaterial durch Spritzgießen überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das verflüssigte Formmaterial ein Duroplast umfasst und das verflüssigte Formmaterial durch Transferformen überführt wird.