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Die Erfindung betrifft eine Leiterrahmenbaugruppe
für ein
Halbleiterbauelement, die folgendes aufweist:
einen Leiterrahmen
mit einem Leiterrahmen-Hauptkörper,
wenigstens einen von dem Hauptkörper
ausgehenden Leiter und einer an dem Leiterrahmen angeordneten Schweißzone;
einen
Chipkontaktstellenrahmen mit einem Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper, wenigstens
einer Chipkontaktstelle, die von dem Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper getragen
ist und an der ein Halbleiterbauelement anzubringen ist, und einer zweiten
Schweißzone,
die an dem Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper angeordnet und mit der
ersten Schweißzone
des Leiterrahmens-Hauptkörpers schweißkontaktiert
ist;
wobei wenigstens eine Schweißkontaktstelle eine über eine
Ausnehmung führende
Stützbrücke aufweist,
um die Übertragung
von wenigstens einer Komponente von mechanischer Kraft, Wärme und elektrischem
Strom zwischen der Schweißkontaktstelle
und dem Rahmenhauptkörper
zu unterdrücken.
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Solche Leiterrahmenbaugruppen dienen
zur Verwendung bei einem Halbleiterbauelement mit einer sogenannten
LOC-Struktur (LOC = Leiter-auf-Chip), wobei die Leiter über den
Halbleiterchip verlaufen.
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Eine herkömmliche Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement
der LOC-Struktur
umfaßt
einen Chipkontaktstellenrahmen, der eine Chipkontaktstelle hat,
und einen Leiterrahmen, der Leiter hat, wobei die Rahmen durch Wiederstandsschweißen miteinander
verschweißt
sind, wie es in der
JP 5-343
445 A beschrieben ist. In
10a,
die ein Beispiel dieser Struktur zeigt, bezeichnet
1 einen
Leiterrahmen,
2 sind Leiter,
3 ist ein Halbleiterchip,
4 ist ein Bondmittel, wie etwa Lot,
5a und
5b bezeichnen
ein Paar Elektroden, und 10 ist ein Chipkontaktstellenrahmen. Widerstandsschweißen ist
ein wohlbekanntes Verfahren, bei dem die Schweißzonen unter Druck zwischen
zwei Elektroden
5a und
5b gehalten werden und
ein elektrischer Strom durch sie geleitet wird, so daß die Schweißzonen der
Rahmen
1 und
10 durch die Joulesche Wärme schmelzen
und miteinander verschweißt
werden. Dieses Schweißverfahren
ist insofern vorteilhaft, als zwei Rahmen mittels einer einfachen
Vorrichtung rasch miteinander verbunden werden können.
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Die
JP 5-190720 A zeigt ein Verfahren zum Verbinden
von zwei Rahmen zu einer Rahmenbaugruppe durch Anwendung eines Energiestrahls,
wie etwa eines Laserstrahls. Bei diesem Verfahren ist kein großer Druck
notwendig, so daß eine
Formänderung
der Rahmenbaugruppe infolge von Druck nicht auftritt.
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Da die Rahmen 1 und/oder 10,
die unter Druck zusammengehalten werden, beim Widerstandsschweißen von
einem elektrischen Strom zum Schmelzen gebracht werden, treten einige
Probleme auf. Die geschweißte
Rahmenbaugruppe ist in 10b gezeigt,
wobei 6 geschmolzene Abfallteilchen bezeichnet, die von dem geschmolzenen
Bereich des Rahmens abspritzen, und 1b und l0b bezeichnen
Verbindungsbereiche.
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Erstens kann der Rahmen 1 oder 10 während des
Schweißvorgangs
verformt oder verzogen werden. Wenn also der Leiterrahmen 1 und
der Chipkontaktstellenrahmen 10 während des Schweißens um
einige μm
in paralleler Richtung relativ zueinander verlagert werden, wird
die Rahmenbaugruppe zu einer konvexen oder konkaven Gestalt in der
Größenordnung
von 100 μm
verformt. Speziell nach Beendigung der gesamten Schweißvorgänge weist
die Rahmenbaugruppe insgesamt infolge von akkumulierten Formänderungen
und Verwindungen eine starke Verformung auf. Wenn solche Verformungen in
der Rahmenbaugruppe erzeugt werden, kann der nächste Drahtbondvor gang infolge
der Lageänderung
der Leiter und ungenügender
Erwärmung
beim Chipkontaktstellenbonden nicht richtig erfolgen, was zu einer
schlechten Ausbeute beim Drahtbonden führt .
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Zweitens werden die Abfallteilchen 6 aufgrund
der plötzlichen Änderung
der Wärmeerzeugung
während
des Schweißens
verspritzt. Diese Abfallteilchen 6 bewegen sich mit hoher
Geschwindigkeit zwischen den Rahmen und spritzen bzw. fliegen in
geschmolzenem Zustand nach außen.
Wenn sich diese Hochtemperatur-Abfallteilchen 6 auf dem
Halbleiterchip 3 absetzen, wird der organische Überzug auf
dem Halbleiterchip 3 zum Schmelzen gebracht, und die Schaltung
wird kurzgeschlossen, so daß die Ausbeute
bei der Halbleiterbauelement-Fertigung vermindert wird. Wenn diese
Abfallteilchen 6 ferner an der Elektrode auf dem Halbleiterchip 3 haften,
was zwar nicht häufig
der Fall ist, kann der Drahtbondvorgang nicht zufriedenstellend
ausgeführt
werden.
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Drittens zeigt 11 den F1uß eines elektrischen Nebenschluß-Stroms 7 während des
Schweißens,
eine Schweißzone 10b,
eine erste Schweißzone 10b1 und
eine zweite Schweißzone 10b2.
Wenn die erste Schweißzone 10b1 zu
verschweißen
ist, fließt
der elektrische Strom in der Größenordnung von
500 A, da der Leiterrahmen 1 und der Chipkontaktstellenrahmen 10 noch
nicht elektrisch miteinander verbunden sind, zwischen den Elektroden 5a und 5b,
die in 10 zu sehen sind,
und der NebenschluB-Strom ist gleich oder kleiner als 1 A. Wenn
jedoch die zweite Schweißzone 10b2 zu
bonden ist, fließt
der elektrische Strom, da die zu verschweißenden Rahmen durch die erste
Schweißzone l0b1 elektrisch
miteinander verbunden sind, ohne weiteres durch den Rahmen, und – wie in 11 mit dem Pfeil 7 gezeigt
ist – ein
Teil des während
des Schweißens durch
den Rahmen fließenden
Stroms wird im NebenschluB in die Chipkontaktstelle (nicht gezeigt) durch
die Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1, 10f1' geleitet
und fließt
außerdem
in den Leiterrahmen 1 durch die Chipkontakt stellen-Trägerstifte 10f2 und 10f2' und
durch die erste Schweißzone l0b1.
Dieser Strom ist in der Größenordnung
von 10 A, was ausreichen kann, um den Halbleiterchip zu zerstören.
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Beim Laserschweißverfahren dagegen tritt zwar
das Problem der Zerstörung
des Chips durch den NebenschluB-Strom nicht auf, weil der elektrische
Strom nicht als Energiequelle genutzt wird, aber andere Probleme
können
nicht gelöst
werden, und ein großer
Nachteil ist, daß beim
Laserschweißen eine
größere Menge
herumfliegender geschmolzener Abfallteilchen erzeugt wird.
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Eine Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der
EP
0 354 696 A2 bekannt. Bei einer dort beschriebenen Ausführungsform
sind im Verbindungsbereich zwischen zwei Rahmenkörpern Ausnehmungen in Form
von Öffnungen
vorgesehen, wobei ferner jeweils ein Steg vorhanden ist. Bei der Übereinanderpositionierung
von Teilen liegen sich diese Stege im wesentlichen senkrecht gegenüber, wobei
im Kreuzungsbereich ein Verbindungsabschnitt entsteht.
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Mit Hilfe dieser Stege ist es möglich, Kraftkomponenten
zu absorbieren, die beim Verbinden auftreten. Allerdings ist in
dieser Druckschrift auf die Problematik durch abspratzende Teilchen
beim Schweißen,
die Schwierigkeiten aufgrund von Nebenschlußströmen und das mögliche Anordnen
eines speziellen Sperrelementes nicht eingegangen.
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Aus der
EP 0 269 336 A2 ist eine
Trägeranordnung
für Halbleiter
bekannt, wobei der Chipbondbereich über Verbindungsleiter am Leiterrahmen
fixiert ist. Dabei sind spezielle elastische Abschnitte auch in
Form einer bogenförmigen
Ausführung
des Verbindungsleiters vorhanden. Diese herkömmliche Anordnung befaßt sich
aber nicht mit den insbesondere beim elektrischen Widerstandsschweißen auftretenden
Schwierigkeiten im Hinblick auf die mechanisch-thermische Verformung
sowie die Nebenschlußproblematik
und das Abspratzen von Teilchen beim Schweißen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß sowohl
eine ausreichende Formstabilität
nach dem Ausführen
einer Schweißverbindung
zwischen Leiterrahmen und Chipkontaktstellenrahmen gegeben ist,
als auch zuverlässig
verhindert werden kann, daß beim
Schweißen
abspratzende Perlen oder dergleichen auf den aktiven Bereich des Halbleiterbauelementes
gelangen oder thermische Schädigungen
aufgrund von Nebenschlußströmen auftreten.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
besteht die erfindungsgemäße Lösung darin,
eine Leiterrahmenbaugruppe der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß sich
die Schweißzonen
auf je einer Schweißinsel
befinden, die über
mindestens drei, vorzugsweise vier, bezogen auf die Abmessungen der
Schweißinsel
schmalere Stütz brücken mit
dem jeweiligen Leiter- oder Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper verbunden
ist, wobei der Innenrand der Ausnehmung eine Blende bildend von
der Schweißinsel
eng beabstandet ist und die Stützbrücken zum
Erhalt einer ausreichenden Verformungselastizität eine gebogene Form aufweisen.
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In Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß die
Stützbrücken eine
S-Form oder Z-Form besitzen.
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In Weiterbildung dieser ersten Ausführungsform
ist ferner vorgesehen, daß die
zur Chipkontaktstelle weisende Stützbrücke eine größere Breite zum Schutz gegen
Schweißperlen
oder Schweißspritzer aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
bei dieser Ausführungsform
der Leiterrahmen-Hauptkörper ein zwischen
den Schweißabschnitten
angeordnetes Leiterrahmenelement aufweist, das die Leiter haltert und
das eine größere Steifigkeit
aufweist als ein dem Leiterrahmenelement entsprechendes Rahmenelement
des Chipkontaktstellenrahmens.
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In Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß das
Rahmenelement des Chipkontaktstellenrahmens, das dem Leiterrahmenelement entspricht,
einen elastischen, gebogenen Dehnungsabschnitt hat, um Formänderungen
zu absorbieren.
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In Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß der
Leiterrahmen-Hauptkörper ein Leiterrahmenelement
aufweist, das die Leiter abstützt,
und das die Stützbrücke von
dem die leitertragenden Leiterrahmenelement getrennt ausgebildet ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform
besteht die erfindungsgemäße Lösung darin,
bei einer Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement der
eingangs genannten Art ein Schweißperlen oder Schweißspritzer
zurückhaltendes
Sperrelement vorzusehen, das so angeordnet ist, daß es eine
Ebene kreuzt, die wenigstens eine Schweißzwischenfläche um die Schweißzonen herum
und einen Oberfläche des
anzubringenden Halbleiterbauelementes enthält.
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In Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist vorgesehen, daß das
Sperrelement einen die Flugrichtung von Schweißperlen oder Schweißspritzern kreuzenden,
abgebogenen oder abgewinkelten Bereich eines die Schweißkontaktstellen
und Stützbrücken umgebenden
Schweißzonenrahmens
umfaßt.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform
besteht die erfindungsgemäße Lösung darin,
eine Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß die Schweißzonen im
wesentlichen auf der Symmetrieachse von sich gegenüberliegenden
Chipkontaktstellen-Trägerstiften
angeordnet sind, so daß aufgrund gleicher
Impedanzverhältnisse
der Nebenschlußstrom
beim elektrischen Widerstandsschweißen reduzierbar ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
schematische Ansicht zur Erläuterung
der Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Perspektivansicht der
Schweißzonen
des Leiterrahmens und des Chipkontaktstellenrahmens von 1;
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3 eine
Teilschnittansicht der Schweißzone
während
des Schweißens
der Leiterrahmenbaugruppe gemäß 1;
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4 eine
Teildraufsicht auf die Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Teildraufsicht auf die Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
Draufsicht, die die Relation zwischen dem Leiterrahmen und dem Chipkontaktstellenrahmen
der Leiterrahmenbaugruppe einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erläutert;
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7 eine
Teildraufsicht auf noch eine andere Ausführungsform der Leiterrahmenbaugruppe
für ein
Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung;
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8 einen
Teilschnitt der Schweißzone
der Leiterrahmenbaugruppe der Erfindung für ein Halbleiterbauelement;
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9 eine
Teildraufsicht auf den Chipkontaktstellenrahmen der Leiterrahmenbaugruppe
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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10a einen
Teilschnitt, der den Zustand zeigt, in dem der Leiterrahmen und
der Chipkontaktstellenrahmen einer herkömmlichen Leiterrahmenbaugruppe
zwischen den Schweißelektroden
vor dem Schweißen
zusammengehalten werden;
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10b einen
Teilschnitt, der den Zustand zeigt, in dem der Leiterrahmen und
der Chipkontaktstellenrahmen der herkömmlichen Leiterrahmenbaugruppe
von dem Schweißelektroden
unter Druck miteinander verschweißt werden; und
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11 eine
Teildraufsicht auf eine herkömmliche
Leiterrahmenbaugruppe, wobei elektrische Ströme mit Pfeilen bezeichnet sind.
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Die 1 und 2 zeigen Ausführungsformen der
Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement. Dabei ist 1 ein Lei terrahmen aus einer Fe-Ni-Legierung, 1a ist
ein Rahmenhauptkörper, 1b ist
eine Schweißzone, 2 bezeichnet
eine Vielzahl Leitungen, 10 ist ein Chipkontaktstellenrahmen
aus einer Fe-Ni-Legierung, 10a ist
ein Rahmenhauptkörper,
und 10b ist eine Schweißzone. In 2, in der die Schweißzonen 1b und 10b des
Leiterrahmens 1 und des Chipkontaktstellenrahmens 10 inselförmige Ausbildung
haben, bezeichnet 1c einen Schweißzonen-Rahmenbereich, der die
inselförmige
Schweißzone 1b umgibt, 1d sind
Stützbereiche
oder Stützbrücken, die
die Schweißzone 1b und
den Schweißzonen-Rahmenbereich 1c miteinander
verbinden, 10c ist ein Schweißzonen-Rahmenbereich, der die
inselförmige
Schweißzone 10b umgibt,
und 10d sind Stützbereiche
oder Stützbrücken, die
die Schweißzone 10b und
den Schweißzonen-Rahmenbereich 10c miteinander
verbinden.
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3 zeigt
den Zustand, in dem das Widerstandsschweißverfahren in bezug auf die
Leiterrahmenbaugruppe der 1 und 2 durchgeführt wird. Dabei
ist 3 ein Halbleiterchip, 4 ist ein Kontaktierungsmittel,
wie etwa Lot zum Kontaktieren bzw. Bonden des Halbleiterchips 3 mit
dem Chipkontaktstellenrahmen 10, 5a und 5b sind
ein Paar Schweißelektroden,
und 6 bezeichnet geschmolzene Abfallteilchen bzw. Schmelzschutt,
der an der Schweißstelle erzeugt
wird. Wenn den Schweißzonen 1b und 10b des
Leiterrahmens 1 und des Chipkontaktstellenrahmens 10,
die unter Druck zwischen den Elektroden 5a und 5b zusammengehalten
werden, ein elektrischer Strom zugeführt wird, werden die Schweißzonen 1b und 10b aufgeheizt,
und das Schmelzen beginnt an der Berührungsgrenzfläche. Zu
diesem Zeitpunkt wird durch die erzeugte Wärme ebenso wie bei der herkömmlichen
Technik eine Verformung erzeugt. Bei der vorliegenden Leiterrahmenbaugruppe sind
jedoch die Schweißzonen
der inselförmigen Kontaktstelle
von vier schmalen Stützbrücken 1d oder 10d abgestützt bzw.
dadurch verbunden, so daß die
erzeugte Verformung nur auf die Insel beschränkt ist, ohne auf den Rahmenhauptkörper übertragen
zu werden, so daß der
Rahmen 1 oder 10 mit Sicherheit seine präzisen Gesamtdimensionen
beibehält.
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Da ferner die Schweißzonen 1b und 10b inselförmig und
im wesentlichen von Öffnungen
bzw. Schlitzen umgeben sind bzw. der Schweißzonenrahmen 1c oder 10c einen
Innenrand hat, der den inselförmigen
Schweißzonen 1b oder 10b zugewandt
ist, trifft der Schmelzschutt 6 auf den Innenrand des Rahmens 1c oder 10c,
der der Schweißzone 1b oder 10b zugewandt
ist, so daß der
Schmelzschutt 6 entweder seine Flugrichtung ändert oder
an dem Innenrand haftet. Der größte Teil
des Schmelzschutts 6 wird also daran gehindert, auf den
Halbleiterchip 3 zu fliegen, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß Schmelzschutt 6 an
dem Halbleiterbauelement haftet und es zerstört, deutlich verringert wird.
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Um den Schmelzschutt 6 effektiv
zu veranlassen, auf den Innenrand des Schweißzonenrahmens 1c oder 10c aufzutreffen
und dadurch entweder seine Flugrichtung zu ändern oder an dem Innenrand
zu haften, sollte die Längendimension
des Raums, der durch die inselförmige
Schweißzone 1b oder 10b und
den Schweißzonenrahmen 1c oder 10c gebildet
ist, bevorzugt geeignet bemessen sein. Wenn nämlich die Längendimension des Raums zu groß ist, trifft
der fliegende Schmelzschutt 6 nicht auf den Innenrand und
fliegt unmittelbar auf den Halbleiterchip 3. Experimente,
die von den Erfindern durchgeführt
wurden, haben gezeigt, daß die
Längendimension
des Raums zwischen dem Außenrand
der inselförmigen
Schweißzone 1b oder 10b für den Leiterrahmen
einer Dicke von 0,125 mm bis 0,15 mm bevorzugt kleiner als ca. 1
mm sein sollte. Wenn die Längendimension
gleich oder größer als
2 mm ist, geht die Wirksamkeit des der Schweißzone zugewandten Innenrands
verloren.
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4 zeigt
eine andere Ausführungsform. Dabei
hat die Stützbrücke 1d in
Draufsicht eine im wesentlichen S-förmige Konfiguration, um so
die während
des Schweißvorgangs
erzeugte Verformung leicht aufzunehmen, und zwar auch dann, wenn
die Längendimension
des Raums, der zwischen der Schweißzone 1b und dem Schweißzonenrahman 1c gebildet
ist, kurz und nicht ausreichend ist, um der Stützbrücke eine Länge zu geben, die die Verformung
der Schweißzone
aufnehmen kann.
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Während
dabei die Stützbrücken, die
eine Verformungs-Absorptionsfunktion haben, bevorzugt dünn und lang
sind, so daß sie
leicht biegbar sind, sollte die Längendimension des Raums, der
durch die inselförmige
Schweißzone 1b oder 10b und
den Schweißzonenrahmen 1c oder 10c gebildet
ist, bevorzugt so festgelegt sein, daß sie eine geeignete Länge hat,
so daß der
herumfliegende Schmelzschutt 6 mit Sicherheit auf den Innenrand
des Schweißzonenrahmens 1c oder 10c trifft
und dadurch entweder seine Flugrichtung ändert oder an dem Innenrand
haftet. Wenn also die Längendimension
der Stützbrükken einfach
ausreichend lang gemacht wird, um die angesprochene erforderliche Biegsamkeit
der Stützbrücken zu
ergeben, wird der Raum, der verhindern soll, daß der herumfliegende Schmelzschutt 6 auf
den Halbleiterchip 3 fliegt, unzureichend. Bei dieser Ausführungsform
sind daher die Stützbrükken mit
S-Gestalt geformt, wie 4 zeigt, so
daß die
Dimension des Raums zwischen der Schweißzone 1b und dem Schweißzonenrahmen 1c in
der richtigen Größe gehalten
werden kann; dadurch wird es möglich,
daß der
Schmelzschutt 6 auftrifft oder anhaftet, und es ermöglicht gleichzeitig
die Erzielung einer wirksamen Länge
der Stützbrücken, um
die Verformung wirkungsvoll zu absorbieren.
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Die Stützbrücken der vorstehenden Ausführungsform
sind S-förmig
ausgebildet, aber andere geeignete gewundene oder gekröpfte Elemente
mit wenigstens einem abgebogenen Bereich zur Aufnahme der Formänderung
können
ebenso verwendet werden. Ein Beispiel dafür ist eine Z-Gestalt. Dabei kann
wenigstens ein Bereich der Stützbrücke 1d mit einem
Winkel relativ zu der Geraden, die zu dem Schweißzonenrahmen senkrecht ist,
ausgebildet sein. Ferner sind die S- oder Z-förmigen Stützbrücken 1d in der Schweißzone 1b des
Leiterrahmens 1 vorgesehen, aber die Stützbrücken 10d der Schweißzone
10b des
Chipkontaktstellenrahmens können
ebenfalls S- oder Z-förmig
gemacht sein.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform, wobei
die Schweißzone 1b mit
einer breiten Stützbrücke 1d bzw.
einem Stützelement
an einer Seite der Schweißzone 1b entgegengesetzt
zu dem Halbleiterchip 3 versehen ist, um zu verhindern,
daß herumfliegender
Schmelzschutt 6 auf den der Schweißzone zugewandten Innenrand
trifft und davon abprallt und auf den Halbleiterchip 3 fliegt.
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Bei den in den 1 bis 5 gezeigten
Ausführungsformen
ist die Anordnung so, daß der
aus der Schweißzone 1b verstreute
Schmelzschutt 6 auf den Innenrand des Schweißzonenrahmens
auftrifft. Der auftreffende Schmelzschutt 6 kann jedoch,
auch wenn diese Wahrscheinlichkeit gering ist, abprallen und zurück zu dem
Halbleiterchip 3 gelangen, der auf der Chipkontaktstelle
angebracht ist, und kann daran haften.
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Die in der 5 dargestellte
Ausführungsform
verhindert das, indem die die Schweißzone 1b umgebende Öffnung an
einer Stelle gegenüber
dem Halbleiterchip 3 relativ zu der Schweißzone 1b entfällt. Bei
dieser Anordnung trifft der Schmelzschutt 6, der in eine
von dem Halbleiterchip 3 wegführende Richtung fliegt, nicht
auf den Rand des Schweißzonenrahmens
und bewegt sich weiter zu der Außenseite des Rahmenhauptkörpers 1a des
Leiterrahmens 1, so daß er
nicht auf den Halbleiterchip 3 fliegt. Ferner ist zwar
in dem Leiterrahmen 1 dieser Ausführungsform eine breite Stützbrücke 1d vorgesehen,
aber die breite Stützbrücke 1d kann
auch in dem Chipkontaktstellenrahmen 10 an einer Stelle
vorgesehen sein, die zu dem auf der Chipkontaktstelle angebrachten
Halbleiterchip 3 entgegengesetzt ist.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement, wobei das Problem der Verwindung oder
Verformung der Leiter des Leiterrahmens nicht auftritt.
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Gewöhnlich hat eine Leiterrahmenbaugruppe
mehr als zwanzig Schweißstellen
zum Bonden des Leiterrahmens mit dem Chipkontaktstellenrahmen, und
die Dicke der Leiterrahmen beträgt
nur 0,125 mm bis 0,15 mm. Wenn sie daher an jeder Schweißstelle
verschweißt
werden, akkumulieren sich die geringfügigen Formänderungen oder Verwindungen
in dem Rahmen zu einer starken Verwindung oder Formänderung,
nachdem das Verschweißen der
Rahmen beendet ist. Diese Formänderung
des Leiterrahmens geht mit einer Formänderung oder Verwindung der
Leiter einher, so daß die
Produktausbeute nach dem Drahtbonden beeinflußt wird .
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Diese Ausführungsform ist daher so ausgebildet,
daß eine
Verwindung der Leiter selektiv unterdrückt werden kann. Wie 6 zeigt, ist die Steifigkeit
des Rahmenelements 11 des Leiterrahmens 1, von
dem die Leiter 2 ausgehen, größer als diejenige des Rahmenelements 101 des
Chipkontaktstellenrahmens 10 gemacht. Bei der gezeigten
Ausführungsform
sind die Rahmenelemente 11 und 101 an ihren entgegengesetzten
Enden mit den jeweiligen Schweißzonenrahmen 1c bzw. 10c des
Leiterrahmens 1 bzw. des Chipkontaktstellenrahmens 10 verbunden.
Außerdem
ist das Rahmenelement 101 des Chipkontaktstellenrahmens 10 mit
biegsamen Dehnungsabschnitten 10e und 10e' beispielsweise
in Form eines S versehen. Bei dieser Anordnung wird die an den Schweißzonen erzeugte
Formänderung
in den biegsamen Dehnungsabschnitten 10e und 10e' des
Rahmenelements 101 absorbiert, das weniger steif als das
Leiterrahmenelement 11 des Leiterrahmens 1 ist.
Daher bleiben die gewünschte
präzise Flachheit
und Positionsgenauigkeit des Leiterrahmens 1 erhalten,
so daß die
Ausbeute beim Drahtbonden wesentlich verbessert wird.
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Wenn das Rahmenelement 11 des
Leiterrahmens 1 im Vergleich mit dem Chipkontaktstellenrahmen 10 weniger
steif gemacht wird, tritt zwar eine konvexe oder konkave Formänderung
des Rahmens nicht auf, aber die Leiter 2 neigen sich in
bezug auf die Ebene des Leiterrahmens 1, was nachteilig
ist. Daher sollte die Steifigkeit des Rahmenelements 11 zwischen
den Schweißzonen 1b und 1b' größer als die
Steifigkeit des Rahmenelements 101 des Chipkontaktstellenrahmens 10 sein,
der dem Rahmenelement 11 entspricht, und wenigstens ein
Bereich des Rahmenelements 101 zwischen den Schweißzonen 10b und 10b' des
Chipkontaktstellenrahmens 10 sollte dehnungsfähig sein.
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7 zeigt
eine andere Ausführungsform der
Leiterrahmenbaugruppe, wobei ein ähnliches Problem wie bei der
vorhergehenden Ausführungsform
gemäß 6 gelöst wird. Dabei weist der Leiterrahmen 1 ein
Leiterstützelement 12 zur
Abstützung
der Leiter 2 des Leiterrahmens 1 sowie ein Schweißzonen-Stützrahmenelement 11a zur
Abstützung
der Schweißzone 1b als
ein von dem Leiterstützrahmenelement 12 separates
Element auf. Bei dieser Konstruktion sind die Schweißzone 1b und
die Leiter 2 von den jeweiligen separaten Rahmenelementen 12 bzw. 11a abgestützt. Dadurch
kann eine Formänderung
der Leiter 2, die zum Zeitpunkt der Montage ein Problem
sein kann, unterdrückt
werden. Außerdem
kann bei dieser Ausführungsform
vorteilhaft ein biegsamer Dehnungsabschnitt 10e oder 10e',
wie er in 6 gezeigt
ist, in dem Schweißzonen-Stützrahmenelement 11a vorgesehen
sein.
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8 zeigt
noch eine andere Ausführungsform
der Leiterrahmenbaugruppe. Zum wirkungsvollen Einfangen und Rückleiten
des beim Schweißen erzeugten
herumfliegenden Schmelzschutts 6 ist ein Sperrelement so
angeordnet, daß eine
Ebene, die wenigstens eine Schweißzwischenfläche um die Schweißzonen 1b und 10b herum
und die Vorderseite des Halbleiterchips 3 enthält, gekreuzt
wird. Bei dieser Ausführungsform
ist in dem Schweißzonenrahmen 1c,
der in der Flugrichtung des Schmelzschutts 6 liegt, beispielsweise
ein abgebogener Bereich ausgebildet, so daß zwischen dem Leiterrahmen 1 und
dem Chip kontaktstellenrahmen 10 ein Spielraum gebildet
und an dem Austritt eine Barriere positioniert ist, so daß der Schmelzschutt 6 nicht durchtreten
kann. Das ermöglicht
es, ein Verstreuen des Schmelzschutts 6 über die
Oberfläche
des Halbleiterchips 3 wirkungsvoll zu verhindern. Wenn
die Barriere durch Abbiegen des Rahmenelements wie oben beschrieben
gebildet ist, kann vorteilhaft verhindert werden, daß der Schmelzschutt 6 unmittelbar über die
Oberfläche
des Halbleiterchips 3 verstreut wird, und zwar ungeachtet
der Dicke des Leiterrahmens 1 und der Distanz zwischen
der Schweißzone und
dem Schweißzonen-Rahmenelement.
Eine an dem Rand der Schweißzone
ausgebildete Biegung verhindert wirkungsvoll das Verstreuen des
Schmelzschutts 6, aber eine Formänderung, die in unterschiedlicher
Festigkeit der Schweißstelle
resultiert, kann leicht erzeugt werden, so daß die Barriere bevorzugt in
dem Schweißzonen-Rahmenelement 1c ausgebildet
wird.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Leiterrahmenbaugruppe für
ein Halbleiterbauelement, die brauchbar ist, um eine Beschädigung des Halbleiterchips
durch den Nebenschlußstrom
des Schweißstroms
zu verhindern. In 9 bezeichnen 10f1, 10f1', 10f2 und 10f2' Chipkontaktstellen-Trägerstifte.
Bei dieser Ausführungsform
liegt die Schweißzone 10b ungefähr in der
Mitte zwischen den entgegengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften 10f1 und 10f2,
und die Schweißzone 10b' liegt ungefähr in der
Mitte zwischen den entgegengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften 10f1' und 10f2'.
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Die Impedanz zwischen der Schweißzone 10b und
dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f1 nahe
dieser Schweißzone 10b ist
im wesentlichen gleich der Impedanz zwischen der Schweißzone 10b und
dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f2 gemacht (die
Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1 und 10f2 liegen
einander gegenüber,
und die Chipkontaktstelle liegt zwischen ihnen). Die Impedanz zwischen
der Schweißzone 10b' und
dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f1' nahe
dieser Schweißzone 10b' ist
ebenfalls im wesentlichen gleich der Impedanz zwischen der Schweißzone 10b' und
dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f2' gemacht
(die Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1' und 10f2' liegen
einander gegenüber,
und die Chipkontaktstelle liegt zwischen ihnen).
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Wenn in 9 die linke Schweißzone 10b nach Beendigung
des Schweißvorgangs
der rechten Schweißzone 10b' geschweißt werden
soll, fließt
der elektrische Strom durch das Rahmenelement auch in die rechte
Schweißzone 10b'.
Dieser Strom ist zwar im Vergleich mit dem linksseitigen Strom (ca.
500 A) klein, er ist jedoch hinreichend groß, um den Halbleiterchip als
elektronisches Bauelement zu zerstören. Bei der Anordnung dieser
Ausführungsform
sind die Impedanzen zwischen der Schweißzone und dem Paar
von Chipkontaktstellen-Trägerstiften 10f1 und 10f2,
die an entgegengesetzten Seiten mit der Chipkontaktstelle dazwischen
angeordnet sind, einander im wesentlichen gleich gemacht, so daß die elektrischen
Potentiale an jedem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f1 und
10f2 einander gleich sind. Daher fließt der Strom nicht tief innen
in die Chipkontaktstelle, obwohl er von der linksseitigen Schweißzone zu der
rechtsseitigen Schweißzone 10b' fließt, so daß eine Beschädigung des
Halbleiterchips durch den elektrischen Strom vermieden werden kann.
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Vorstehend wurde zwar erläutert, daß die Leiterrahmenbaugruppen
der beschriebenen Ausführungsformen
aus einer Fe-Ni-Legierung
bestehen, aber ähnlich
vorteilhafte Resultate können ebenso
erzielt werden, wenn die Leiterrahmen anstatt aus der Fe-Ni-Legierung
aus einer Cu-Legierung oder einer Kombination aus einer Cu-Legierung und
einer Fe-Ni-Legierung hergestellt sind. Insbesondere, wenn ein Metall
mit hoher elektrischer Leitfähigkeit,
wie etwa eine Cu-Legierung, bei der sehr leicht Schmelzschutt erzeugt
wird, zu verschweißen ist,
ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich, da sie eine Beschädigung des
Halbleiterchips auch bei Erzeugung von Schmelzschutt verhindert.
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Ferner ist zu beachten, daß zwar die Schweißzonen der
in den 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen
inselförmige
Bondstellen sind, daß aber
die Erfindung auch dann zur Beseitigung des Problems einer Verformung
nützlich
ist, wenn der Schweißzonenrahmen
nicht vorgesehen ist.