DE19526010B4

DE19526010B4 - Elektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE19526010B4
Application number: DE19526010A
Authority: DE
Inventors: Bernhard SCHÄTZLER; Georg Ernst
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: WO1998032172A1; DE19526010A1

Abstract

Elektronisches Bauelement mit einem integrierten Schaltkreis (1, 11) und einem standardisierten Gehäuse (6) aus Gieß- oder Preßmasse, in welches der integrierte Schaltkreis (1, 11) eingebettet ist, und mit einem Zuleitungsrahmen (2), der eine zentrale Insel (4, 14, 24) zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises aufweist, wobei die Insel so ausgebildet ist, daß eine Gehäusedurchbiegung vermieden wird, die Insel (4, 14, 24) im wesentlichen bündig abschließend mit dem integrierten Schaltkreis (1, 11) ausgebildet ist, die Dicke des Gehäusebereiches (7) oberhalb des integrierten Schaltkreises (1, 11) gleich der Dicke des Gehäusebereiches (8) unterhalb der Insel (4, 14, 24) ist, und das Verhältnis der Grundfläche des integrierten Schaltkreises zur Inselfläche etwa 0,9 : 1 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, insbesondere dünne QFPs, bei dem ein standardisierter Zuleitungsrahmen und ein integrierter Schaltkreis verwendet und in eine Gieß- oder Preßmasse eingebettet werden.
Oberflächenmontierte elektronische Bauelemente, auch SMD-Bauelemente genannt, werden üblicherweise in ein Gehäuse aus einer Kunststoffpreßmasse eingebettet, aus dem die elektronischen Anschlüsse herausgeführt werden. Je nach Anzahl der benötigten Anschlüsse entsprechen diese Gehäuse einer Norm mit festgelegten Abmessungen, um so eine standardisierte Herstellung und automatische Bestückung von Platinen zu ermöglichen. Die Abmessungen dieser Gehäuse sind in deutschen und internationalen Normen festgelegt. Die Zuleitungsrahmen (Leadframes), die zur exakt positionierten Einbettung der elektrischen Anschlüsse verwendet werden, sind ebenfalls standardisiert. In der Mitte dieser Zuleitungsrahmen sind Inseln vorgesehen, auf denen die integrierten Schaltkreise befestigt werden. Zuleitungsrahmen und integrierter Schaltkreis werden dann zusammen in dem Gehäuse aus Preßmasse eingepreßt. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Eisen/Nickel-Legierung, die üblicherweise für den Zuleitungsrahmen verwendet wird, des Silizium-Chips, der den integrierten Schaltkreis bildet, und der Preßmasse des Gehäuses und dem außerdem noch auftretenden Reaktionsschrumpf der Preßmasse kommt es zu Spannungen. Dadurch kommt es insbesondere bei großen flachen Gehäusen (dünne QFPs, auch TQFPs genannt) zu diagonalen Gehäuseverwölbungen von bis zu 100 μm.
Man versucht diese Gehäusedurchbiegung oder Wölbung, auch Warpage genannt, durch Verwendung von speziellen Insel designs zu unterbinden. Dabei werden in die Inseln, die zentral in den Zuleitungsrahmen (Leadframes) angeordnet sind, Löcher oder Schlitze angebracht oder die Inseln unterätzt oder Riefen in die Inseln eingeätzt. Auch die Verwendung von Kupferzuleitungsrahmen ist schon versucht worden, um die Gehäuseverwölbung zu minimieren. All diese Lösungen erfordern jedoch entweder neue oder geänderte Montageprozesse, oder sie sind nur mit geätzten und nicht mit gestanzten Leadframes durchführbar, oder sie führen zu einer Reduzierung der Steifigkeit der Außenanschlüsse.

Aus der DE 36 35 375 A1 ist die Verwendung eines standardisierten Zuleitungsrahmen bekannt. Hierbei wird zur Anpassung der Trägerinsel an das Halbleiterbauelement eine entsprechende Trägerinsel auf dem Mittelteil des Rahmens befestigt.

Um Verbiegungen eines umgossenen Elements zu vermeiden ist aus der EP 0 261 324 A1 bekannnt, den Leiterrahmen höhenmäßig zentriert in der Vergußform anzuordnen, damit oberhalb und unterhalb des integrierten Schaltkreises gleichviel Kunststoff gelangt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, welches auf konstruktiv einfache Weise die Gehäusedurchbiegung minimiert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird ein elektronisches Bauelement mit einem integrierten Schaltkreis und einem standardisierten Gehäuse aus Gieß- oder Preßmasse, in welches der integrierte Schaltkreis eingebettet ist, und mit einem Zuleitungsrahmen, der eine zentrale Insel zur Aufnahme des inte grierten Schaltkreises aufweist, hergestellt. Dieses elektronische Bauelement zeichnet sich dadurch aus, daß die Insel im wesentlichen etwas größer als der integrierte Schaltkreis ausgebildet ist, und daß der Abstand zwischen der Oberseite des Gehäuses und dem integrierten Schaltkreis dem Abstand zwischen der Unterseite des Gehäuses und der Insel entspricht.

Allein das Verhältnis von der Grundfläche des integrierten Schaltkreises zur Inselfläche bestimmt bei sonst gleichen Materialien, Fertigungsequipment, Prozessen und Prozeßparametern den Grad der Gehäuseverwölbung. Durch die Anpassung der Inselgröße an die jeweilige Grundfläche des integrierten Schaltkreises werden die Spannungen zwischen integriertem Schaltkreis, Zuleitungsrahmen und Preßmasse so ausbalanciert, daß die Gehäuseverwölbung je nach Verhältnis der Flächen zueinander reduziert oder beseitigt wird.

Durch die Verwendung einer Insel, die etwas größer als der integrierte Schaltkreis ausgebildet ist, wird der integrierte Schaltkreis auf die Insel aufgeklebt und der austretende Kleber bildet dann auf dem überstehenden Inselrand eine Hohlkehle, wobei mit deren Ausbildung kontrolliert werden kann, ob der integrierte Schaltkreis korrekt auf der Insel verklebt ist. Besonders günstig ist es dabei, die Insel so auszubilden, daß das Verhältnis von der Grundfläche des integrierten Schaltkreises zu der Insel etwa 0,9 : 1 beträgt.

Die Insel ist in der vorliegenden Erfindung als durchgehende, unstrukturierte Fläche ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, daß die Dicke der Preßmasse oberhalb und unterhalb des integrierten Schaltkreises und der Insel gleich groß ist. Außerdem entfallen die im Stand der Technik vorgesehenen Strukturierungen und speziellen Designs der Insel.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Zuleitungen bis an die Insel herangeführt ausgebildet sein. Dies ist insbesondere bei sehr kleinen integrierten Schaltkreisen vorteilhaft, bei denen sonst ein zu großer Abstand von den Zuleitungen bis zur Insel entstehen würde und Probleme bei der weiteren Kontaktierung auftreten könnten.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung weiter erläutert. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
1 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bauelements mit großem integrierten Schaltkreis;
2 eine seitliche Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Bauelement mit einem kleinen integrierten Schaltkreis; und
3 eine seitliche Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Bauelement mit einem kleinen integrierten Schaltkreis und bündig abschließender Insel.
In 1 ist ein Querschnitt durch ein elektronisches Bauelement dargestellt, in dem ein Zuleitungsrahmen 2 verwendet wird, der insbesondere aus den Zuleitungen 3 und einer Insel 4 besteht. Auf der Insel 4 wird ein integrierter Schaltkreis 1 befestigt und Zuleitungsrahmen 2 und integrierter Schaltkreis 1 dann in ein Gehäuse 6 aus Preßmasse eingebettet. Dabei wird der Schaltkreis 1 und die Insel 4 höhenmäßig so angeordnet, daß Gehäusebereiche 7 und 8 entstehen, die jeweils eine Dicke a und b aufweisen, die gleich groß sind. Dabei ist erfindungsgemäß die Größe der Insel 4 der Grundfläche des integrierten Schaltkreises 1 angepaßt worden, so daß diese im wesentlichen übereinstimmen. Die Insel 4 ist lediglich um einen kleinen Überstand größer als die Grundfläche des integrierten Schaltkreises 1, so daß der zum Befestigen des integrierten Schaltkreises 1 auf der Insel 4 verwendete Klebstoff ausweichen kann und auf dem Überstand eine Hohlkehle 5 bildet. Diese Hohlkehle 5 bildet einen geeigneten Kontrollparameter zur Überwachung einer optimalen Verklebung des integrierten Schaltkreises 1 mit der Insel 4. Der Gesamtzuleitungsrahmen 2 ist höhenmäßig so angeordnet, daß die Zuleitungen 3 ebenfalls zentriert in dem Gehäuse 6 angeordnet sind. Oberhalb und unterhalb der Zuleitungen erstrecken sich also Gehäusebereiche mit gleicher Dicke, die in der Figur mit c bezeichnet ist. Die Insel 4 ist also gegenüber den Zuleitungen 3 erfindungsgemäß abgesenkt und zwar in einer der Höhe des integrierten Schaltkreises 1 angepaßten Weise. Diese höhenmäßige Anpassung ist bei der Herstellung des Zuleitungsrahmens 2 und der Verbindungen zwischen den Zuleitungen 3 und der Insel 4 zu berücksichtigen.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes elektronisches Bauelement mit einem kleinen integrierten Schaltkreis 11 darge stellt. Dazu wird die Insel 14 entsprechend dem kleineren integrierten Schaltkreis 11 angepaßt und dementsprechend kleiner ausgebildet. Das Verhältnis der Grundfläche des integrierten Schaltkreises 11 zur Insel 14 beträgt 0,9 : 1. Die Insel 14 ist innerhalb des Zuleitungsrahmens 2 gegenüber den Zuleitungen 3 so abgesenkt, daß sowohl oberhalb und unterhalb der Zuleitungen 3 Gehäusebereiche mit gleicher Dicke c entstehen und auch oberhalb und unterhalb des integrierten Schaltkreises 11 und der Insel 14 Gehäusebereiche 7 mit der Dicke a und Gehäusebereiche 8 mit der Dicke b entstehen, wobei a = b gilt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird ein geringer Überstand der Insel 14, an dem infolge des Reaktionsschrumpfes der Preßmasse Spannungen auftreten, in Kauf genommen, um auf diesem Inselüberstand eine Hohlkehle 5 erzeugen zu können, die ein wichtiger Kontrollparameter bei der Herstellung ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in 3 dargestellt, in der ebenfalls ein kleiner integrierter Schaltkreis 11 mit einer bündig abschließenden Insel 24 dargestellt ist. In diesem Beispiel sind überhaupt keine überstehenden Inselbereiche vorhanden, an denen Spannungen infolge des Reaktionsschrumpfes der Preßmasse auftreten könnten.
In den Figuren sind lediglich integrierte Schaltkreise 1 und 11 mit zwei verschiedenen Größen dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß für ein standardisiertes und genormtes Gehäuse 6 eine ganze Gruppe von integrierten Schaltkreisen mit unterschiedlichen Größen zum Einsatz kommt. Entsprechend der Größe der Grundfläche des integrierten Schaltkreises wird die Insel größenmäßig angepaßt, so daß der Standardzuleitungsrahmen erfindungsgemäß weiterverarbeitet wird und für eine ganze Gruppe unterschiedlicher integrierter Schaltkreise einsetzbar ist, ohne daß es zu einer Gehäuseverwölbung kommen würde. Bei den vorstehend beschriebenen Gehäusen handelt es sich um große dünne quadratische Gehäuse, sog. TQFPs, mit beispiels weise 176 Zuleitungen, die an allen vier Seiten aus dem quadratischen Gehäuse herausgeführt werden.

Claims

Elektronisches Bauelement mit einem integrierten Schaltkreis (1, 11) und einem standardisierten Gehäuse (6) aus Gieß- oder Preßmasse, in welches der integrierte Schaltkreis (1, 11) eingebettet ist, und mit einem Zuleitungsrahmen (2), der eine zentrale Insel (4, 14, 24) zur Aufnahme des integrierten Schaltkreises aufweist, wobei die Insel so ausgebildet ist, daß eine Gehäusedurchbiegung vermieden wird, die Insel (4, 14, 24) im wesentlichen bündig abschließend mit dem integrierten Schaltkreis (1, 11) ausgebildet ist, die Dicke des Gehäusebereiches (7) oberhalb des integrierten Schaltkreises (1, 11) gleich der Dicke des Gehäusebereiches (8) unterhalb der Insel (4, 14, 24) ist, und das Verhältnis der Grundfläche des integrierten Schaltkreises zur Inselfläche etwa 0,9 : 1 beträgt.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei der integrierte Schaltkreis (1, 11) auf die Insel (4, 14) aufgeklebt ist und der ausgetretene Klebstoff am integrierten Schaltkreis (1, 11) eine Hohlkehle (5) bildet.
Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Insel (4, 14, 24) als durchgehende, unstrukturierte Fläche ausgebildet ist.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zuleitungen (3) bis an die Insel (4, 14, 24) herangeführt ausgebildet sind.
Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zuleitungen (3) höhenmäßig zentriert in dem Gehäuse (6) angeordnet sind und die Insel (4, 14, 24) gegenüber den Zuleitungen (3) etwas abgesenkt ist.