Beschreibung
Verwendung der baulichen Beschaffenheit eines elektronischen Bauteils als Referenz bei der Positionierung des Bauteils
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Montagetechnik für Halbleiterbauelemente, insbesondere Speicherelemente, mit einem Gehäuse oder Gehäusekörper, das bzw. der um das zuvor mit einem Leiterrahmen kontaktierte Bauelement gebildet wird.
Die Erfindung betrifft die Verwendung der baulichen Beschaffenheit eines elektronischen Bauteils als Referenz bei der Positionierung eines Bauteils mit mindestens einem elektronischen Bauelement, einem Gehäusekörper und einem Leiterrahmen, bei dem das Bauelement an dem Leiterrahmen montiert und zum externen elektrischen Anschluß mit nach außen führenden Leiterbahnen des Leiterrahmens kontaktiert wird und bei dem das Bauteil und der zentrale Bereich des Leiterrahmens unter Bildung des Gehäusekörpers mit einer Preßmasse umschlossen werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils und ein derartiger Leiterrahmen sind aus der DE 196 25 384 AI bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird zur Kontaktierung und gegebenenfalls auch zur Verteilung und Ableitung der in einem elektronischen Bauelement in Wärme umgesetzten Energie ein (auch als Leadframe bezeichneter) Leiterrahmen verwendet. Ein solcher Leiterrahmen wird üblicherweise mit einer Vielzahl weiterer Leiterrahmen in einem zusammenhängenden Band erzeugt und umfaßt insbesondere einen Trägerbereich (Insel) für das Bauelement und der elektrischen Kontaktierung dienende Zu- bzw. Ableitungen, die nachfolgend auch als Leiterbahnen oder
2 Leads bezeichnet werden. Der Leiterrahmen kann grundsätzlich auch zur Realisierung der an sich bekannten sog. „Lead on Chip" (LOC) -Technik ausgebildet sein. Erst im fortgeschrittenen Montagestadium werden die zunächst im Band zusammenhängenden Leiterrahmen und damit die individuellen Bauteile vereinzelt.
Während der Bauteilmontage sind die Leiterbahnen üblicherweise durch zwischen ihnen ausgebildete Verbindungsstege in Form eines sogenannten Dambars miteinander verbunden. Der Dambar dient neben der Erhöhung der mechanischen Steifigkeit während des Fertigungsprozesses mit seiner Ober- bzw. Unterseite als definierte Dichtfläche für die Spritzgußformen (Moldwerkzeu- ge) . Die Moldwerkzeuge dichten an dem Dambar ein mit einer Preßmasse zu füllendes Gehäusevolumen ab, in dem unter Einschluß des Bauelementes und der zentralen Bereiche des Leiterrahmens mit Einbringen der Preßmasse der Gehäusekörper entsteht. Nach Bildung des Gehäusekörpers wird der Dambar (d.h. die die einzelnen Leiterbahnen miteinander verbindenden Stege oder Zwischenabschnitte) entfernt, so daß die Leiterbahnen elektrisch voneinander isoliert werden. Ferner werden die Leiterbahnen in vorgegebene Geometrien gebogen, um - nach vorhergehenden Funktionstests - eine betriebsgemäße Kontaktierung zum Beispiel mittels Lötung zu ermöglichen.
Zu den genannten Funktionstests müssen die Bauteile in jeweilige bauteilspezifische Testsockel eingebracht und elektrisch kontaktiert werden. Bei den zunehmend kleineren Abmessungen der Leiterbahnen und der Leiterbahnabstände ist eine sehr genaue Ausrichtung und Zentrierung des Bauteils im jeweiligen Testsockel erforderlich. Die dabei einzuhaltenden engen Toleranzen können jedoch bei bisher bekannten Bauteilen wegen erheblicher Streuungen der Gehäusekörper-Außenmaße nicht immer
3 gewährleistet sein. Üblicherweise erfolgt das Ausrichten und
Zentrieren der Bauteile nämlich über testsockelseitige Anschläge, die mit Gehäusekörperkanten -insbesondere den Ecken des Gehäusekörpers - kooperieren. Die Lage der Gehäusekörperkanten oder Ecken variiert erheblich in Bezug auf die zu kontaktierenden Leiterbahnen. Ursächlich dafür sind insbesondere die vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen hinsichtlich der Gehäusekörper- Außenmessungen und beim Bilden des Gehäusekörpers entstehender Preßmassengrat.
Bei der Fixierung der Bauteile in den Testsockeln durch auf die Leiterbahnenden wirkende Niederhalter kann es ungünstig- stenfalls zu einem Verbiegen der Leiterbahnenden und damit zu einer Schädigung des Bauteils kommen, wodurch das Bauteil sogar unbrauchbar werden kann.
Die Aufgabe die Erfindung besteht in der Verwendung der baulichen Beschaffenheit eines elektronischen Bauteils als Referenz bei der Positionierung des Bauteils, mit der eine zuverlässige, hochgenaue und reproduzierbare Positionierung der Leiterbahnenden ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, daß der Leiterrahmen zunächst einen Fortsatz aufweist, der Fortsatz nach Bildung des Gehäusekörpers von dem Leiterrahmen trennbar ist und der Fortsatz von dem Gehäusekörper entfernbar ist, so daß eine von außen zugängliche Trennfläche zwischen dem Fortsatz und dem Gehäusekörper entsteht, wobei die Trennfläche als Referenz bei der Positionierung des Bauteils dient.
4 Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß an dem Gehäusekörper an den für die Ausrichtung und Zentrierung kritischen Stellen kein Preßmassengrat verbleiben kann und/oder Undefiniert ausgebrochen wird, sondern an dem Gehäusekörper eine hochgenaue Referenzfläche oder Referenzkante erzeugt wird. Das Erzeugen der Referenzfläche oder Referenzkante geschieht in vorteilhaft einfacher Weise dadurch, daß beim Entfernen des Fortsatzes an dem Gehäusekörper die ursprünglich zwischen dem Fortsatz und der Preßmasse des Gehäusekörpers gebildete Trennfläche freigelegt wird. Die Trennfläche entsteht hochpräzise in Bezug auf den Leiterrahmen und damit in Bezug auf die Positionen der Leiterbahnen bzw. Leiterbahnenden. Die Toleranz der mittelbaren Positionierung der Leiterbahnen über die Trennfläche des Gehäusekörpers entspricht damit im wesentlichen der äußerst engen Fertigungstoleranz des Leiterrahmens.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß in an sich bekannter Weise mehrere Leiterbahnen zur Bildung eines Dambars über Zwischenabschnitte zunächst miteinander verbunden bleiben, wobei der Fortsatz an zumindest einem der Zwischenabschnitte ausgebildet wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß das Isolieren des Fortsatzes von dem Leiterrahmen und das anschließende Entfernen im Zuge des sogenannten Dambarschneidens (entfernen der Zwischenabschnitte zwischen den Leiterbahnen) erfolgen kann. Als besonderes vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Isolieren und Entfernen des Fortsatzes in einem gemeinsamen Arbeitsgang mit dem Dambarschneiden erfolgt. Die an sich bereits gut beherrschten Schritte zur Konfektionierung der Leiterrahmen (zum Beispiel Dambarschneiden) können dadurch in der bekannten Weise und üblichen Reihenfolge beibehalten werden.
5 Eine herstellungstechnisch besonders bevorzugte Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Fortsatz als eine sich zum Leiterrahmenzentrum hin erstreckende Lasche ausgebildet wird.
Hinsichtlich der Positionierung des Bauteils z.B. in einem Testsockel ist eine Ausgestaltung der Erfindung besonders bevorzugt, nach der jeweils ein Fortsatz in einem Eckbereich des Leiterrahmens derart vorgesehen wird, daß der Fortsatz sich nach Bildung des Gehäusekörpers in einer Gehäuseecke befindet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft weiter erläutert; es zeigen z.T. sehr stark vergrößert:
Figur 1 einen Leiterrahmen zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Figur 2 den Leiterrahmen gemäß Figur 1 nach dem Umschließen mit einer Preßmasse;
Figur 3 den Ausschnitt B aus Figur 2 unmittelbar vor Angriff eines Schneidwerkzeuges für das Dambarschneiden; Figur 4 den Ausschnitt B nach dem Dambarschneiden; Figur 5 ein Flußdiagramm;
Figur 6 bei bisherigen Bauteilen auftretende Ausrichtungsprobleme; und
Figuren 7 und 8 die Situation beim Dambarschneiden bei nach bisher üblichen Verfahren hergestellten Bauteile.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Leiterrahmen, der Bestandteil eines eine Vielzahl gleicher Leiterrahmen 1 umfassenden Bandes 3 ist. Die einzelnen Leiterrahmen 1 durchlaufen gemeinsam mit dem Band eine Vielzahl von Fertigungsschritten, bis schließlich eine Vereinzelung der Leiterrahmen erfolgt.
6 Der Leiterrahmen 1 weist in an sich bekannter Weise (vgl. z.B.
DE 196 25 384 AI) eine Vielzahl von Leiterbahnen 4 auf, die sich von äußeren Leiterbahnenden 4a („outer Leads") zum Zentrum 6 des Leiterrahmens bis zu sogenannten inneren Leiterbahnenden 4b („inner Leads") erstrecken. Die inneren Leiterbahnenden 4b werden in bekannter und nicht näher dargestellter Weise mit einem elektronischen Bauelement, beispielsweise einem Halbleiterspeicher, kontaktiert. Bei der Konfiguration des Leiterrahmens 1 bleiben die Leiterbahnen 4 zunächst über Zwischenstücke 8 seitlich miteinander verbunden. Durch die in einer Linie liegenden Zwischenstücke 8 wird zusammen mit dem jeweiligen Material angrenzender Leiterbahnen 4 eine Bahn erzeugt, die auch als Dambar 10 bezeichnet wird.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, daß der Leiterrahmen zusätzlich zumindest einen Fortsatz 14 aufweist, der vorzugsweise in der Ebene der übrigen Leiterrahmenteile liegt und einfach von dem übrigen Leiterrahmen zu trennen ist. Im Ausführungsbeispiel ist ein Zwischenstück 8 zwischen der obersten Leiterbahn 4 und einer oberen Verbindungsbahn 12 des Leiterrahmens ausgebildet. Dieser Bereich ist in stark vergrößerter Darstellung des Ausschnitts A oben in Figur 1 nochmals gezeigt.
Der Fortsatz 14 ist als eine sich zur zentralen Symmetrieachse des Leiterrahmens hin erstreckende Lasche ausgebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel sind in entsprechender Weise drei weitere Fortsätze 14 in jeweils einem Eckbereich 16 des Leiterrahmens 1 vorgesehen.
Im Zuge des weiteren Fertigungsganges wird zunächst ein in Figur 2 nur andeutungsweise dargestelltes elektronisches Bauelement 20 auf dem Leiterrahmen 1 montiert und mit seinen zum
7 elektrischen Anschluß vorgesehenen elektrischen Kontaktflächen mit den inneren Enden 4b (Figur 1) der Leiterbahnen 4 elektrisch kontaktiert. Anschließend wird das halbfertige Bauteil in eine Spritzgußform (Moldwerkzeug) eingebracht, wobei die obere und untere Formhälfte mit Dichtflächen auf der Oberseite bzw. Unterseite der Dambars 10 zusammenwirken. Bei geschlossenem Spritzgußwerk wird geeignete Preßmasse 24 in den vom Werkzeug gebildeten Hohlraum eingepreßt und dadurch das Bauelement 20 und der innere Bereich des Leiterrahmens 1 unter Bildung eines Gehäusekörpers 25 umhüllt. Das aus dem Moldwerkzeug entnommene Bauteil hat die in Figur 2 gezeigte Gestalt. Wie die in Figur 2 oben dargestellte Einzelheit B und der Schnitt II - II durch die Einzelheit B zeigen, befindet sich nach Bildung des Gehäusekörpers 25 in je einer Gehäuseecke 26 einer der Fortsätze 14. Oben in Figur 2 ist der Gehäusekörper 25 mit seinen rechten Seitenflächen 7, 28 zu erkennen.
Wie die Figuren 3 und 4 anhand der Einzelheit B gemäß Figur 2 in sehr starker Vergrößerung zeigen, werden die Fortsätze 14 beim nachfolgenden Dambarschneiden mit einem Schneidstempel 30 zunächst von den übrigen verbleibenden Bestandteilen des Leiterrahmens 1 isoliert. Die übrigen Zwischenabschnitte 8 des Dambars 10 werden gleichzeitig von entsprechend zugeordneten Schneidstempeln (Figur 3 zeigt andeutungsweise einen weiteren Stempel 30a) unter Isolation der Leiterbahnen 4 entfernt. Figur 3 zeigt den Zustand kurz vor dem Dambarscheiden und Figur 4 zeigt den bereits die Ebene des (ehemaligen) Dambars 10 durch dringenden Stempel 30. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vorteilhafterweise das Abtrennen und Entfernen des Fortsatzes in einem gemeinsamen Arbeitsgang. Der Fortsatz 14 wird zunächst dadurch isoliert, daß seine Verbindung mit dem angrenzenden Zwischenab-
8 schnitt 8 bzw. mit der Leiterbahn 4 von einer oberen 34 und unteren Schneidkante 35 des Stempels 30 aufgetrennt wird. Dabei ragt der Fortsatz 14 zum Zentrum des Leiterrahmens hin unter dem Stempel 30 hervor. Nachfolgend wird der Fortsatz 14 durch die Bewegung des Stempels 30 nach unten von dem Gehäusekörper 25 getrennt. Die bisherige Kontaktfläche 36 zwischen Fortsatz 14 und Preßmasse 24 des Gehäusekörpers 25 wird damit in eine Trennfläche 38 überführt. Diese Trennfläche 38 dient als Referenz bei der anschließenden Positionierung des Bauteils, beispielsweise zu Testzwecken.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist damit eine zu Referenzzwecken hervorragend heranzuziehende Trennfläche 38 geschaffen, deren relative Lage z.B. in Bezug auf die Enden 4a der Leiterbahnen 4 im wesentlichen nur durch die Herstellungspräzision des Leiterrahmens 1 bestimmt ist. Selbstverständlich kann die Referenzfläche 38 auch zu anderen Positionierungszwecken des Bauteils, beispielsweise bei der Montage, herangezogen werden. Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, wird im Bereich des Fortsatzes 14 kein Grat des Gehäusekörpers 25 Undefiniert herausgebrochen, sondern beim Dambarschneiden der Fortsatz so herausgedrückt, daß eine genau definierte Kante 39 oder Fläche entsteht.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist mit seinen Schritten in Figur 5 in einem Flußdiagramm nochmals stichwortartig zusammengefaßt. Wesentlich ist dabei die Verwendung eines Leiterrahmens mit definierten Fortsätzen (Schritt a) ) , die nach Montage (Schritt b),c)) und Umspritzen des Bauteils und des Leiterrahmens (Schritt d) ) vorzugsweise zusammen mit dem Dambar geschnitten (Schritt e) ) und anschließend von dem Gehäusekörper unter Bildung der Trennfläche entfernt werden
9 (Schritt f) ) . Schließlich wird (Schritt g) die Trennfläche zur Positionierung des Bauteils verwendet.
Zur Verdeutlichung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Leiterrahmens erzielbaren Vorteile wird anhand der Figuren 6 bis 8 die Problematik bei nach bisherigen Verfahren gefertigten Bauteilen erläutert.
Figur 6 zeigt schematisch ein nach bisherigen Verfahren hergestelltes Bauteil 50, das zu einem elektrischen Funktionstest in einen Testsockel 52 eingebracht ist. Wegen der relativ geringen Abmessungen und Beabstandungen der Leiterbahnen 53 ist eine sehr genaue Zentrierung des Bauteils 50 im Sockel 52 gefordert. Zum Ausrichten des Bauteils 50 sind Eckanschläge 54 des Sockels 52 vorgesehen. Diese kooperieren mit den Ecken 56 des Gehäusekörpers 58 des Bauteils 50. Wie die vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C besonders deutlich zeigt, kann zwischen dem Zentrieranschlag 54 des Testsockels 52 und der Gehäuseecke 56 Grat 60 des Gehäusekörpers 58 verblieben sein, der einen korrekten Anschlag zwischen dem Gehäuse 58 und dem Zentrieranschlag 54 verhindert. Außerdem sind die Gehäuseecken 56 in der Regel selbst mit vergleichsweise großen Lagetoleranzen in Bezug auf die Lage der Enden der Leiterbahnen behaftet. Beim anschließenden Niederdrücken der Leiterbahnenden auf nicht dargestellte Kontaktstellen des Testsockels können in ungünstigen Fällen die Leiterbahnen verbogen und das Bauteil damit unbrauchbar werden.
Der Undefinierte Grat entsteht bei der in den Figuren 7 und 8 dargestellten Bearbeitung des herkömmlich hergestellten Gehäusekörpers 58 dadurch, daß zwischen dem Dambar 64 und der Preßmasse des Gehäuses 58 eine dünne Grathaut beim Preßvor-
10 gang entsteht. Der Stempel 70 schneidet dann beim Dambarschneiden zwar das zu entfernende Zwischenstück 72 des Dambars heraus, zwischen dem Stempel 70 und der linksseitigen Wand 74 des Gehäusekörpers 58 bricht aber der verbliebene Moldgrat unkontrolliert (Pfeil P) .
Demgegenüber sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in fertigungstechnisch einfacher Weise unter Verwendung eines nur geringfügig zu modifizierenden Designs des Leiterrahmens ausgesuchte Stellen derart konfiguriert, daß kein Undefinierter Gratausbruch am Gehäusekörper erfolgt. Vielmehr wird der Dambar so geschnitten und ausgedrückt, daß sich an dem durch die Fortsätze definierten Bereichen Trennflächen oder Trennkanten ergeben, die zur hochpräzisen Positionierung des Bauteils herangezogen werden.