DE4002538A1 - Kunststoffgekapselte integrierte schaltungseinrichtung und verfahren zur verkapselung dieser schaltungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kompaktbau-Halbleiter­ einrichtung und insbesondere eine kunststoffgekapselte integrierte Schaltungseinrichtung mit einem Trägerring und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Halbleiterbausteine werden in herkömmlicher Weise mit einer Schutzumhüllung versehen, welche den empfindlichen Halb­ leiterblock und die elektrischen Verbindungen zu diesem Block umgibt. Die Bausteinumhüllung enthält mehrere Leitun­ gen, welche sich vom Bausteinkörper nach außen erstrecken und welche es dem Anwender erlauben, mit der Schaltungsfunk­ tion, welche durch den Halbleiterbaustein verkörpert wird, eine Wechselwirkung herzustellen. Mit der anwachsenden Kompliziertheit der Funktionen, welche von einem Halbleiter­ baustein verkörpert werden können, erhöht sich die Anzahl der Leitungen, welche erforderlich sind, mit diesem Baustein eine Wechselwirkung schaffen zu können. Mit wachsender Anzahl der Leitungen verringert sich der Zwischenraum zwischen diesen Leitungen sowie die Breite und mechanische Festigkeit einer jeden Leitung. Jede der in großer Anzahl vorhandenen Leitungen muß äußerst genau gebildet sein, damit der Bau­ stein in geeigneter Weise auf eine gedruckte Leiterplatte oder einer anderen Einrichtung, auf welcher der Baustein letztlich verwendet werden soll, angeordnet werden kann. Bei wiederholter Prüfung und anderer Handhabung des Bau­ steins ergibt sich jedoch die große Wahrscheinlichkeit, daß eine oder mehrere der empfindlichen Leitungen verbogen oder falsch gelegt wird oder daß die Ebenheit der Leitungen zer­ stört wird. Eine derartige Störung der Leitungen beeinträch­ tigt die Fähigkeit des Endverbrauchers, die integrierte Schaltungsbaugruppe in seiner Einrichtung in geeigneter und zuverlässiger Weise anzuwenden.

Zur Überwindung der Schwierigkeiten der Störung von Leitun­ gen bei integrierten Kompaktbausteinen während der Prüfung und Handhabung ist es bekannt, die äußeren Enden der Lei­ tungen in einem gegossenen Trägerring zu sicher, wie das beispielsweise in den US-Patenten 41 02 039 und 47 01 781 beschrieben ist. Der gegossene Trägerring hält und schützt die Leitungen, so daß die normalen Prüfungen durchgeführt werden können. Unmittelbar, bevor der Baustein auf eine Schaltplatte oder eine andere Einrichtung aufgebracht wird, wird der Trägerring von den Leitungen entfernt, und die Leitungen werden in geeigneter Weise für den beabsichtigten Endgebrauch geformt. Der Trägerring muß ausreichend spät im Verfahrensablauf beseitigt werden, so daß nur eine geringe nachfolgende Behandlung ausgeführt werden muß und die Mög­ lichkeit der Zerstörung der Leitungen erheblich verringert ist.

Obgleich durch den gegossenen Ring die Schwierigkeiten des Schutzes der Leitungen behoben sind, ist diese Lösung rela­ tiv aufwendig. Der gegossene Trägerring erfordert die Ver­ wendung einer großen Kunststoffmenge und die Verwendung einer Spezialgießform zur Bildung des Trägerrings. Ferner ist die Anwendung von zusätzlichen Sperren erforderlich, um die Gießform an den äußeren Enden des Trägerringes zu ver­ schließen. Es besteht daher das Bedürfnis nach einem Aufbau und einem Verfahren zur Fixierung und zum Schutz der Leitun­ gen eines integrierten Kompaktbausteins, bei denen gegen­ über dem gegossenen Trägerring ein geringerer Aufwand er­ forderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte kunst­ stoffgekapselte integrierte Schaltungseinrichtung zu schaf­ fen, bei der ein Schutz der Leitungen während der Prüfung und der Handhabung gewährleistet ist.

Ferner soll durch die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Verkapselung eines Halbleiterbausteins geschaffen wer­ den, bei dem ein einen nur geringen Aufwand benötigender Schutzträgerring zum Schutz und Stabilisieren der Leitungen des integrierten Kompaktbausteins vorgesehen ist.

Diese Ziele und andere Vorteile werden erfindungsgemäß bei einem integrierten Kompaktbaustein und einem Verfahren zu seiner Herstellung dadurch erreicht, daß die äußeren Enden der Bausteinleitungen durch Trägerelemente aus wärmebeständi­ gem Klebstreifen gestützt und stabilisiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Leitungs­ rahmen mit mehreren Leitungsfingern versehen, welche von einer zentralen Stelle sich nach außen zu einem Rahmenteil erstrecken. Jeder der Finger besitzt ein inneres Ende, wel­ ches gegebenenfalls mit einem Halbleiterbaustein verbunden werden kann, und ein äußeres Ende, welches dem Verbraucher zur Verfügung steht für die elektrische Kontaktierung der Halbleitereinrichtung. Trägerelemente aus wärmebeständigem Band sind klebend an die äußeren Enden der Leitungen ange­ bracht, so daß der zentrale Bereich, in welchem der Halb­ leiterbaustein angeordnet werden kann, im wesentlichen um­ faßt ist. Der Ring hat nach innen vom Rahmenteil und nach außen von der Stelle, an welcher der Kunststoffhüllkörper geformt wird, einen Abstand. Ein Halbleiterbaustein ist elektrisch mit den inneren Enden der Leitungsfinger ver­ bunden. Der Halbleiterbaustein und die inneren Enden der Leitungen werden dann im Kunststoff eingekapselt. Die Lei­ tungsfinger werden dann vom Rahmenteil gelöst und von den Trägerelementen aus wärmebeständigen Streifen ortsfest gehalten. Die Leitungsfinger stehen auf diese Weise für die Überprüfung und dgl. zur Verfügung. Die Trägerelemente wer­ den gegebenenfalls entfernt, und die Leitungsfinger werden dann in geeigneter Weise geformt.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Leiterrahmen, der bei der Erfindung zur Anwendung kommt; und

Fig. 2 einen kunststoffgekapselten Halbleiter­ baustein nach der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Leiterrahmen 10 zur Fer­ tigung von Halbleiterbausteinen gemäß einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung. Der Leiterrahmen enthält Längsstege 12, die sich in Längsrichtung des Leiterrahmens erstrecken und Querstege 14, welche sich senkrecht dazu erstrecken und die beiden Längsstege 12 miteinander verbinden. Die Längs­ stege und die Querstege bilden jeweilige Rahmenelemente, die mehrere Gruppen von einzelnen Bausteineinheiten 16 tragen. Jede Bausteineinheit ist so ausgebildet, daß eine einzelne integrierte Schaltungsbaueinheit oder eine einheitliche Gruppe von integrierten Schaltungsbausteinen untergebracht werden kann. Es sind lediglich zwei derartige Einheiten dargestellt. In Wirklichkeit kann ein Leiterrahmen jedoch viele identische Einheiten enthalten. Ein Rahmenelement ist im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet. Es kann jedoch auch eine andere herkömmliche Gestalt aufweisen. Es ist nicht erforderlich, daß das Rahmenelement die Baueinheit vollstän­ dig umgibt. Das jeweilige Rahmenelement ist jedoch so aus­ gebildet, daß die verschiedenen Elemente der Baueinheit ge­ tragen werden können.

Der Einfachheit halber enthält zur Erläuterung der Erfin­ dung jede der integrierten Schaltungen sechzehn Leiter, wo­ bei jeweils vier Leiter an jeder der vier Seiten der inte­ grierten Schaltung vorgesehen sind. In der Praxis kommt es vor, daß integrierte Schaltungen auch einige zehn oder sogar einige hundert Leiter aufweisen, die entweder an zwei oder an vier Seiten angeordnet sind. Eine Halbleiterbauform, bei der die Leiter an zwei Seiten angeordnet sind, wird in her­ kömmlicher Weise als Dual-in-line-Bauform oder DIP bezeich­ net. Eine Halbleiterbauform, bei der die Leiter an vier Seiten angeordnet sind, wird in herkömmlicher Weise als Vierschaltungseinheit bzw. Quadpack bezeichnet. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Sechzehn-Leiter-Vierschaltungseinheit.

Jede der Bausteineinheiten 16 enthält beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein zentral angeordnetes Baustein­ anschlußelement 18, das an seinen vier Ecken von durchgehen­ den Leiterstegen 20, welche sich bis zum tragenden Rahmen­ element erstrecken, getragen wird. Mehrere Leiter 22 er­ strecken sich von Stellen in der Nähe des Bausteinanschluß­ elementes 18 zum Rahmenelement. Die inneren Enden der Lei­ ter 22 sind nahe dem Bausteinanschlußelement 18 angeordnet, und die äußeren Enden sind mit dem Rahmenelement verbunden. Ein einzelner Verbindungssteg 24 verbindet die nebeneinan­ derliegenden Leiter 22. Gemäß der Erfindung sind mehrere Trägerteile 26 vorgesehen, welche mit strichlierten Linien 28 dargestellt sind. Die äußeren Enden der Leiter 22 sind klebend an diesen angebracht. Die Trägerteile 26 sind aus wärmebeständigem Wandmaterial, beispielsweise Kapton, herge­ stellt. Dies ist ein Material, das von einer Reihe von Her­ stellern, beispielsweise auch von 3 M, hergestellt wird. Das Material für die Trägerteile 22 ist so ausgebildet, daß es Temperaturen, die während der nachfolgenden Zusammenbau­ arbeiten einwirken, widerstehen kann, und es muß daher gegen Erwärmung widerstandsfähig, d. h. "wärmebeständig", sein. Die Trägerteile umgeben im wesentlichen das Bausteinanschluß­ element 18 und die inneren Enden der Leiter 22. Wie beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, werden vier diskrete Trägerteile verwendet. Es kann jedoch auch ein ein­ zelnes, das in der Mitte angeordnete Bausteinanschlußelement 18 vollständig umgebendes Trägerelement oder eine andere Kom­ bination diskreter Trägerteile verwendet werden. Beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Trägerteile 26 Enden, welche an den Verlängerungen der durchgehenden Lei­ terstege 20 enden. Die Leiter 22 sind klebend an den jeweili­ gen Trägerteilen 26 angebracht, wobei jeder Trägerteil im Bereich der Baueinheit am massiveren Metallaufbau befestigt ist. Die Trägerteile 26 können an einer Oberfläche des Lei­ terrahmens befestigt sein. Wenn ein zusätzlicher Trägerteil jeweils notwendig ist, können die Trägerteile an beiden Sei­ ten des Rahmens befestigt sein. Bevorzugt werden die Träger­ elemente am Leiterrahmen vor der Durchführung von anderen Zusammenbauarbeiten befestigt.

Beim Zusammenbau der Halbleitereinrichtung wird ein Halb­ leiterbaustein am jeweiligen Bausteinanschlußelement 18 be­ festigt. Drähte oder andere Kontaktierungsmittel werden ver­ wendet, um Kontaktstellen am Halbleiterbaustein mit den je­ weiligen Leiterfingern zu verbinden. Beispielsweise werden Anschlußdrähte durch Bonden zwischen Bondstellen am Halb­ leiterbaustein und die inneren Enden der Leiterfinger ge­ schaltet. Wenn ein Halbleiterbaustein durch Bonden kontak­ tiert ist und an den jeweiligen Stellen der Leiterrahmen zur Vervollständigung jeder Bausteineinheit die Anschluß­ drähte angeschlossen sind, wird der Leiterrahmen in eine Spritzgießform eingebracht, und Kunststoff wird durch Spritz­ gießen um den Halbleiterbaustein, das Bausteinanschluß­ element und die inneren Enden der Leiterfinger angeordnet. Auf diese Weise wird eine Kunststoffverkapselung der Halb­ leitereinrichtung erreicht. Jede der Bausteineinheiten im Leiterrahmen wird dann vom Leiterrahmen befreit, so daß ein­ zelne Bausteineinheiten gebildet werden. Die Verbindungs­ stege werden ebenfalls entfernt, so daß jeder Leiter 22 elektrisch unabhängig ist. Die sich ergebende Halbleiter­ einrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens enthält die Halbleitereinrich­ tung 30 einen eingekapselten Bauteil 32, von welchem die Leiter 22 abstehen. Die inneren (nicht gezeigten) Enden sind mit dem Halbleiterbaustein innerhalb des eingekapselten Bauteils 32 elektrisch verbunden. Die äußeren Enden der Lei­ ter 22 werden von den Trägerteilen 26 gestützt. Die äußersten Enden 34 der Leiterfinger 22 erstrecken sich über die Trä­ gerteile hinaus und stehen als elektrische Kontakte für Prüfvorgänge zur Verfügung. Die Halbleitereinrichtung dieser Form kann geprüft, gehandhabt oder markiert werden, und es können noch andere Vorgänge an ihr durchgeführt werden, ohne daß die Leiterfinger 22 beschädigt werden. Die Leiterfinger sind durch die Trägerteile 26 in einer stabilen Position gehalten.

Die Halbleitereinrichtung wird schließlich dadurch fertig­ gestellt, daß die Leiterfinger 22 entlang einer Linie 36 in Fig. 2 geschnitten werden, so daß die Trägerteile, die äußeren Enden der Leiterfinger und die übrigen Teile des Leiterrahmens entfernt werden. Die sich ergebende Baueinheit wird dadurch vervollständigt, daß die Leiter in eine J-Leiterkonfiguration oder eine Möwenflügelkonfiguration oder in eine andere für eine bestimmte Anwendung gewünschte Form gebracht werden. Die auf diese Weise vervollständigte Halbleitereinrichtung wird geprüft und markiert und für das Einsetzen bzw. für das Aufsetzen auf eine Schaltplatte oder andere Einrichtung fertiggestellt. Dieses Einsetzen bzw. Aufsetzen kann mit einem Minimum an Handgriffen erfolgen und, bevor die Leiter umgebogen worden sind, oder durch irgendwelche anderen zusätzlichen Handhabungsschritte in Unordnung gebracht worden sind.

Hieraus wird ersichtlich, daß bei der Erfindung eine kunst­ stoffgekapselte Halbleitereinrichtung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung geschaffen werden, bei denen die Ziele und Vorteile, welche oben erläutert wurden, vollständig erreicht werden. Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben und erläutert worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt. Änderungen und Modifikationen, welche vom Erfindungsgedanken Gebrauch machen, sind möglich. Beispielsweise können andere Gehäusekonfigurationen, eine andere Anzahl von Leitern, unterschiedliche Gehäuseformen und dgl. zur Anwendung kommen. Diese Änderungen und Modi­ fikationen gehören ebenfalls zur Erfindung, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist.

Claims (3)

1. Kunststoffgekapselte integrierte Schaltungseinrichtung mit einem Metalleiterrahmen, enthaltend einen Bausteinbond­ stellenbereich und mehrere Leiter, die sich von Stellen neben dem Bausteinbondstellenbereich nach außen erstrecken, wobei jeder Leiter ein inneres Ende und ein äußeres Ende aufweist, und einen integrierten Halbleiterbaustein, der im Bausteinbondstellenbereich angeordnet ist und elektrisch mit den inneren Enden der Leiter kontaktiert ist, sowie einen Kunststoffkörperteil, der den Halbleiterbaustein und die inneren Enden der Leiter umgibt, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Trägerteile (26) aus wärmebeständigem, klebfähigem Band an den äußeren Enden der Leiter (22) vor­ gesehen sind und den Kunststoffkörperteil (32) im Abstand umgeben, so daß die äußeren Enden der Leiter (22) in ihrer Position stabilisiert sind.

2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerteile (26), welche jeweils eine Schicht des Bandes aufweisen, an ersten und zweiten Seiten des Leiterrahmens angeordnet sind.

3. Verfahren zur Umhüllung einer Halbleitereinrichtung, bei welchem ein Leiterrahmen mit mehreren Leiterfingern, die sich von einer zentralen Stelle aus zu einem Rahmenteil er­ strecken, vorgesehen wird, wobei jeder der Finger ein inne­ res und ein äußeres Ende aufweist, ein Halbleiterbauteil mit den mehreren Leiterfingern elektrisch kontaktiert wird und der Halbleiterbaustein und die inneren Enden der Leiter­ finger in Kunststoff eingekapselt werden zur Bildung eines Kunststoffkörperteils, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einkapseln mit Kunststoff klebefähige Trägerteile aus wärme­ beständigem Bandmaterial an den äußeren Enden der Leiter­ finger angeordnet werden, wobei die Trägerteile die zentrale Stelle des Rahmenteils im wesentlichen umgeben und daß nach dem Einkapseln mit Kunststoff die Trägerteile entfernt wer­ den und die Leiterfinger geformt werden.