Die Erfindung betrifft einen Anschlußrahmen (Leadframe) und
insbesondere einen Anschlußrahmen, der so ausgestaltet ist,
daß er, mit einem Halbleiter-Chip zu einem Halbleiter-Modul
verbunden, auf besonders vorteilhafte Weise mit Kunststoff
umhüllt werden kann. Der erfindungsgemäße Anschlußrahmen eig
net sich besonders als Leadframe für DRAM(Dynamic Random Ac
cess Memory)-Bausteine und insbesondere solche mit einem Ge
häuse vom Typ TSOP-II (Thin Small Outline Package, Type II).
Derartige Gehäuse weisen eine Kunststoffdicke von nur etwa 1 mm
auf.
Die DRAM-Bausteine sind typischerweise in LOC(Lead On Chip)-
Technik montiert, bei der der Halbleiter-Chip beispielsweise
mit Hilfe von Montagetapes (Klebefolie) unter dem Anschluß
rahmen befestigt ist.
Da die DRAM-Chips mit jeder Shrinkgeneration immer kleiner
werden, kommt es häufig vor, daß die Breite des DRAM-Chips
deutlich geringer ist als die Gehäusebreite bzw. die Breite
des Formhohlraums, mit dessen Hilfe das Gehäuse hergestellt
wird. Im Formhohlraum entstehen deshalb auf der Seite des
Leadframes, die mit dem Halbleiter-Chip verbunden ist, in den
Bereichen um den Halbleiter-Chip herum relativ große Leerräu
me, in die die Kunststoffmasse ungehindert eindringen kann.
Beim Füllen des Formhohlraums mit Kunststoffmasse (Molden)
wird deshalb häufig beobachtet, daß sich die Kunststoffmasse
in den Leerräumen neben dem Halbleiter-Chip schneller aus
breitet als in den Bereichen, in denen der Halbleiter-Chip
angeordnet ist. An den Randbereichen des Formhohlraums eilt
der Kunststoff also voraus und erreicht die Entlüftungsseite
eher als die restliche Kunststoff-Front. Die rechts und links
des Halbleiter-Chips verlaufenden Kunststoff-Fronten treffen
sich am Ende des Formhohlraums, bevor die Kunststoffmasse den
mittleren Teil des Gehäuses vollständig ausgefüllt hat, so
daß Luft im entlüftungsseitigen Bereich, beispielsweise hin
ter oder über dem Chip, eingeschlossen wird. Der Luftein
schluß vermindert Qualität und Zuverlässigkeit des fertigen
Bauteils. Der Qualitätsverlust kann so groß sein, daß das
Bauteil verworfen werden muß.
Der Lufteinschluß kann durch Komprimieren beim Umhüllungsvor
gang nicht beseitigt werden. Zur Verhinderung von Luftein
schlüssen bei der Herstellung von Kunststoffgehäusen wurden
bisher üblicherweise drei verschiedene Techniken eingesetzt,
die als "Lost Cavity-", "Vacuum Molding-" und "Balanced
Package-"Technik bezeichnet werden.
Bei der "Lost Cavity"-Technik wird hinter dem Formhohlraum
für das Gehäuse ein weiterer Hohlraum, die sogenannten Lost
Cavity angeordnet. Die Lost Cavity dient als Aufnahmeraum für
eventuelle Lufteinschlüsse, die mit zusätzlicher Kunststoff
masse aus dem Gehäusehohlraum herausgedrängt werden. Die in
die Lost Cavity gedrückte Kunststoffmasse wird als Abfall
verworfen, was unter Kosten- und Umweltschutzgesichtspunkten
nachteilig ist. Außerdem sind zusätzliche Verfahrensschritte
notwendig, um den Lost Cavity-Kunststoffkörper vom gewünsch
ten Produkt abzutrennen.
Beim "Vacuum-Molding" wird der Formhohlraum vor dem Einfüllen
der Kunststoffmasse mit einer Vakuumvorrichtung evakuiert, so
daß der Kunststoff in einen praktisch luftleeren Raum fließt
und somit Lufteinschlüsse verhindert werden. Dieses Verfahren
erfordert jedoch einen erheblichen zusätzlichen apparatetech
nischen Aufwand, da beispielsweise eine luftdichte Abdichtung
des Formwerkzeugs erreicht werden muß.
Eine grundsätzlich andere Methode besteht darin, den zu um
hüllenden Halbleiter-Modul so auszugestalten, daß ein gleich
mäßiger Fluß des Kunststoffes im Formhohlraum gewährleistet
ist und der Einschluß von Luft vermieden wird. Derartige Hal
terleiter-Module, die einen gleichmäßigen Moldfluß gewährlei
sten, werden generell als "Balanced Packages" bezeichnet.
"Balanced Packages" werden beispielsweise durch ein bestimm
tes Leadframe-Design und eine exakte Abstimmung von Chipdicke
und Chiplage erreicht. Im Falle von DRAM-Bausteinen oder all
gemein Halbleiter-Modulen mit schmalem Chip und breitem Ge
häuse sind "Balanced Packages" mit konventionellen Designmaß
nahmen (z. B. flacher Anschlußrahmen ohne Prägungen, Biegungen
oder ähnliches) nicht zu erreichen.
Es sind Maßnahmen zur Lenkung des Kunststoffflusses beim Um
hüllen von Halbleiterbausteinen bekannt, bei denen Leitflä
chen im Bereich des Halbleiters vorgesehen sind. Dabe geht es
allerdings nicht um die Vermeidung von Lufteinschlüssen, son
dern um eine Vergleichmäßigung des Flusses oberhalb und un
terhalb der Chipinsel. Dadurch soll ein Verkanten der Chipin
sel beim Vergießen vermieden werden, siehe z. B. die gattungsbildende JP 5-
109963 A. Vergleichbare Maßnahmen und Wirkungen gehen auch aus
der JP 5-102373 A und der JP 5-235233 A hervor; das Vermeiden von
Lufteinschlüssen wird bei diesem Stand der Technik weder an
gestrebt noch erreicht.
Aufgabe der Erfindung war es, einen Anschlußrahmen
und insbesondere einen Anschlußrahmen für die LOC-
Montagetechnik zu schaffen, der im Verbund mit einem Halblei
ter-Chip zu einem Halbleiter-Modul führt, der sich auf einfa
che Art und Weise unter Vermeidung von Lufteinschlüssen mit
einem Gehäuse aus Kunststoff umhüllen läßt. Der Anschlußrah
men sollte zudem einfach herstellbar sein und sich insbeson
dere zur Verwendung in DRAM-Speicherbausteinen mit Gehäuse
von Typ TSOP-II eignen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem Anschlußrahmen gemäß
Anspruch 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Unter Anschlußrahmen soll im Sinne der Erfindung eine einzel
ne Trägereinheit verstanden werden, die zur Aufnahme von in
der Regel einem Halbleiter-Chip bestimmt ist. Üblicherweise
sind für die Montage mehrere Anschlußrahmen miteinander zu
einem Band oder Streifen verbunden. Auch diese Bänder oder
Streifen sind Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung betrifft
weiterhin grundsätzlich alle Arten von Anschlußrahmen,
also sowohl solche für die Standardmontage-Technik, bei der
der Halbleiter-Chip auf einer Insel auf dem Anschlußrahmen
befestigt wird, als auch solche für die bereits erwähnte LOC-
Technik. Für letztere ist die Erfindung besonders geeignet.
Die Erfindung ist vor allem dann von Vorteil, wenn mit dem
Anschlußrahmen Halbleiter-Chips verbunden werden sollen, die
sehr viel schmaler sind als das Gehäuse selbst.
Der erfindungsgemäße Anschlußrahmen, der vorzugsweise aus Me
tall besteht und eine Vielzahl von Anschlußfingern aufweist,
weist erhabene Leitflächen
die dafür sorgen, daß der Kunststoff beim Molden
gleichmäßig durch den Formhohlraum fließt.
Die Leitflächen sind so ausgebildet, daß im Rand
bereich, der an wenigstens eine von zwei sich gegenüberlie
genden Seiten des Anschlußrahmens angrenzt, wenigstens zwei
Leitflächen angeordnet sind, die über die Oberfläche des An
schlußrahmens vorstehen, die zur Verbindung mit einem Halb
leiter-Chip bestimmt ist. Die Leitflächen können so angeord
net sein, daß sie sich aus einem inneren Bereich des An
schlußrahmens in Richtung auf die beiden anderen Seiten des
Anschlußrahmens erstrecken.
Die Leitflächen sind im Bereich hinter derjenigen Seite des
Anschlußrahmens angeordnet, die als Injektionsseite
(Mold Gate) bei der Herstellung des Kunststoff-Gehäuses vor
gesehen ist. Die Leitflächen sind in dem Bereich
angeordnet, der an die Seite des Anschlußrahmens angrenzt,
die dem Mold Gate gegenüberliegt.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die
Leitflächen nicht nur im Bereich hinter der Injektionsseite,
sondern auch der gegenüberliegenden Seite des Anschlußrahmens
angeordnet werden.
Während des Umhüllens mit Kunststoffmasse (Molden) trifft der
Kunststoff im Formhohlraum auf die Leitflächen des erfin
dungsgemäßen Anschlußrahmens, wodurch sein Fluß in diesem Be
reich gebremst wird. Größe und Lage der Leitflächen werden so
gewählt, daß ein gleichmäßiger Kunststofffluß durch den Form
hohlraum gewährleistet wird. Zweckmäßig sind die Leitflächen
so hoch, daß sie in im wesentlichen gleicher Höhe mit der vom
Anschlußrahmen abgewandten Oberfläche des montierten Halblei
ter-Chips abschließen. Die seitliche Ausdehnung der Leitflä
chen wird so gewählt, daß sie ein ungehindertes Vordringen
der Kunststoffmasse entlang der Leerräume des Halbleiter-
Chips im Formhohlraum unterbinden und die Kunststoffmasse mit
im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit über die gesamte
Breite des Formhohlraums fließt. Die Leitflächen decken also
die seitlichen Bereiche neben dem Halbleiter-Chip ab, während
der Zugang der Kunststoffmasse zum Halbleiter-Chip weitgehend
frei bleibt. Dadurch trifft die Kunststoffmasse in etwa
gleichzeitig auf der Entlüftungsseite des Formhohlraums auf,
so daß Lufteinschlüsse vermieden werden können.
Die Erfindung soll nun an einem bevorzugten Ausführungsbei
spiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert
werden. Dabei zeigen
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen erfin
dungsgemäßen Anschlußrahmen;
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt entlang der Li
nie B-B in Fig. 1 und
Fig. 3 schematisch eine Vorstufe des erfindungsgemä
ßen Anschlußrahmens gemäß Fig. 1 in Draufsicht.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Anschlußrahmen am Bei
spiel eines Anschlußrahmens 1 für die LOC-Montagetechnik. Wie
erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf diesen Typ von
Anschlußrahmen beschränkt.
Der Anschlußrahmen 1 weist eine Vielzahl von Anschlußfingern
3 auf. Führungsschienen, Verbindungen zu weiteren Anschluß
rahmen usw., die nach der Montage entfernt werden, sind in
den Figuren zur Vereinfachung nicht gezeigt. Die weiteren De
finitionen beziehen sich auf den fertig montierten Anschluß
rahmen ohne Führungsschienen usw.
Der in Fig. 1 abgebildete Anschlußrahmen weist vier Leitflä
chen 6 auf, die in den Bereichen angeordnet sind, die sich an
beide Stirnseiten 4, 4' anschließen. 4' ist als Injektions
seite (Mold Gate) beim Umhüllen mit Kunststoff, 4 als Entlüf
tungsseite vorgesehen, d. h. beim Herstellen des Kunststoff-
Gehäuses fließt die Kunststoffmasse von der Seite 4' in Rich
tung auf Seite 4. Der Anschlußrahmen weist zudem ein zweites
Paar Seiten 5, 5' auf, die senkrecht zu den Seiten 4 und 4'
stehen.
Die Leitflächen 6 verlaufen aus einem inneren Bereich des An
schlußrahmens in Richtung auf die Seiten 5 und 5' nach außen.
Dabei wird ein Mittelbereich zwischen den Seiten 5 und 5'
ausgespart, so daß die injizierte Kunststoffmasse ungehindert
in Richtung auf den Halbleiter-Chip 2 zulaufen kann, der vor
der Herstellung des Kunststoff-Gehäuses mit dem erfindungsge
mäßen Anschlußrahmen verbunden wird. Das mit 2 bezeichnete
Rechteck in Fig. 1 deutet die Lage an, in der der Halbleiter-
Chip unter dem erfindungsgemäßen Anschlußrahmen montiert
wird.
Während die Kunststoffmasse ungehindert in Richtung auf den
Halbleiter-Chip 2 fließen kann, sind die Leitflächen 6 ande
rerseits so angeordnet, daß sie den Fluß der Kunststoffmasse
in die Freiräume rechts und links neben dem Halbleiter-Chip
bremsen. Lage, Anzahl und Größe der Leitflächen wird dabei so
gewählt, daß ein gleichmäßiger Kunststofffluß über die gesam
te Breite des Formhohlraums erreicht wird.
Im vorliegenden Fall ist pro Freiraum neben dem Halbleiter-
Chip eine Leitfläche 6 vorgesehen. Die Leitflächen sind mit
den äußeren, den Seiten 4 und 4' am nächsten liegenden An
schlußfingern 3' verbunden. In der besonders bevorzugten Aus
führungsform, die in den Figuren gezeigt ist, sind die Leit
flächen 6 in die äußeren Anschlußfinger (Eckleads) integriert
und werden durch Umfalzen von Laschen 7 gebildet, die von den
Eckleads 3' ausgehen. Die Laschen 7 können eine oder mehrere
Aussparungen 8 aufweisen, die vorzugsweise im Bereich der
Faltkante liegen und so ein Umfalzen der Laschen zur Herstel
lung der Leitflächen 6 erleichtern. Die Vorstufe des An
schlußrahmens mit nicht umgefalzten Laschen 7, wie sie in
Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist, ist ebenfalls Gegenstand der
Erfindung.
Die Laschen 7 sind bevorzugt so ausgelegt, daß sie nach dem
Umfalzen zu Leitflächen 6 im wesentlichen die gleiche Höhe
haben wie der auf dem erfindungsgemäßen Anschlußrahmen mon
tierte Halbleiter-Chip. Die Unterkanten der Leitflächen und
die vom Anschlußrahmen abgewandte Oberfläche des montierten
Halbleiter-Chips 2 liegen also im wesentlichen in einer Ebe
ne. Die
Schnittansicht gemäß Fig. 2 gibt dies schematisch wieder, wo
bei die Lage des Chips 2 nicht dessen tatsächlicher Lage im
Halbleiter-Modul entspricht.
Wie erwähnt, zeigen die Figuren eine besonders bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung. Es sind jedoch zahlreiche an
dere Ausführungsvarianten möglich, die ebenfalls im Rahmen
der Erfindung liegen. Beispielsweise müssen die Leitflächen
nicht als Falze ausgebildet sein, sondern sie können auch auf
der Oberfläche des Anschlußrahmens, die den Halbleiter-Chip
tragen soll, durch Kleben, Löten, Schweißen oder auf sonstige
Weise befestigt werden. Es ist auch nicht erforderlich, die
Leitflächen im Bereich der Eckleads anzuordnen. Die Leitflä
chen können vielmehr an jeder geeigneten Stelle des Anschluß
rahmens angebracht sein. Anzahl, Lage und Form der Leitflä
chen können variieren und richten sich z. B. nach der Art des
Anschlußrahmens, der Größe und Lage des zu montierenden Halb
leiter-Chips und dem Verfahren, das zur Herstellung des
Kunststoff-Gehäuses eingesetzt wird. Hier eignen sich grund
sätzlich alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunst
stoff-Gehäusen, und es können alle gängigen Kunststoffe ver
wendet werden.
Es ist auch möglich, anstelle einer Leitfläche 6 in Fig. 1
mehrere Leitflächen zu verwenden, die nicht unbedingt an den
Eckleads angebracht sein müssen, sondern z. B. über mehrere
Anschlußfinger verteilt und hier beispielsweise gestaffelt
angeordnet sein können.
Wie erwähnt, können die Leitflächen auch im wesentlichen par
allel zu den zweiten Seiten des Anschlußrahmens verlaufen.
Eine derartige Anordnung kann zum Beispiel zweckmäßig sein,
wenn das Mold Gate, die Injektionsstelle für die Kunststoff
masse, sich im wesentlichen in der Mitte einer der ersten
Seiten des Anschlußrahmens befindet. Die Leitflächen werden
dann so rechts und links des Mold Gates angeord
net, daß sie den Fluß des Kunststoffes nach rechts und links
in die Freiräume neben dem Halbleiter-Chip abbremsen.
Es ist auch nicht erforderlich, daß alle Leitflächen die
gleiche Höhe und/oder Breite besitzen. Vielmehr ist es mög
lich, die einzelnen Parameter in Abhängigkeit von den jeweils
gegebenen Anforderungen gezielt zu variieren, um einen
gleichmäßigen Fluß der Kunststoffmasse bei der Herstellung
eines Kunststoff-Gehäuses zu erreichen, und so den Einschluß
von Luft im Gehäuse zu verhindern.
Gegenstand der Erfindung sind neben den beschriebenen An
schlußrahmen auch Halbleiter-Module, die den erfindungsgemä
ßen Anschlußrahmen und einen mit diesem verbundenen Halblei
ter-Chip umfassen, sowie die mit Kunststoffmasse umhüllten
Halbleiter-Module und hier insbesondere solche vom Typ TSOP-
II.