DE19708002B4 - Anschlußrahmen für Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Anschlußrahmen, mit
– einem Rahmen (LF); und
– einer Vielzahl von Anschlüssen (4), die von dem Rahmen (LF) gehaltert sind und erste innere Anschlüsse (4a), zweite innere Anschlüsse (4b) und dritte innere Anschlüsse (4c) aufweisen, die sich radial im wesentlichen zu einem zentralen Punkt (CP) des Rahmens erstrecken,
wobei jeder erste innere Anschluß (4a) ein erstes inneres Ende (15a), jeder zweite innere Anschluß (4b) ein zweites inneres Ende (15b) und jeder dritte innere Anschluß (4c) ein drittes inneres Ende (15c) hat und die ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüsse (4a, 4b, 4c) zyklisch angeordnet sind, und das erste innere Ende (15a) in der Nähe des zentralen Punkts (CP) liegt, das zweite innere Ende (15b) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das erste innere Ende (15a) entfernt ist, und das dritte innere Ende (15c) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das zweite innere Ende (15b) entfernt...
– einem Rahmen (LF); und
– einer Vielzahl von Anschlüssen (4), die von dem Rahmen (LF) gehaltert sind und erste innere Anschlüsse (4a), zweite innere Anschlüsse (4b) und dritte innere Anschlüsse (4c) aufweisen, die sich radial im wesentlichen zu einem zentralen Punkt (CP) des Rahmens erstrecken,
wobei jeder erste innere Anschluß (4a) ein erstes inneres Ende (15a), jeder zweite innere Anschluß (4b) ein zweites inneres Ende (15b) und jeder dritte innere Anschluß (4c) ein drittes inneres Ende (15c) hat und die ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüsse (4a, 4b, 4c) zyklisch angeordnet sind, und das erste innere Ende (15a) in der Nähe des zentralen Punkts (CP) liegt, das zweite innere Ende (15b) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das erste innere Ende (15a) entfernt ist, und das dritte innere Ende (15c) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das zweite innere Ende (15b) entfernt...
Description
- Die Erfindung betrifft einen Anschlußrahmen für ein harzgekapseltes Halbleiterbauelement, der die Montage von Halbleiterchips verschiedener Größen auf einem universellen Anschlußrahmen ermöglicht, ohne daß das Montageverfahren erheblich geändert werden muß, und der die Wärmeableitung verbessert.
-
15a ist eine schematische Draufsicht auf ein herkömmliches Halbleiterbauelement,15b ist ein Schnitt entlang der Linie A-A' von15a ,16 ist eine Draufsicht auf einen Anschlußrahmen mit 100 Anschlußbeinen zur Verwendung in einem herkömmlichen Halbleiterbauelement, und17 ist eine Teildarstellung von16 . In den15 bis17 bedeutet1 einen Halbleiterchip,2 ist eine Chipkontaktstelle,3 ist ein Bondmittel,4 sind innere Anschlüsse,5 sind Metalldrähte, und6 ist Gießharz. Wie diese Figuren zeigen, hat bei dem herkömmlichen Halbleiterbauelement und dem dafür verwendeten Anschlußrahmen die Chipkontaktstelle2 Dimensionen, die der Größe des Halbleiterchips1 entsprechen, so daß der Anschlußrahmen für den jeweils verwendeten Halbleiterchip1 präpariert ist. Mit anderen Worten heißt das, daß bei dem herkömmlichen harzgekapselten Halbleiterbauelement viele Anschlußrahmen für Halbleiterchips unterschiedlicher Größe auf einer Entsprechungsgrundlage von eins zu eins präpariert werden müssen. - Bei der herkömmlichen Technik muß daher die Zahl der Anschlußrahmen-Bauarten, die zum Herstellen der Halbleiterbauelemente zu fertigen sind, gleich der Zahl von Arten von Halbleiterchips sein. Der Anschlußrahmen muß also nach dem teuren Ätzverfahren hergestellt werden, und das kostengünstige Stanzverfahren kann nicht angewandt werden, was zu einer Erhöhung der Fertigungskosten führt.
- Es ist zwar denkbar, den Anschlußrahmen in einer langen Schleifenkonfiguration anzuordnen, so daß eine Art von Anschlußrahmen universell mit einer Vielzahl von Arten von Halbleiterchips verschiedener Größe verwendet werden kann, das ist jedoch im Hinblick auf das Drahtbondverfahren und das Gießverfahren derzeit schwer auf zufriedenstellende Weise zu erreichen. Außerdem ist es bei dem herkömmlichen Bauelement zur Verbesserung der Wärmeableitung häufig notwendig, ein Wärmeausbreitungselement oder dergleichen einzubauen, was ebenfalls zu einer Kostenerhöhung führt, weil die in dem Halbleiterchip erzeugte Wärme durch eine relativ dicke Schicht oder einen dicken Querschnitt des Kapselungsharzes geleitet werden muß, das schlechte Wärmeleitf ähigkeit hat.
- Bei der herkömmlichen Technik kann daher eine Art von Anschlußrahmen nur zur Montage von einer Art von Halbleiterchip derselben Größe verwendet werden. Deshalb und weil die Größe von Halbleiterchips je nach ihrer Funktion von einem Chip zum nächsten verschieden ist, wird der Anschlußrahmen für jeden speziellen Halbleiterchip und im wesentlichen nur für diesen entworfen. Daher wird der Anschlußrahmen bisher nur nach dem teuren Ätzverfahren hergestellt, und es ist bisher nicht möglich, den Preis des Halbleiterbauelements zu senken.
- Die
JP 2-28966 A JP 2-28966 A - Aus der
EP 0 320 997 A2 ist eine Halbleitervorrichtung eines Plastikformtyps bekannt, bei der ein bettfreier Leitungsrahmen verwendet wird. Bei der Halbleitervorrichtung wird bewusst auf das Vorsehen einer Chipkontaktstelle verzichtet. Dies wirft jedoch verschiedene Probleme auf, insbesondere das Problem, dass die Abstützung eines montierten Chips nur über innere Leitungen erfolgt und somit eine stabile Halterung eines kleinen Chips nicht möglich ist. - Aus der
DE 39 13 221 A1 ist eine Halbleiteranordnung bekannt, bei der ein Anschlußrahmen verwendet wird. Bei diesem Anschlußrahmen ist ein verbrei teter innerer Anschluß als Chipkontaktstelle vorgesehen. Jener Anschlußrahmen ist jedoch nicht für einen Einsatz mit unterschiedlichen Chipgrößen ohne besondere Anpassung des Rahmens ausgelegt. - Aus der
JP 63-306 648 A - Bei diesem Anschlußrahmen liegen jedoch die inneren Anschlüsse z.T. eng beieinander, wobei deren Abstände umso kleiner sind, je näher sie am Mittelpunkt des Anschlußrahmens liegen. Das Anschließen eines Halbleiterchips wird dadurch erschwert.
- Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Anschlußrahmen für ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, der für Halbleiterchips, insbesondere auch für kleine Chips, unterschiedlicher Dimensionen universell einsetzbar ist.
- Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung eines Anschlußrahmens, auf dem Halbleiterchips unterschiedlicher Form und Größe montierbar sind, ohne daß eine wesentliche Änderung der Montagetechnik vorzunehmen ist, und bei dem die Wärmeableitung verbessert ist.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Anschlußrahmens, der universell zur Montage von vielen unterschiedlichen Größen von Halbleiterchips verwendbar ist und der besonders nützlich bei der Herstellung des Halbleiterbauelements ist und nach dem Stanzverfahren herstellbar ist, das billiger als das Ätzverfahren ist.
- In einem Aspekt, der nicht zur Erfindung gehört, wird ferner ein Halbleiterbauelement angegeben, das folgendes aufweist: einen Halbleiterchip, eine Vielzahl von Anschlüssen, die erste innere Anschlüsse und zweite innere Anschlüsse umfassen, die sich von einem zentralen Punkt des Halbleiterchips im wesentlichen radial erstrecken, elektrische Zuleitungen, die den Halbleiterchip elektrisch mit den inneren Anschlüssen verbinden, und ein Umkapselungsharz zum Umkapseln des Halbleiterchips, der elektrischen Zuleitungen und der inneren Anschlüsse. Jeder der ersten inneren Anschlüsse hat ein erstes inneres Ende, das in der Nähe des zentralen Punkts positioniert ist, und jeder der zweiten inneren Anschlüsse hat ein zweites inneres Ende, das von dem zentralen Punkt weiter entfernt als das erste innere Ende positioniert ist; und die ersten und zweiten inneren Anschlüsse sind im wesentlichen alternierend angeordnet. Daher ist die Anordnung so ausgelegt, daß wenigstens einige der inneren Anschlüsse unter dem Halbleiterchip verlaufen und Wärmeleitungspfade bilden.
- Der Halbleiterchip, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann nur mit den ersten inneren Anschlüssen in einer Überlappungsbeziehung sein, oder der Halbleiterchip kann nur mit den ersten und zweiten inneren Anschlüssen in einer Überlappungsbeziehung sein.
- Die inneren Anschlüsse können dritte innere Anschlüsse aufweisen, die jeweils ein drittes inneres Ende haben, das von dem zentralen Punkt noch weiter als das zweite innere Ende entfernt positioniert ist, und der Halbleiterchip ist in einer Überlappungsbeziehung mit den ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüssen.
- Das Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann ferner einen elektrisch isolierertden guten Wärmeleiter aufweisen, der zwischen dem Halbleiterchip und den inneren Anschlüssen angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement kann außerdem ein Wärmeausbreitungselement aufweisen, das in dem Umkapselungsharz angeordnet ist.
- Der Anschlußrahmen der Erfindung weist einen Rahmen sowie eine Vielzahl von Anschlüssen auf, die von dem Rahmen gehaltert sind und die erste innere Anschlüsse und zweite innere Anschlüsse umfassen, die sich im wesentlichen radial zu einem zentralen Punkt des Rahmens erstrecken. Jeder erste innere Anschluß hat ein erstes inneres Ende, das in der Nähe des zentralen Punkts positioniert ist, jeder zweite innere Anschluß hat ein zweites inneres Ende, das von dem zentralen Punkt weiter entfernt positioniert ist als das erste innere Ende, und die ersten und zweiten inneren Anschlüsse sind im wesentlichen alternierend angeordnet, so daß der Anschlußrahmen universell anwendbar ist, um darauf Halbleiterchips mit unterschiedlichen äußeren Dimensionen zu montieren, und ein erforderlicher Spielraum zwischen den Anschlüssen beibehalten wird.
- Die Anschlüsse weisen ferner dritte innere Anschlüsse auf die jeweils ein drittes inneres Ende haben, das von dem zentralen Punkt weiter entfernt als das zweite innere Ende positioniert ist.
- Die dritten inneren Anschlüsse können jeweils zwischen den ersten und zweiten inneren Anschlüssen angeordnet sein.
- Der Anschlußrahmen weist ferner eine Chipkontaktstelle, die innerhalb des Rahmens und an der Innenseite der ersten inneren Enden angeordnet ist, und ein Stützbein auf, das zwischen dem Rahmen und der Chipkontaktstelle zur Abstützung der Chipkontaktstelle verbunden ist. Die Chipkontaktstelle kann oberhalb einer die inneren Anschlüsse aufweisenden Ebene angeordnet sein.
- Wenigstens einer der inneren Anschlüsse kann entfernt sein, um ein gleichmäßiges Fließen von geschmolzenem Umkapselungsharz zu ermöglichen.
- Die inneren Anschlüsse können mit einer Kröpfung abgebogen sein, um innere Abschnitte der inneren Anschlüsse zu bilden, die in einer Ebene liegen, die zu der den Rahmen aufweisenden Ebene parallel, aber davon verschieden ist.
- Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
-
1a eine schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
1b einen Schnitt entlang der Linie A-A' von1a ; -
2a bis2c schematische Draufsichten auf verschiedene Modifikationen eines Halbleiterbauelements gemäß dem Halbleiterbauelement der1 ; -
2d bis2f Schnitte entlang den Linien A-A' der2a bis2c ; -
3a eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
3b einen seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von3a ; -
4a eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
4b einen seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von3a ; -
5 eine vergrößerte Teilansicht des Anschlußrahmens der Erfindung; -
6 eine vergrößerte Teilansicht eines anderen Anschlußrahmens der Erfindung; -
7 eine vergrößerte Teilansicht eines weiteren Anschlußrahmens der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
8 eine vergrößerte Teilansicht noch eines anderen Anschlußrahmens nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
9a eine vergrößerte Teilansicht eines anderen Anschlußrahmens der Erfindung, -
9b eine vergrößerte Teilansicht noch eines anderen Anschlußrahmens nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
10a einen seitlichen Schnitt zur Verdeutlichung des Fließwegs des Gießharzes während des Gießens mit einem Stützbein für die Chipkontaktstelle; -
10b einen seitlichen Schnitt zur. Verdeutlichung des Fließwegs des Gießharzes während des Gießens ohne Stützbein für die Chipkontaktstelle; -
11 eine vergrößerte schematische Teilansicht des Anschlußrahmens der Ausführungsform der Erfindung, wobei die Seitenabschnitte der Anschlüsse gezeigt sind; -
12 eine schematische Seitenansicht eines Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
13 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
14 eine schematische Seitenansicht eines noch weiteren Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist; -
15a eine schematische Draufsicht auf ein herkömmlich ausgebildetes Halbleiterbauelement; -
15b einen seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von15a ; -
16 eine Draufsicht auf einen herkömmlichen Anschlußrahmen; und -
17 eine Teildarstellung des in16 gezeigten herkömmlichen Anschlußrahmens. - Wie die
1a und1b sowie die2a bis2f zeigen, weist ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, einen Halbleiterchip1 auf, der auf einem Anschlußrahmen LF montiert ist, der eine Vielzahl Anschlüsse L hat. Die Anschlüsse L umfassen innere Anschlüsse4 und äußere Anschlüsse9 , und die inneren Anschlüsse4 umfassen erste innere Anschlüsse4a , zweite innere Anschlüsse4b und dritte innere Anschlüsse4c , die jeweils von einem zentralen Punkt CP des Rahmens F im wesentlichen radial verlaufen (siehe5 ). Der Anschlußrahmen LF weist außerdem eine zentral angeordnete quadratische Chipkontaktstelle2 auf, die Stützbeine2a hat. Das Halbleiterbauelement umfaßt ferner elektrische Zuleitungen5 wie etwa Bonddrähte, die den Halbleiterchip1 mit den inneren Anschlüssen4 elektrisch verbinden, sowie ein Umkapselungsharz6 zum Umkapseln des Halbleiterchips1 , der elektrischen Zuleitungen5 und der inneren Anschlüsse4 . - Jeder erste innere Anschluß
4a hat ein erstes inneres Ende15a , das nahe dem zentralen Punkt CP des Anschlußrahmens LF oder des Halbleiterchips1 positioniert ist. Jeder zweite innere Anschluß4b hat ein zweites inneres Ende15b , das von dem zentralen Punkt CP weiter entfernt positioniert ist als das erste innere Ende15a , und jeder dritte innere Anschluß4c hat ein drittes inneres Ende15c , das von dem zentralen Punkt CP am weitesten entfernt ist. Es ist ersichtlich, daß die ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüsse im wesentlichen abwechselnd aufeinanderfolgend bzw. alternierend angeordnet sind, so daß zwischen den jeweiligen inneren Anschlüssen4 ein erforderlicher Spielraum beibehalten wird. - Der in den
1a und1b gezeigte Halbleiterchip1 , der nicht Gegenstand der Erfindung ist, kann eine erste Größe haben, und die Chipkontaktstelle2 ist im Vergleich zu dem Halbleiterchip1 möglichst klein ausgebildet und kann eine Seitenlänge von 2 mm bis 3 mm haben, so daß die inneren Enden der inneren Anschlüsse4 unter dem Halbleiterchip1 positioniert sein können. Wie1b am besten zeigt, ist die Chipkontaktstelle2 in einer Ebene positioniert, die in der Größenordnung von 100 μm über der Ebene der inneren Anschlüsse4 liegt, so daß sie nicht in derselben Ebene liegen. - Bei dieser Ausführungsform, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, hat die kleine Chipkontaktstelle
2 quadratische Form, und die inneren Anschlüsse4 umfassen innere Anschlüsse4a der ersten Art, deren innere Enden15a nahe an der Chipkontaktstelle2 liegen und sie umgeben. Es ist ersichtlich, daß die inneren Enden15a auf einer Schleife oder einem Kreis angeordnet sind, dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Chipkontaktstelle2 koinzident ist. Die inneren Anschlüsse4 weisen außerdem innere Anschlüsse4b der zweiten Art auf, die zwischen den ersten inneren Anschlüssen4a positioniert sind und deren innere Enden15a entlang einer größeren Schleife angeordnet sind, der mit der ersten Schleife konzentrisch ist. Die inneren Anschlüsse4 umfassen ferner dritte innere Anschlüsse4c , die zwischen den ersten inneren Anschlüssen15a und den zweiten inneren Anschlüssen15b positioniert sind und deren innere Enden15c weit entfernt von der Chipkontaktstelle2 so positioniert sind, daß sie die zweite Schleife konzentrisch umgeben. - Bei der in den
2c und2f gezeigten Ausführungsform, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist der Halbleiterchip1a von Standardgröße auf dem Anschlußrahmen LF montiert. Bei der Herstellung wird der Halbleiterchip1a mittels einer Schicht eines elektrisch isolierenden Bondmittels3 angebracht und von der erhabenen Chipkontaktstelle2 abgestützt. In dem fertigen Halbleiterbauelement sind die relativ kleinen Zwischenräume zwischen der unteren Oberfläche des Halbleiterchips1a und den inneren Anschlüssen4a ,4b und4c mit der Schicht des ausgehärteten Umkapselungsharzes ausgefüllt. Erforderlichenfalls kann der Halbleiterchip1a durch die Bonddrähte5 mit sämtlichen ersten inneren Anschlüssen4a , zweiten inneren Anschlüssen4b und dritten inneren Anschlüssen4c elektrisch verbunden sein. Somit befindet sich der Halbleiterchip1a in einer Überlappungsbeziehung relativ zu sämtlichen ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüssen4a ,4b und4c . - Wenn jedoch, wie die
1a ,1b ,2a und2e zeigen, ein Halbleiterchip1b mittlerer Größe zu montieren ist, kann der Halbleiterchip1b durch die Bonddrähte5 nur mit den ersten und den zweiten inneren Anschlüssen4a und4b unter Ausschluß der dritten inneren Anschlüsse4c elektrisch verbunden werden, so daß eine elektrische Verbindung nach außen über die Anschlüsse4 hergestellt wird. Bei diesem Beispiel ist der Halbleiterchip1b nur in Bezug auf die ersten und die zweiten inneren Anschlüsse4a und4b in einer Überlappungsbeziehung. - Wenn, wie die
2a und2b zeigen, ein Halbleiterchip1c der kleinsten Größe zu montieren ist, können nur die ersten inneren Anschlüsse4a mit dem Halbleiterchip1 durch die Bonddrähte5 zur äußeren elektrischen Verbindung elektrisch verbunden werden. Bei diesem Beispiel befindet sich der Halbleiterchip1c nur mit den ersten inneren Anschlüssen4a in einer Überlappungsbeziehung. - Im vorliegenden Fall kann also auch bei unterschiedlich großen Halbleiterchips
1 , beispielsweise den Halbleiterchips1a ,1b und1c , derselbe universelle Anschlußrahmen LF verwendet werden, um darauf diese Halbleiterchips1a ,1b und1c zu montieren, und es ist nicht notwendig, den Fertigungsablauf signifikant zu modifizieren, und ein notwendiger Spielraum für elektrische Isolation wird zwischen den inneren Anschlüssen4 beibehalten. - Da außerdem bei dieser Ausführungsform die Vielzahl der inneren Anschlüsse
4 unter dem Halbleiterchip1 liegt, kann die in dem Halbleiterchip1 erzeugte Wärme leicht durch eine dünne Schicht des Umkapselungsharzes zu den inneren Anschlüssen4 und dann direkt zu äußeren Anschlüssen9 übertragen werden, von wo die Wärme dann nach außen abgeleitet wird, was in einer verbesserten Wärmeableitung resultiert. - Ferner ist die Anzahl der Anschlüsse der kleineren Halbleiterchips
1 nur mit den ersten inneren Anschlüssen4a verbunden, und die Anzahl der inneren Anschlüsse4 , die zum elektrischen Verbinden des Halbleiterchips1 beitragen können, nimmt mit zunehmender Größe des Halbleiterchips1 zu, und gleichzeitig nimmt die Anzahl Anschlüsse, die zum Leiten der im Halbleiterchip1 erzeugten Wärme beitragen, mit zunehmender Größe des Halbleiterchips zu, was in einer sehr rationellen und effizienten Anordnung resultiert. - Wie ferner die
1b und2d bis2f zeigen, kann ein Halbleiterchip1a ,1b und1c unterschiedlicher Größe auf dem Anschlußrahmen montiert werden, ohne daß die Bonddrähte5 in der langen Schleife angeordnet sein müssen. - Die
3a und3b zeigen eine andere Ausführungsform des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.3b ist ein Schnitt entlang der Linie A-A' von3a . Dabei ist eine elektrisch isolierende Schicht7 in Form eines Bilderrahmens an den inneren Anschlüssen4 in der Nähe des Umfangsrandbereichs der unteren Oberfläche des Halbleiterchips1 angebracht, so daß die elektrische Isolation zwischen der unteren Oberfläche des Halbleiterchips2 und den inneren Anschlüssen4 zuverlässig ist. Die elektrisch isolierende Schicht7 kann aus jedem bekannten geeigneten elektrischen Isoliermaterial herge-stellt sein. Bevorzugt hat das Isoliermaterial gute Wärme-leitfähigkeit. Die Chipkontaktstelle2 stützt den Halb-leiterchip1 über das nicht gezeigte Bondmittel ab. - Die
4a und4b zeigen eine weitere Ausführungsform des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.4b ist ein Schnitt entlang der Linie A-A' von4a . Bei dieser Ausführungsform ist eine quadratische, elektrisch isolierende Platte8 aus einem elektrisch isolierenden und stoßdämmenden Material hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Keramik, über das Bond-mittel3 zwischen der unteren Oberfläche des Halbleiterchips1 und der Chipkontaktstelle2 angebracht. Es ist ersichtlich, daß sich die elektrisch isolierende Platte8 über die inneren Anschlüsse4 über den Umfangsrand des Halbleiterchips1 hinaus erstreckt. Somit ist die Platte zum Teil zwischen dem Halbleiterchip1 und den inneren Anschlüssen4 angeordnet. Bei dieser Anordnung sind die elektrische Isolation, die stoßdämmende Charakteristik und die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Halbleiterchip1 und der Chipkontaktstelle2 sowie den inneren Anschlüssen4 wesentlich verbessert. -
5 zeigt ein Viertel des erfindungsgemäßen, rechteckigen Anschlußrahmens LF einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist. Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Anschlußrahmen LF einen Rahmen F (von dem nur ein kleiner Bereich zu sehen ist), eine Chipkontaktstelle2 , ein Stützbein11 für die Chipkontaktstelle sowie eine erste, zweite und dritte Art von inneren Anschlüssen12 ,13 bzw.14 . Das Stützbein11 sowie die inneren Anschlüsse12 ,13 und14 sind von dem Rahmen F abgestützt. Die inneren Anschlüsse haben jeweils verschiedene Länge mit jeweils einer oder mehreren Teilungen. Außerdem verläuft wenigstens eine Art der inneren Anschlüsse12 ,13 oder14 im wesentlichen radial zu einem Umfangsbereich der Chipkontaktstelle2 in Richtung zu dem zentralen Punkt CP. - Bei dieser Ausführungsform hat die Chipkontaktstelle
2 Kreisgestalt, und die inneren Enden12a der ersten Art von inneren Anschlüssen12 liegen nahe an der Chipkontaktstelle2 und umgeben sie. Die inneren Anschlüsse13 der zweiten Art sind zwischen den inneren Anschlüssen12 der ersten Art positioniert, und ihre inneren Enden13a sind etwas entfernt von dem Umfangsrand der kreisförmigen Chipkontaktstelle2 so positioniert, daß sie die Chipkontaktstelle2 konzentrisch umgeben. Die inneren Anschlüsse14 der dritten Art sind zwischen den inneren Anschlüssen12 der ersten Art und den inneren Anschlüssen13 der zweiten Art positioniert, und ihre inneren Enden14a sind von der Chipkontkatstelle2 weit entfernt und umgeben diese konzentrisch. Somit sind die inneren Anschlüsse12 der ersten Art und die inneren Anschlüsse13 der zweiten Art in der Umfangsrichtung der kreisrunden Chipkontaktstelle2 an der Position angeordnet, die jedem fünften Anschluß entspricht, bzw. sind an jeder fünften Anschlußteilung positioniert. Dagegen sind die inneren Anschlüsse14 der dritten Art an jeder zweiten Anschlußteilung positioniert. - Bei dieser Ausführungsform wird während der Fertigung der Halbleiterchip
1c der kleinsten Größe, wie er in2a gezeigt ist, mit der Chipkontaktstelle2 haftend verbunden und davon gehaltert und durch die Bonddrähte5 nur mit den ersten inneren Anschlüssen12 elektrisch verbunden. Der Halbleiterchip1b mittlerer Größe, wie er in2b gezeigt ist, kann zusätzlich zu den vorgenannten Elementen auch von den zweiten inneren Anschlüssen13 abgestützt sein. Der größte Halbleiterchip1a , wie er in2c gezeigt ist, kann zusätzlich zu den ersten und zweiten inneren Anschlüssen12 und13 auch von den dritten inneren Anschlüssen14 abgestützt sein. So wird der kleinere Halbleiterchip1c nur von den ersten inneren Anschlüssen12 abgestützt, und die Anzahl der inneren Anschlüsse, die zu der Abstützung des Halbleiterchips während der Fertigung beiträgt, steigt mit zunehmender Größe des Halbleiterchips, was eine sehr vorteilhafte Anordnung ist. -
6 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF ähnlich derjenigen von5 ist. Dabei umfaßt der Anschlußrahmen für das Halbleiterbauelement eine Chipkontaktstelle2 , ein Stützbein21 für die Chipkontaktstelle21 und innere Anschlüsse22 ,23 bzw.24 der ersten, zweiten bzw. dritten Art, die jeweils verschiedene Länge mit jeweils einer oder mehreren Teilungen haben. Außerdem erstreckt sich wenigstens eine Art der inneren Anschlüsse22 ,23 oder24 zu dem zentralen Punkt CP des Anschlußrahmens LF und zu einem Umfangsbereich des Halbleiterchips. - Aus einem Vergleich von
6 mit5 ist ersichtlich, daß die ersten und die zweiten inneren Anschlüsse22 und23 mit ein oder zwei dreieckigen, zusätzlichen erweiterten Flächen22b und23b versehen sind, die die Zwischenräume zwischen den radial verlaufenden benachbarten inneren Anschlüssen ausfüllen. Die erweiterten Flächen22b und23b befinden sich größtenteils an dem inneren Endbereich der inneren Anschlüsse. Daher werden diese erweiterten Flächen22b und23b in Kontakt mit dem Halbleiterchip1 gebracht, und dadurch wird die Wärmeleitung von dem Halbleiterchip1 zu den inneren Anschlüssen22 und23 verbessert, was in einer verbesserten Wärmeableitung von dem Halbleiterbauelement resultiert. -
7 zeigt eine Ausführungsform, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, bei der die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF für das Halbleiterbauelement ähnlich derjenigen von5 ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Chipkontaktstelle und das sie halternde Stützbein von dem Anschlußrahmen LF dieser Ausführungsform entfernt sind und der Anschlußrahmen LF innere Anschlüsse32 ,33 und34 einer ersten, zweiten und dritten Art ähnlich denen von5 aufweist. Diese inneren Anschlüsse32 ,33 und34 haben verschiedene Längen mit ein oder mehreren Teilungen. Außerdem verlaufen die ersten inneren Anschlüsse32 bis zu einer Position, die derjenigen entspricht, die die entfernte kreisrunde Chipkontaktstelle eng umschließt. Bei dieser Ausführungsform ist das die Chipkontaktstelle halternde Stützbein11 , das in5 gezeigt ist, an der Position abgeschnitten, die den inneren Enden der dritten inneren Anschlüsse34 entspricht, um ein zusätzlicher dritter innerer Anschluß34 zu werden. - Bei dieser Ausführungsform kann der Halbleiterchip
1 während der Herstellung ohne die Notwendigkeit für eine Chipkontaktstelle abgestützt und elektrisch verbunden werden. Da keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist, wird das Fließen der Harzschmelze in den Gießhohlraum beim Gießen nicht durch die Chipkontaktstelle und das Stützbein behindert und ist daher gleichmäßig. Auch wird das Problem einer Verlagerung der Chipkontaktstelle infolge von ungleichmäßig verteiltem Umkapselungsharz beseitigt. -
8 zeigt eine Ausführungsform 1, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF für das Halbleiterbauelement derjenigen von5 gleicht. - Es ist aber ersichtlich, daß die Chipkontaktstelle und das sie halternde Stützbein, die bei der Ausführungsform von
5 vorgesehen sind, vollständig aus dem Anschlußrahmen LF dieser Ausführungsform entfernt sind und daß der Anschlußrahmen LF innere Zuleitungen42 ,43 und44 der ersten, zweiten und dritten Art ähnlich denen von5 aufweist. Diese inneren Anschlüsse42 ,43 und44 haben bei jeder Teilung oder einer Vielzahl von Teilungen verschiedene Längen. Auch verlaufen die ersten inneren Anschlüsse42 bis zu einer Position entsprechend derjenigen, die die entfernte kreisrunde Chipkontaktstelle eng umschließt. Bei dieser Ausführungsform ist das Stützbein11 für die Chipkontaktstelle gemäß5 aus der Position, die den inneren Enden der dritten inneren Anschlüsse33 entspricht, vollständig entfernt, um eine Fließbahn40 für die Harzschmelze während des Gießvorgangs zu definieren. - Bei dieser Ausführungsform ist der Halbleiterchip
1 ohne die Notwendigkeit für die Chipkontaktstelle gehaltert und elektrisch verbunden. Da keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist, ist das Fließen der Harzschmelze in den Gießhohlraum durch die Fließbahn40 gewährleistet und wird während des Gießvorgangs nicht durch die Chipkontaktstelle und das Stützbein behindert und ist daher gleichmäßig. Außerdem wird das Problem einer Verlagerung der Chipkontaktstelle infolge von ungleichmäßig sich ausbreitendem Umkapselungsharz beseitigt. -
9a zeigt ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, bei dem ein Anschlußrahmen LF mit Stützbeinen150 für die Chipkontaktstelle verwendet wird, um daran einen Halbleiterchip1 zu montieren. Der Anschlußrahmen LF kann einer von denen sein, die in den5 bis7 gezeigt sind. -
9b zeigt ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, bei dem ein Halbleiterchip1 an einem Anschlußrahmen LF montiert ist, der keine Stützbeine für eine Chipkontaktstelle hat und bei dem ein dem Stützbein150 entsprechender Zwischenraum50 vor-gesehen ist. Dieser Anschlußrahmen LF kann der in8 gezeigte sein. -
10a zeigt mit Hilfe von Pfeilen das Fließen der Harzschmelze in einem Gießhohlraum MC, wenn der erfindungsgemäße Anschlußrahmen LF mit den Stützbeinen für die Chipkontaktstelle und mit dem Halbleiterchip1 entsprechend9a in der Gießform MD angebracht ist.10b zeigt mit Hilfe von Pfeilen das Fließen der Harzschmelze in einem Gießhohlraum MC, wenn der erfindungsgemäße Anschlußrahmen LF ohne die Stützbeine für die Chipkontaktstelle und der Halbleiterchip1 entsprechend9b in der Gießform angebracht sind. - Wenn, wie
10a zeigt, der Anschlußrahmen LF mit dem Stützbein150 (9a ) verwendet wird, fließt die Harzschmelze, die von dem Angußkanal50a des Gießwerkzeugs MD durch einen unter dem Anschlußrahmen LF definierten Kanal P eingespritzt wird, zum Teil in den unteren Raum unter dem Anschlußrahmen LF und zum Teil auch um die Seiten des Stützbeins150 herum, wobei sie enge Zwischenräume zwischen den Anschlüssen44 und dem Stützbein150 durchsetzt (siehe9a ), um den oberen Raum über dem Anschlußrahmen LF auszufüllen. Daher wird das Aufwärtsfließen des Harzes durch die Anschlüsse4 und das Stützbein150 etwas behindert, so daß die Harzmenge, die in den oberne Raum eingeleitet wird, geringer als diejenige ist, die in den unteren Raum eingeleitet wird. Das führt zu einer Druckdifferenz in der Harzschmelze, wodurch die Chipkontaktstelle2 gemeinsam mit dem Halbleiterchip1 innerhalb des Gießhohlraums MC gehoben werden kann. Da ein modernes Halbleiterbauelement vom Vielfachanschluß-Bausteintyp eine sehr kleine Dickendimension hat, die eine geringe Hohlraumhöhe verlangt, kann eine Aufwärtsverlagerung der Chipkontaktstelle2 und des Halbleiterchips1 in der Gießform MD dazu führen, daß die Bonddrähte5 an der äußeren Oberfläche des Kapselungsharzes6 freiliegen, was natürlich ein inakzeptabler Defekt des Halbleiterbauelements ist. - Wenn in dem Anschlußrahmen LF keine Chipkontaktstelle und kein sie tragendes Stützbein vorgesehen ist, wie das in den
9b und10b gezeigt ist, kann das Fließen (mit den Pfeilen in10b bezeichnet) der Harzschmelze, die durch den Angußkanal50 in den Formhohlraum MC eingeleitet wird, im wesentlichen ungehindert erfolgen und sich gleichmäßig in dem oberen und unteren Raum verteilen, und das Gießharz füllt den Hohlraum MC unter gleichförmigem Druck, so daß keine Verlagerung der Chipkontaktstelle2 und des Halbleiterchips1 in dem Hohlraum MC stattfindet, wie oben erläutert wurde, wodurch die Ausbeuten der Halbleiterbauelemente gesteigert werden. -
11 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF des Halbleiterbauelements. Der Anschlußrahmen LF dieser Ausführungsform ist grundsätzlich gleichartig wie der Anschlußrahmen LF von5 . Die Struktur dieser Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in5 dadurch, daß ihre inneren Anschlüsse104 ,105 ,106 sämtlich leicht gekröpfte Bereiche104b ,105b und106b haben oder zweimal rechtwinklig in entgegengesetzten Richtungen an einer Position abgebogen sind, die von der Chipkontaktstelle1 oder von dem zentralen Punkt CP um eine gleiche Distanz entfernt ist, so daß die Endbereiche104a ,105a und106a an unterschiedlichen radialen Positionen gemeinsam mit der Chipkontaktstelle2 unter der Ebene des Anschlußrahmens LF liegen. Anders ausgedrückt sind die Chipkontaktstelle2 und die sie umgebenden Bereiche der inneren Anschlüsse104 bis106 abgesenkt. Die flache Kröpfung der inneren Anschlüsse104 bis106 ist am besten aus den Seitenansichten der inneren Anschlüsse104 bis106 zu sehen, die unter der Draufsicht auf den Anschlußrahmen LF in11 vorgesehen sind. Diese Absenkung dient dem Zweck, die äußeren Anschlüsse9 nahe an die zentrale Ebene des Halbleiterchips1 zu bringen. Die Tiefe der Absenkung kann bevorzugt gleich der halben Dicke des Halbleiterchips1 sein, so daß der Halbleiterchip1 innerhalb des Kapselungsharzes6 in der Dickenrichtung zentral positioniert sein kann, auch wenn ein symmetrisches Gießwerkzeug MD verwendet wird. -
12 zeigt eine Ausführungsform eines Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ (vom quadratischen Flachgehäusetyp) einen Halbleiterchip61 , einen Anschlußrahmen62 beispielsweise aus 42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von geraden inneren Anschlüssen unterschiedlicher Länge, ein Wärmeausbreitungselement63 beispielsweise aus Kupfer und ein Gießharz64 aufweist, das den auf dem Anschlußrahmen62 montierten Halbleiterchip61 umkapselt. Bei dieser Ausführungsform ist der Halbleiterchip61 von den inneren Endbereichen der inneren Anschlüsse des Anschlußrahmens62 gehaltert, der ähnlich wie in den7 und8 ausgebildet ist und keine Chipkontaktstelle aufweist. Es ist ersichtlich, daß das Wärmeausbreitungselement63 in Gestalt einer Platte in dem Umkapselungsharz64 unterhalb des Anschlußrahmens62 eingebettet ist, um die Wärmeableitung des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die bereits durch die angegebene Konstruktion signifikant verbessert ist, bei der der Halbleiterchip61 mit einer Reihe von Wärmeableitungsbahnen durch die Vielzahl von inneren Anschlüssen versehen ist. Das Wärmeausbreitungselement63 kann von jedem bekannten Typ sein und kann an seinen vier Ecken von Stützbeinen65 abgestützt sein, die das Wärmeausbreitungselement63 aus derselben Ebene wie der Anschlußrahmen62 hängend tragen. -
13 zeigt eine andere Ausführungsform des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ folgendes aufweist: einen Halbleiterchip71 , einen Anschlußrahmen72 etwa aus 42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von gekröpften inneren Anschlüssen verschiedener Länge, ein Wärmeausbreitungselement73 aus Kupfer und ein Gießharz74 , das den Halbleiterchip71 und den Anschlußrahmen73 einkapselt. Bei dieser Ausführungsform ist der Halbleiterchip71 von den inneren Endbereichen der inneren Anschlüsse des Anschlußrahmens72 abgestützt, der einen gleichartigen Aufbau wie in11 hat, wobei keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist und die inneren Enden der inneren Anschlüsse bei72a gekröpft sind, so daß sie um den Halbleiterchip71 herum eine Absenkung definieren. Es ist ersichtlich, daß das Wärmeausbreitungselement73 mit Stützbeinen75 in dem Kapselungsharz74 eingebettet ist, um dadurch die Wärmeableitung des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die bereits durch die Struktur der Erfindung bedeutend verbessert ist, bei der der Halbleiterchip71 mit einer Reihe von Wärmeleitungsbahnen durch die Vielzahl von inneren Anschlüssen versehen ist. -
14 zeigt eine noch weitere Ausführungsform eines Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ folgendes aufweist: einen Halbleiterchip81 , einen Anschlußrahmen82 beispielsweise aus 42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von gekröpften inneren Anschlüssen unterschiedlicher Länge, ein Wärmeausbreitungselement83 aus Kupfer und ein Gießharz84 , das den Halbleiterchip81 und den Anschlußrahmen82 umkapselt. Bei dieser Ausführungsform ist der Halbleiterchip81 von den inneren Endbereichen der inneren Anschlüsse des Anschlußrahmens82 abgestützt, der ähnliche Struktur wie in11 hat, wobei keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist und die inneren Enden der inneren Anschlüsse bei82a gekröpft sind, um eine Absenkung um den Halbleiterchip81 herum zu definieren. Ein Wärmeausbreitungselement83 , das von Stützstiften85 abgestützt ist, ist in dem Umkapselungsharz84 unter dem Anschlußrahmen82 eingebettet, um die Wärmeableitung des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die durch die Struktur der Erfindung bereits signifikant verbessert ist, bei der der Halbleiterchip81 mit einer gorßen Anzahl von Wärmeleitbahnen durch die inneren Anschlüsse versehen ist, die sich tief unter den Halbleiterchip81 erstrecken. Bei dieser Ausführungsform hat das Wärmeausbreitungselement83 einen Wärmeblock83a , dessen eine Oberfläche an der Unterseite des Kapselungsharzes84 nach außen freiliegt, so daß die Wärmeableitung des Halbleiterbauelements noch weiter verbessert ist. - Wie beschrieben wurde, umfaßt das Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, einen Halbleiterchip, eine Vielzahl von Anschlüssen mit ersten inneren Anschlüssen und zweiten inneren Anschlüssen, die von einem zentralen Punkt des Halbleiterchips im wesentlichen radial ausgehen, elektrische Zuleitungen, die den Halbleiterchip elektrisch mit den inneren Anschlüssen verbinden, und ein Umkapselungsharz zum Umkapseln des Halbleiterchips, der elektrischen Zuleitungen und der inneren Anschlüsse. Jeder erste innere Anschluß hat ein erstes inneres Ende, das in der Nähe des zentralen Punkts liegt, und jeder zweite innere Anschluß hat ein zweites inneres Ende, das von dem zentralen Punkt weiter entfernt als das erste innere Ende ist; und die ersten und die zweiten inneren Anschlüsse sind im wesentlichen alternierend angeordnet. Die Anordnung ist also derart, daß sich wenigstens einige der inneren Anschlüsse unter den Halbleiterchip erstrecken und Wärmeleitungsbahnen bilden. Somit kann ein Halbleiterbauelement erhalten werden, in dem irgendein Halbleiterchip unterschiedlicher Gestalt und Größe an demselben universellen Anschlußrahmen montiert ist, ohne eine wesentliche Änderung der Montagetechnik zu erfordern, und auch die Wärmeableitung wird dabei verbessert.. Außerdem eignet sich der Anschlußrahmen der Erfindung besonders zur Fertigung des Halbleiterbauelements und kann mit einem Stanzverfahren hergestellt werden, das billiger als ein Ätzverfahren ist.
Claims (8)
- Anschlußrahmen, mit – einem Rahmen (LF); und – einer Vielzahl von Anschlüssen (
4 ), die von dem Rahmen (LF) gehaltert sind und erste innere Anschlüsse (4a ), zweite innere Anschlüsse (4b ) und dritte innere Anschlüsse (4c ) aufweisen, die sich radial im wesentlichen zu einem zentralen Punkt (CP) des Rahmens erstrecken, wobei jeder erste innere Anschluß (4a ) ein erstes inneres Ende (15a ), jeder zweite innere Anschluß (4b ) ein zweites inneres Ende (15b ) und jeder dritte innere Anschluß (4c ) ein drittes inneres Ende (15c ) hat und die ersten, zweiten und dritten inneren Anschlüsse (4a ,4b ,4c ) zyklisch angeordnet sind, und das erste innere Ende (15a ) in der Nähe des zentralen Punkts (CP) liegt, das zweite innere Ende (15b ) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das erste innere Ende (15a ) entfernt ist, und das dritte innere Ende (15c ) von dem zentralen Punkt (CP) weiter als das zweite innere Ende (15b ) entfernt ist, so daß zwischen den inneren Anschlüssen (4 ) jeweils ein erforderlicher Zwischenraum beibehalten wird, und wobei der Anschlussrahmen ferner eine Chipkontaktstelle (2 ) zum Abstützen eines Halbleiterchips (1 ) aufweist, die innerhalb des Rahmens (LF) und der Innenseite der ersten inneren Enden (15a ) angeordnet ist und über zwischen dem Rahmen (LF) und der Chipkontaktstelle (2 ) angeordnete Stützbeine (11 ) abgestützt wird. - Anschlußrahmen nach Anspruch 1, wobei die Chipkontaktstelle (
2 ) in einer Ebene liegt, die sich von der Ebene unterscheidet, in der die inneren Anschlüsse (4a ,4b ,4c ) liegen. - Anschlußrahmen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die inneren Anschlüsse (
4a ,4b ,4c ) derart ausgeführt sind, dass sie zumindest teilweise in einer Überlappungsbeziehung mit einem auf der Chipkontaktstelle (2 ) abgestützten Halbleiterchip (1 ) stehen können. - Anschlußrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens einer der inneren Anschlüsse (
4a ,4b ,4e ) entfernt ist, um ein gleichmäßiges Fließen von geschmolzenem Umkapselungsharz (6 ) zuzulassen. - Anschlußrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die inneren Anschlüsse (
4a ,4b ,4c ) gekröpft sind, um innere Abschnitte der inneren Anschlüsse zu bilden, die in einer Ebene liegen, die parallel zu der den Rahmen enthaltenden Ebene, aber davon verschieden ist. - Anschlußrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf der Chipkontaktstelle (
2 ) eine Schicht eines elektrisch isolierenden Bondmittels (3 ) angebracht ist, über welche ein Halbleiterchip (1a ) zuhalten ist. - Anschlußrahmen nach Anspruch 6, wobei das Bondmittel (
3 ) ein guter Wärmeleiter ist. - Anschlußrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein elektrisch isolierender guter Wärmeleiter (
7 ,8 ) auf den inneren Anschlüssen (4 ) und/oder auf der Chipkontaktstelle (2 ) angeordnet ist.
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