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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.
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15a ist
eine schematische Draufsicht auf ein herkömmliches Halbleiterbauelement, 15b ist ein Schnitt entlang
der Linie A-A' von 15a, 16 ist eine Draufsicht auf einen Anschlußrahmen
mit 100 Anschlußbeinen
zur Verwendung in einem herkömmlichen
Halbleiterbauelement, und 17 ist
eine Teildarstellung von 16.
In den 15 bis 17 bedeutet 1 einen
Halbleiterchip, 2 ist eine Chipkontaktstelle, 3 ist
ein Bondmittel, 4 sind innere Anschlüsse, 5 sind Metalldrähte, und 6 ist Gießharz. Wie
diese Figuren zeigen, hat bei dem herkömmlichen Halbleiterbauelement
und dem dafür verwendeten
Anschlußrahmen
die Chipkontaktstelle 2 Dimensionen, die der Größe des Halbleiterchips 1 entsprechen,
so daß der
Anschlußrahmen
für den
jeweils verwendeten Halbleiterchip 1 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.
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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.
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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.
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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.
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Die
JP 2-28966 A zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen
Technik zum Herstellen eines gemeinsamen Anschlussrahmens für verschiedene
Arten von Halbleiterchips mit dem Ziel, eine Art von Anschlußrahmen
universell an verschiedene Halbleiterchiparten anzupassen, wobei
eine herkömmliche
Chipkontaktstelle entfällt
und der Halbleiterchip mit einem Bondmittel mit den inneren Anschlüssen des
Anschlußrahmens
kontaktiert wird, wobei zwischen dem Chip und den Anschlüssen ein
geringer Abstand vorhanden ist, um eine Abstützung für den Halbleiterchip während der
Fertigung zu bilden. Da jedoch die Einschränkung der Anschlussrahmenherstellung durch
Stanzen bei dieser vorgeschlagenen Technik nicht berücksichtigt
wird, ist der Bereich, in dem der Anschlußrahmen allgemein verwendbar
ist, eng und beschränkt,
und der praktische Anwendungsbereich ist begrenzt. Anders ausgedrückt ist
die in der
JP 2-28966
A angegebene Technik insofern nachteilig, als dann, wenn
die Zahl der Anschlußbeine,
die durch Drahtbonden mit dem Halbleiterchip zu kontaktieren ist,
groß ist
und die Chipkontaktstellen nur 150 μm bis 100 μm groß sind und der Halbleiterchip
klein ist, die inneren Enden der Anschlüsse zu eng beieinander liegen,
um richtig um den Halbleiterchip herum angeordnet zu sein, und es
ist eventuell nicht möglich,
die vordersten Enden der Anschlüsse
innerhalb der Kontur des Halbleiterchips anzuordnen und die inneren
Anschlüsse
direkt mit dem Halbleiterchip in Kontakt zu bringen.
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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.
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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.
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Aus der
JP 63-306 648 A ist eine
in Harz gegossene Halbleitervorrichtung bekannt. Ein Halbleiterchip
ist hierbei mittels eines Zwischenstücks aus einem isolierenden
Bondmittel an einem Anschlußrahmen
befestigt. Der Anschlußrahmen
ist aus inneren Anschlüssen
gebildet, die radial angeordnet und nicht miteinander verbunden
sind. Die inneren Anschlüsse
haben kein Befestigungsteil für
den Halbleiterchip. Der Anschlußrahmen
und Bonddrähte
werden miteinander verbunden und danach mit geschmolzenem Harz abgedichtet.
Dieser Anschlußrahmen
kann für
Halbleiterchips unterschiedlicher Größe verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die dritten inneren Anschlüsse können jeweils
zwischen den ersten und zweiten inneren Anschlüssen angeordnet sein.
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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.
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Wenigstens einer der inneren Anschlüsse kann
entfernt sein, um ein gleichmäßiges Fließen von geschmolzenem
Umkapselungsharz zu ermöglichen.
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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.
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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:
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1a eine
schematische Draufsicht auf ein Halbleiterbauelement, das nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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1b einen
Schnitt entlang der Linie A-A' von 1a;
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2a bis 2c schematische Draufsichten auf
verschiedene Modifikationen eines Halbleiterbauelements gemäß dem Halbleiterbauelement
der 1;
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2d bis 2f Schnitte entlang den Linien A-A' der 2a bis 2c;
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3a eine
schematische Draufsicht auf ein weiteres Halbleiterbauelement, das
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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3b einen
seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von 3a;
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4a eine
schematische Draufsicht auf ein weiteres Halbleiterbauelement, das
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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4b einen
seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von 3a;
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5 eine
vergrößerte Teilansicht
des Anschlußrahmens
der Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Teilansicht
eines anderen Anschlußrahmens
der Erfindung;
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7 eine
vergrößerte Teilansicht
eines weiteren Anschlußrahmens
der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
vergrößerte Teilansicht
noch eines anderen Anschlußrahmens
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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9a eine
vergrößerte Teilansicht
eines anderen Anschlußrahmens
der Erfindung,
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9b eine
vergrößerte Teilansicht
noch eines anderen Anschlußrahmens
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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10a einen
seitlichen Schnitt zur Verdeutlichung des Fließwegs des Gießharzes
während
des Gießens
mit einem Stützbein
für die
Chipkontaktstelle;
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10b einen
seitlichen Schnitt zur. Verdeutlichung des Fließwegs des Gießharzes
während des
Gießens
ohne Stützbein
für die
Chipkontaktstelle;
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11 eine
vergrößerte schematische
Teilansicht des Anschlußrahmens
der Ausführungsform der
Erfindung, wobei die Seitenabschnitte der Anschlüsse gezeigt sind;
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12 eine
schematische Seitenansicht eines Halbleiterbauelements, das nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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13 eine
schematische Seitenansicht eines weiteren Halbleiterbauelements,
das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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14 eine
schematische Seitenansicht eines noch weiteren Halbleiterbauelements,
das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist;
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15a eine
schematische Draufsicht auf ein herkömmlich ausgebildetes Halbleiterbauelement;
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15b einen
seitlichen Schnitt entlang der Linie A-A' von 15a;
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16 eine
Draufsicht auf einen herkömmlichen
Anschlußrahmen;
und
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17 eine
Teildarstellung des in 16 gezeigten
herkömmlichen
Anschlußrahmens.
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Wie die 1a und 1b sowie
die 2a bis 2f zeigen, weist ein Halbleiterbauelement,
das nicht Gegenstand der Erfindung ist, einen Halbleiterchip 1 auf,
der auf einem Anschlußrahmen
LF montiert ist, der eine Vielzahl Anschlüsse L hat. Die Anschlüsse L umfassen
innere Anschlüsse 4 und äußere Anschlüsse 9,
und die inneren Anschlüsse 4 umfassen erste
innere Anschlüsse 4a,
zweite innere Anschlüsse 4b und
dritte innere Anschlüsse 4c,
die jeweils von einem zentralen Punkt CP des Rahmens F im wesentlichen
radial verlaufen (siehe 5).
Der Anschlußrahmen
LF weist außerdem
eine zentral angeordnete quadratische Chipkontaktstelle 2 auf,
die Stützbeine 2a hat.
Das Halbleiterbauelement umfaßt ferner
elektrische Zuleitungen 5 wie etwa Bonddrähte, die
den Halbleiterchip 1 mit den inneren Anschlüssen 4 elektrisch
verbinden, sowie ein Umkapselungsharz 6 zum Umkapseln des
Halbleiterchips 1, der elektrischen Zuleitungen 5 und
der inneren Anschlüsse 4.
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Jeder erste innere Anschluß 4a hat
ein erstes inneres Ende 15a, das nahe dem zentralen Punkt CP
des Anschlußrahmens
LF oder des Halbleiterchips 1 positioniert ist. Jeder zweite
innere Anschluß 4b hat
ein zweites inneres Ende 15b, das von dem zentralen Punkt
CP weiter entfernt positioniert ist als das erste innere Ende 15a,
und jeder dritte innere Anschluß
4c hat
ein drittes inneres Ende 15c, 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 Anschlüssen 4 ein
erforderlicher Spielraum beibehalten wird.
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Der in den 1a und 1b gezeigte
Halbleiterchip 1, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, kann
eine erste Größe haben,
und die Chipkontaktstelle 2 ist im Vergleich zu dem Halbleiterchip 1 möglichst
klein ausgebildet und kann eine Seitenlänge von 2 mm bis 3 mm haben,
so daß die
inneren Enden der inneren Anschlüsse 4 unter
dem Halbleiterchip 1 positioniert sein können. Wie 1b am besten zeigt, ist
die Chipkontaktstelle 2 in einer Ebene positioniert, die
in der Größenordnung
von 100 μm über der
Ebene der inneren Anschlüsse 4 liegt,
so daß sie nicht
in derselben Ebene liegen.
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Bei dieser Ausführungsform, die nicht Gegenstand
der Erfindung ist, hat die kleine Chipkontaktstelle 2 quadratische
Form, und die inneren Anschlüsse 4 umfassen
innere Anschlüsse 4a der
ersten Art, deren innere Enden 15a nahe an der Chipkontaktstelle 2 liegen
und sie umgeben. Es ist ersichtlich, daß die inneren Enden 15a auf
einer Schleife oder einem Kreis angeordnet sind, dessen Mittelpunkt
mit dem Mittelpunkt der Chipkontaktstelle 2 koinzident
ist. Die inneren Anschlüsse 4 weisen
außerdem
innere Anschlüsse 4b der
zweiten Art auf, die zwischen den ersten inneren Anschlüssen 4a positioniert
sind und deren innere Enden 15a entlang einer größeren Schleife
angeordnet sind, der mit der ersten Schleife konzentrisch ist. Die
inneren Anschlüsse 4 umfassen
ferner dritte innere Anschlüsse 4c,
die zwischen den ersten inneren Anschlüssen 15a und den zweiten
inneren Anschlüssen 15b positioniert
sind und deren innere Enden 15c weit entfernt von der Chipkontaktstelle 2 so
positioniert sind, daß sie
die zweite Schleife konzentrisch umgeben.
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Bei der in den 2c und 2f gezeigten
Ausführungsform,
die nicht Gegenstand der Erfindung ist, ist der Halbleiterchip 1a von
Standardgröße auf dem
Anschlußrahmen
LF montiert. Bei der Herstellung wird der Halbleiterchip 1a mittels
einer Schicht eines elektrisch isolierenden Bondmittels 3 angebracht
und von der erhabenen Chipkontaktstelle 2 abgestützt. In
dem fertigen Halbleiterbauelement sind die relativ kleinen Zwischenräume zwischen
der unteren Oberfläche
des Halbleiterchips 1a und den inneren Anschlüssen 4a, 4b und 4c mit
der Schicht des ausgehärteten
Umkapselungsharzes ausgefüllt. Erforderlichenfalls
kann der Halbleiterchip 1a durch die Bonddrähte 5 mit
sämtlichen
ersten inneren Anschlüssen 4a,
zweiten inneren Anschlüssen 4b und dritten
inneren Anschlüssen 4c elektrisch
verbunden sein. Somit befindet sich der Halbleiterchip 1a in
einer Überlappungsbeziehung
relativ zu sämtlichen ersten,
zweiten und dritten inneren Anschlüssen 4a, 4b und 4c.
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Wenn jedoch, wie die 1a, 1b, 2a und 2e zeigen, ein Halbleiterchip 1b mittlerer
Größe zu montieren
ist, kann der Halbleiterchip 1b durch die Bonddrähte 5 nur
mit den ersten und den zweiten inneren Anschlüssen 4a und 4b unter
Ausschluß der
dritten inneren Anschlüsse 4c elektrisch
verbunden werden, so daß eine
elektrische Verbindung nach außen über die
Anschlüsse 4 hergestellt
wird. Bei diesem Beispiel ist der Halbleiterchip 1b nur
in Bezug auf die ersten und die zweiten inneren Anschlüsse 4a und 4b in
einer Überlappungsbeziehung.
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Wenn, wie die 2a und 2b zeigen,
ein Halbleiterchip 1c der kleinsten Größe zu montieren ist, können nur
die ersten inneren Anschlüsse 4a mit dem
Halbleiterchip 1 durch die Bonddrähte 5 zur äußeren elektrischen
Verbindung elektrisch verbunden werden. Bei diesem Beispiel befindet
sich der Halbleiterchip 1c nur mit den ersten inneren Anschlüssen 4a in
einer Überlappungsbeziehung.
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Im vorliegenden Fall kann also auch
bei unterschiedlich großen
Halbleiterchips 1, beispielsweise den Halbleiterchips 1a, 1b und 1c,
derselbe universelle Anschlußrahmen
LF verwendet werden, um darauf diese Halbleiterchips 1a, 1b und 1c zu
montieren, und es ist nicht notwendig, den Fertigungsablauf signifikant
zu modifizieren, und ein notwendiger Spielraum für elektrische Isolation wird
zwischen den inneren Anschlüssen 4 beibehalten.
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Da außerdem bei dieser Ausführungsform die
Vielzahl der inneren Anschlüsse 4 unter
dem Halbleiterchip 1 liegt, kann die in dem Halbleiterchip 1 erzeugte
Wärme leicht
durch eine dünne
Schicht des Umkapselungsharzes zu den inneren Anschlüssen 4 und
dann direkt zu äußeren Anschlüssen 9 übertragen
werden, von wo die Wärme
dann nach außen
abgeleitet wird, was in einer verbesserten Wärmeableitung resultiert.
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Ferner ist die Anzahl der Anschlüsse der
kleineren Halbleiterchips 1 nur mit den ersten inneren Anschlüssen 4a verbunden,
und die Anzahl der inneren Anschlüsse 4, die zum elektrischen
Verbinden des Halbleiterchips 1 beitragen können, nimmt
mit zunehmender Größe des Halbleiterchips 1 zu,
und gleichzeitig nimmt die Anzahl Anschlüsse, die zum Leiten der im
Halbleiterchip 1 erzeugten Wärme beitragen, mit zunehmender
Größe des Halbleiterchips zu,
was in einer sehr rationellen und effizienten Anordnung resultiert.
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Wie ferner die 1b und 2d bis 2f zeigen, kann ein Halbleiterchip 1a, 1b und 1c unterschiedlicher
Größe auf dem
Anschlußrahmen
montiert werden, ohne daß die
Bonddrähte 5 in
der langen Schleife angeordnet sein müssen.
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Die 3a und 3b zeigen eine andere Ausführungsform
des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist. 3b ist ein Schnitt entlang
der Linie A-A' von 3a. Dabei ist eine elektrisch
isolierende Schicht 7 in Form eines Bilderrahmens an den
inneren Anschlüssen 4 in
der Nähe des
Umfangsrandbereichs der unteren Oberfläche des Halbleiterchips 1 angebracht,
so daß die
elektrische Isolation zwischen der unteren Oberfläche des Halbleiterchips 2 und
den inneren Anschlüssen 4 zuverlässig ist.
Die elektrisch isolierende Schicht 7 kann aus jedem bekannten
geeigneten elektrischen Isoliermaterial herge-stellt sein. Bevorzugt
hat das Isoliermaterial gute Wärme-leitfähigkeit.
Die Chipkontaktstelle 2 stützt den Halb-leiterchip 1 über das
nicht gezeigte Bondmittel ab.
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Die 4a und 4b zeigen eine weitere Ausführungsform
des Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist. 4b ist ein Schnitt entlang
der Linie A-A' von 4a. Bei dieser Ausführungsform
ist eine quadratische, elektrisch isolierende Platte 8 aus
einem elektrisch isolierenden und stoßdämmenden Material hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise
Keramik, über
das Bond-mittel 3 zwischen der unteren Oberfläche des
Halbleiterchips 1 und der Chipkontaktstelle 2 angebracht.
Es ist ersichtlich, daß sich
die elektrisch isolierende Platte 8 über die inneren Anschlüsse 4 über den
Umfangsrand des Halbleiterchips 1 hinaus erstreckt. Somit
ist die Platte zum Teil zwischen dem Halbleiterchip 1 und
den inneren Anschlüssen 4 angeordnet.
Bei dieser Anordnung sind die elektrische Isolation, die stoßdämmende Charakteristik
und die Wärmeleitfähigkeit
zwischen dem Halbleiterchip 1 und der Chipkontaktstelle 2 sowie
den inneren Anschlüssen 4 wesentlich
verbessert.
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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 Chipkontaktstelle 2, ein Stützbein 11 für die Chipkontaktstelle
sowie eine erste, zweite und dritte Art von inneren Anschlüssen 12, 13 bzw. 14.
Das Stützbein 11 sowie
die inneren Anschlüsse 12, 13 und 14 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 Anschlüsse 12, 13 oder 14 im
wesentlichen radial zu einem Umfangsbereich der Chipkontaktstelle 2 in
Richtung zu dem zentralen Punkt CP.
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Bei dieser Ausführungsform hat die Chipkontaktstelle 2 Kreisgestalt,
und die inneren Enden 12a der ersten Art von inneren Anschlüssen 12 liegen nahe
an der Chipkontaktstelle 2 und umgeben sie. Die inneren
Anschlüsse 13 der
zweiten Art sind zwischen den inneren Anschlüssen 12 der ersten
Art positioniert, und ihre inneren Enden 13a sind etwas
entfernt von dem Umfangsrand der kreisförmigen Chipkontaktstelle 2 so
positioniert, daß sie
die Chipkontaktstelle 2 konzentrisch umgeben. Die inneren
Anschlüsse 14 der
dritten Art sind zwischen den inneren Anschlüssen 12 der ersten
Art und den inneren Anschlüssen 13 der
zweiten Art positioniert, und ihre inneren Enden 14a sind
von der Chipkontkatstelle 2 weit entfernt und umgeben diese
konzentrisch. Somit sind die inneren Anschlüsse 12 der ersten
Art und die inneren Anschlüsse 13 der
zweiten Art in der Umfangsrichtung der kreisrunden Chipkontaktstelle 2 an der
Position angeordnet, die jedem fünften
Anschluß entspricht,
bzw. sind an jeder fünften
Anschlußteilung positioniert.
Dagegen sind die inneren Anschlüsse 14 der
dritten Art an jeder zweiten Anschlußteilung positioniert.
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Bei dieser Ausführungsform wird während der
Fertigung der Halbleiterchip 1c der kleinsten Größe, wie
er in 2a gezeigt ist,
mit der Chipkontaktstelle 2 haftend verbunden und davon
gehaltert und durch die Bonddrähte 5 nur
mit den ersten inneren Anschlüssen 12 elektrisch
verbunden. Der Halbleiterchip 1b mittlerer Größe, wie
er in 2b gezeigt ist, kann
zusätzlich
zu den vorgenannten Elementen auch von den zweiten inneren Anschlüssen 13 abgestützt sein.
Der größte Halbleiterchip 1a,
wie er in 2c gezeigt
ist, kann zusätzlich
zu den ersten und zweiten inneren Anschlüssen 12 und 13 auch
von den dritten inneren Anschlüssen 14 abgestützt sein. So
wird der kleinere Halbleiterchip 1c nur von den ersten
inneren Anschlüssen 12 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.
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6 zeigt
eine andere Ausführungsform, bei
der die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF ähnlich derjenigen
von 5 ist. Dabei umfaßt der Anschlußrahmen
für das Halbleiterbauelement
eine Chipkontaktstelle 2, ein Stützbein 21 für die Chipkontaktstelle 21 und
innere Anschlüsse 22, 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 Anschlüsse 22, 23 oder 24 zu
dem zentralen Punkt CP des Anschlußrahmens LF und zu einem Umfangsbereich
des Halbleiterchips.
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Aus einem Vergleich von 6 mit 5 ist ersichtlich, daß die ersten und die zweiten
inneren Anschlüsse 22 und 23 mit
ein oder zwei dreieckigen, zusätzlichen
erweiterten Flächen 22b und 23b versehen
sind, die die Zwischenräume
zwischen den radial verlaufenden benachbarten inneren Anschlüssen ausfüllen. Die
erweiterten Flächen 22b und 23b befinden
sich größtenteils
an dem inneren Endbereich der inneren Anschlüsse. Daher werden diese erweiterten
Flächen 22b und 23b in
Kontakt mit dem Halbleiterchip 1 gebracht, und dadurch
wird die Wärmeleitung
von dem Halbleiterchip 1 zu den inneren Anschlüssen 22 und 23 verbessert,
was in einer verbesserten Wärmeableitung
von dem Halbleiterbauelement resultiert.
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7 zeigt
eine Ausführungsform,
die nicht Gegenstand der Erfindung ist, bei der die Grundkonstruktion
des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens LF
für das
Halbleiterbauelement ähnlich
derjenigen von 5 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 Anschlüsse 32, 33 und 34 einer
ersten, zweiten und dritten Art ähnlich
denen von 5 aufweist.
Diese inneren Anschlüsse 32, 33 und 34 haben
verschiedene Längen
mit ein oder mehreren Teilungen. Außerdem verlaufen die ersten
inneren Anschlüsse 32 bis
zu einer Position, die derjenigen entspricht, die die entfernte
kreisrunde Chipkontaktstelle eng umschließt. Bei dieser Ausführungsform
ist das die Chipkontaktstelle halternde Stützbein 11, das in 5 gezeigt ist, an der Position
abgeschnitten, die den inneren Enden der dritten inneren Anschlüsse 34 entspricht,
um ein zusätzlicher
dritter innerer Anschluß 34 zu
werden.
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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.
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8 zeigt
eine Ausführungsform
1, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei die Grundkonstruktion
des erfindungsgemäßen Anschlußrahmens
LF für
das Halbleiterbauelement derjenigen von 5 gleicht.
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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 Zuleitungen 42, 43 und 44 der
ersten, zweiten und dritten Art ähnlich
denen von 5 aufweist.
Diese inneren Anschlüsse 42, 43 und 44 haben
bei jeder Teilung oder einer Vielzahl von Teilungen verschiedene
Längen.
Auch verlaufen die ersten inneren Anschlüsse 42 bis zu einer
Position entsprechend derjenigen, die die entfernte kreisrunde Chipkontaktstelle
eng umschließt.
Bei dieser Ausführungsform
ist das Stützbein 11 für die Chipkontaktstelle
gemäß 5 aus der Position, die
den inneren Enden der dritten inneren Anschlüsse 33 entspricht, vollständig entfernt,
um eine Fließbahn 40 für die Harzschmelze
während
des Gießvorgangs
zu definieren.
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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 Fließbahn 40 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.
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9a zeigt
ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist, bei dem ein Anschlußrahmen LF mit Stützbeinen 150 für die Chipkontaktstelle
verwendet wird, um daran einen Halbleiterchip 1 zu montieren.
Der Anschlußrahmen
LF kann einer von denen sein, die in den 5 bis 7 gezeigt
sind.
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9b zeigt
ein Halbleiterbauelement, das nicht Gegenstand der Erfindung ist,
bei dem ein Halbleiterchip 1 an einem Anschlußrahmen
LF montiert ist, der keine Stützbeine
für eine
Chipkontaktstelle hat und bei dem ein dem Stützbein 150 entsprechender
Zwischenraum 50 vor-gesehen ist. Dieser Anschlußrahmen
LF kann der in 8 gezeigte
sein.
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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 Halbleiterchip 1 entsprechend 9a 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 Halbleiterchip 1 entsprechend 9b in der Gießform angebracht
sind.
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Wenn, wie 10a zeigt, der Anschlußrahmen
LF mit dem Stützbein 150 (9a) verwendet wird, fließt die Harzschmelze,
die von dem Angußkanal 50a 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 Stützbeins 150 herum,
wobei sie enge Zwischenräume
zwischen den Anschlüssen 44 und
dem Stützbein 150 durchsetzt
(siehe 9a), um den oberen Raum über dem
Anschlußrahmen
LF auszufüllen. Daher
wird das Aufwärtsfließen des
Harzes durch die Anschlüsse 4 und
das Stützbein 150 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 Chipkontaktstelle 2 gemeinsam
mit dem Halbleiterchip 1 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
Chipkontaktstelle 2 und des Halbleiterchips 1 in der
Gießform
MD dazu führen,
daß die
Bonddrähte 5 an der äußeren Oberfläche des
Kapselungsharzes 6 freiliegen, was natürlich ein inakzeptabler Defekt
des Halbleiterbauelements ist.
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Wenn in dem Anschlußrahmen
LF keine Chipkontaktstelle und kein sie tragendes Stützbein vorgesehen
ist, wie das in den 9b und 10b gezeigt ist, kann das
Fließen
(mit den Pfeilen in 10b bezeichnet)
der Harzschmelze, die durch den Angußkanal 50 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 Chipkontaktstelle 2 und des Halbleiterchips 1 in
dem Hohlraum MC stattfindet, wie oben erläutert wurde, wodurch die Ausbeuten
der Halbleiterbauelemente gesteigert werden.
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11 zeigt
eine andere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Anschlußrahmens
LF des Halbleiterbauelements. Der Anschlußrahmen LF dieser Ausführungsform
ist grundsätzlich
gleichartig wie der Anschlußrahmen
LF von 5. Die Struktur
dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen in 5 dadurch,
daß ihre
inneren Anschlüsse 104, 105, 106 sämtlich leicht
gekröpfte
Bereiche 104b, 105b und 106b haben oder
zweimal rechtwinklig in entgegengesetzten Richtungen an einer Position
abgebogen sind, die von der Chipkontaktstelle 1 oder von
dem zentralen Punkt CP um eine gleiche Distanz entfernt ist, so
daß die
Endbereiche 104a, 105a und 106a an unterschiedlichen
radialen Positionen gemeinsam mit der Chipkontaktstelle 2 unter der
Ebene des Anschlußrahmens
LF liegen. Anders ausgedrückt
sind die Chipkontaktstelle 2 und die sie umgebenden Bereiche
der inneren Anschlüsse 104 bis 106 abgesenkt.
Die flache Kröpfung
der inneren Anschlüsse 104 bis 106 ist
am besten aus den Seitenansichten der inneren Anschlüsse 104 bis 106 zu sehen,
die unter der Draufsicht auf den Anschlußrahmen LF in 11 vorgesehen sind. Diese Absenkung dient
dem Zweck, die äußeren Anschlüsse 9 nahe
an die zentrale Ebene des Halbleiterchips 1 zu bringen.
Die Tiefe der Absenkung kann bevorzugt gleich der halben Dicke des
Halbleiterchips 1 sein, so daß der Halbleiterchip 1 innerhalb
des Kapselungsharzes 6 in der Dickenrichtung zentral positioniert sein
kann, auch wenn ein symmetrisches Gießwerkzeug MD verwendet wird.
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12 zeigt
eine Ausführungsform
eines Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung
ist, wobei das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ (vom quadratischen
Flachgehäusetyp) einen
Halbleiterchip 61, einen Anschlußrahmen 62 beispielsweise
aus 42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von geraden inneren
Anschlüssen
unterschiedlicher Länge,
ein Wärmeausbreitungselement 63 beispielsweise
aus Kupfer und ein Gießharz 64 aufweist,
das den auf dem Anschlußrahmen 62 montierten
Halbleiterchip 61 umkapselt. Bei dieser Ausführungsform
ist der Halbleiterchip 61 von den inneren Endbereichen
der inneren Anschlüsse
des Anschlußrahmens 62 gehaltert,
der ähnlich
wie in den 7 und 8 ausgebildet ist und keine
Chipkontaktstelle aufweist. Es ist ersichtlich, daß das Wärmeausbreitungselement 63 in
Gestalt einer Platte in dem Umkapselungsharz 64 unterhalb
des Anschlußrahmens 62 eingebettet
ist, um die Wärmeableitung
des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die bereits durch
die angegebene Konstruktion signifikant verbessert ist, bei der
der Halbleiterchip 61 mit einer Reihe von Wärmeableitungsbahnen
durch die Vielzahl von inneren Anschlüssen versehen ist. Das Wärmeausbreitungselement 63 kann
von jedem bekannten Typ sein und kann an seinen vier Ecken von Stützbeinen 65 abgestützt sein,
die das Wärmeausbreitungselement 63 aus
derselben Ebene wie der Anschlußrahmen 62 hängend tragen.
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13 zeigt
eine andere Ausführungsform des
Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, wobei
das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ folgendes aufweist:
einen Halbleiterchip 71, einen Anschlußrahmen 72 etwa aus
42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von gekröpften inneren
Anschlüssen
verschiedener Länge,
ein Wärmeausbreitungselement 73 aus
Kupfer und ein Gießharz 74,
das den Halbleiterchip 71 und den Anschlußrahmen 73 einkapselt.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Halbleiterchip 71 von den inneren Endbereichen
der inneren Anschlüsse
des Anschlußrahmens 72 abgestützt, der
einen gleichartigen Aufbau wie in 11 hat,
wobei keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist und die inneren Enden
der inneren Anschlüsse
bei 72a gekröpft
sind, so daß sie um
den Halbleiterchip 71 herum eine Absenkung definieren.
Es ist ersichtlich, daß das
Wärmeausbreitungselement 73 mit
Stützbeinen 75 in
dem Kapselungsharz 74 eingebettet ist, um dadurch die Wärmeableitung
des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die bereits durch
die Struktur der Erfindung bedeutend verbessert ist, bei der der
Halbleiterchip 71 mit einer Reihe von Wärmeleitungsbahnen durch die
Vielzahl von inneren Anschlüssen
versehen ist.
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14 zeigt
eine noch weitere Ausführungsform
eines Halbleiterbauelements, das nicht Gegenstand der Erfindung
ist, wobei das gezeigte Halbleiterbauelement vom QFP-Typ folgendes
aufweist: einen Halbleiterchip 81, einen Anschlußrahmen 82 beispielsweise
aus 42-Legierung (Warenname) mit einer Vielzahl von gekröpften inneren
Anschlüssen
unterschiedlicher Länge,
ein Wärmeausbreitungselement 83 aus
Kupfer und ein Gießharz 84,
das den Halbleiterchip 81 und den Anschlußrahmen 82 umkapselt.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Halbleiterchip 81 von den inneren Endbereichen
der inneren Anschlüsse
des Anschlußrahmens 82 abgestützt, der ähnliche
Struktur wie in 11 hat,
wobei keine Chipkontaktstelle vorgesehen ist und die inneren Enden
der inneren Anschlüsse
bei 82a gekröpft
sind, um eine Absenkung um den Halbleiterchip 81 herum zu
definieren. Ein Wärmeausbreitungselement 83, das
von Stützstiften 85 abgestützt ist,
ist in dem Umkapselungsharz 84 unter dem Anschlußrahmen 82 eingebettet,
um die Wärmeableitung
des Halbleiterbauelements weiter zu verbessern, die durch die Struktur
der Erfindung bereits signifikant verbessert ist, bei der der Halbleiterchip 81 mit
einer gorßen
Anzahl von Wärmeleitbahnen
durch die inneren Anschlüsse
versehen ist, die sich tief unter den Halbleiterchip 81 erstrecken.
Bei dieser Ausführungsform hat
das Wärmeausbreitungselement 83 einen
Wärmeblock 83a,
dessen eine Oberfläche
an der Unterseite des Kapselungsharzes 84 nach außen freiliegt, so
daß die
Wärmeableitung
des Halbleiterbauelements noch weiter verbessert ist.
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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.