WO2021018566A1 - Leiterrahmenverbund, verfahren zur herstellung einer mehrzahl von bauteilen und bauteil - Google Patents

Leiterrahmenverbund, verfahren zur herstellung einer mehrzahl von bauteilen und bauteil Download PDF

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WO2021018566A1
WO2021018566A1 PCT/EP2020/069876 EP2020069876W WO2021018566A1 WO 2021018566 A1 WO2021018566 A1 WO 2021018566A1 EP 2020069876 W EP2020069876 W EP 2020069876W WO 2021018566 A1 WO2021018566 A1 WO 2021018566A1
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lead frame
elements
leadframe
component
anchoring
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PCT/EP2020/069876
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French (fr)
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Matthias HIEN
Michael Zitzlsperger
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00

Definitions

  • a lead frame assembly is specified which is particularly suitable for producing a plurality of components.
  • the components are preferably
  • optoelectronic components such as radiation-emitting or radiation-detecting components.
  • optoelectronic components which have a so-called QFN (Quad Flat No Leads) package
  • anchoring structures usually requires a large amount of space, which in turn leads to large component dimensions.
  • semiconductor chips are mounted on unthinned leadframe elements, that is to say on solid leadframe material.
  • Structures provided for anchoring, such as undercuts, are outside a
  • “Footprints” of the semiconductor chips are arranged and lead to relatively large lateral dimensions of the components. A reduction in the component size cannot be carried out without further ado, since the known structures no longer function in a corresponding manner. In particular, when the leadframe assembly is separated, parts thereof are torn out of the plastic casing, since the usual anchoring structures are no longer sufficiently effective.
  • Leadframe assembly a method for producing a plurality of components and a component having the features of the independent claims achieved.
  • Leadframe composite this comprises a plurality of
  • Lead frames which are regularly arranged, and a plurality of connecting elements between the lead frames.
  • a regular arrangement here means a
  • the lead frames can be arranged in rows and columns.
  • the lead frames are preferably each suitable for making electrical contact with components and each have at least two leadframe elements laterally spaced by a recess, which are provided as electrical connections of different polarity. Furthermore, the lead frames advantageously each have at least one
  • Anchoring element that is used to anchor a
  • housing body of the component is suitable.
  • the leadframe elements are thinned, flat areas of the leadframe, the at least one anchoring element protruding in a columnar manner from a plane of the leadframe elements. At least one
  • Anchoring element can have an elliptical, in particular circular, shape at least in places in a plan view of an upper side of the leadframe assembly.
  • the at least one anchoring element can be arranged on one of the lead frame elements of the lead frame.
  • connecting elements each connect two lead frame elements of, in particular directly,
  • connected lead frame elements are provided as connections of different polarity.
  • a leadframe element provided as an anode becomes a first
  • Leadframe element of a second, in particular directly adjacent leadframe connected to one another by a connecting element are also advantageous
  • Connection elements suitable as anchoring elements are
  • each is
  • Leadframe element of a leadframe connected to a single leadframe element of a directly adjacent leadframe by exactly one connecting element, the connected leadframe elements being different connections Polarity are provided.
  • the lead frames are short-circuited in the lead frame assembly.
  • the leadframes are arranged in rows and columns, with two, preferably directly adjacent, columns facing each other
  • Connections of different polarity are provided, are arranged directly next to one another.
  • two directly adjacent columns are rotated by 180 ° against each other.
  • the leadframe element provided as an electrical connection of a first polarity, for example as a cathode, is preferably a chip mounting area, while that as an electrical
  • connection of a second polarity e.g. as an anode
  • the at least one anchoring element can be provided on the connecting means area.
  • the anchoring element is advantageously provided for the attachment of an electrical connection means, for example a planar conductor (so-called “planar interconnect”)
  • Anchoring element fulfills in addition to the
  • Anchoring function the function of a connection element, whereby the integration density can be increased and the component size can be reduced.
  • Leadframe composite the leadframes each have several anchoring elements that are attached to different
  • Lead frame elements are arranged.
  • the at least one anchoring element extends laterally over the at least one anchoring element
  • Leadframe element out into the recess.
  • “Lateral” here denotes at least one direction that runs parallel to or in a main plane of extent of the leadframe
  • Housing body can be achieved in the lead frame.
  • the anchoring element can have a concavely curved surface on its underside, so that a recess is formed which can be filled with material of the housing body.
  • a recess is formed which can be filled with material of the housing body.
  • Detachment of the lead frame can be counteracted.
  • the cutout through which the at least two leadframe elements are laterally spaced apart is elongated.
  • a first lateral dimension is smaller than a second lateral dimension.
  • the first lateral extent is advantageously along a column of
  • the recesses of adjacent lead frames in a row are continuous in pairs, that is to say
  • the recesses can be arranged offset to one another in steps. In particular, this results in the shape of a "Z".
  • Leadframe composite has a plurality of depressions, with at least one between each two adjacent depressions
  • the depressions preferably penetrate the leadframe assembly completely in the vertical direction.
  • Leadframe composite has a plurality of first recesses arranged in columns, with at least one between each two adjacent first recesses of a column
  • Connecting element is arranged. Furthermore, the
  • Leadframe composite second, arranged in rows
  • Connecting elements are determined by the shape and size of the depressions. These are especially chosen so that the connecting elements are as small as possible and still ensure sufficient stability during processing.
  • the wells are especially chosen so that the connecting elements are as small as possible and still ensure sufficient stability during processing.
  • Depressions can be designed in the shape of a pentagon or have a different, in particular geometric, shape.
  • Anchoring elements and the connecting elements each other in their lateral dimensions, that is, they have at least approximately the same size lateral dimension
  • the lateral dimensions can be in two mutually perpendicular lateral directions are between 50 mpi and 200 mpi, with deviations of ⁇ 10% im
  • Anchoring elements have a height or vertical extent that is a thickness of the unthinned
  • Leadframe composite is in particular between
  • the thickness can be less and be between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m inclusive, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range.
  • anchoring elements are not more than a lead frame thickness, preferably half a lead frame thickness, of one of the recesses
  • the connecting line is in particular a dividing line
  • a leadframe assembly as described further above is initially used
  • Leadframe composite a leadframe base body
  • the lead frame base body is advantageously formed from an electrically conductive material that also has good thermal conductivity.
  • the leadframe base body is a metallic base body without a
  • Lead frame structure A suitable material for the
  • the lead frame base is, for example, copper.
  • the lead frame base body is thinned in certain areas, that is to say a thickness of the lead frame base body is reduced and anchoring elements are formed.
  • the lead frame base body is through a
  • Etching process for example wet chemical etching, thinned. It is also conceivable to structure the lead frame base body by embossing and punching.
  • the leadframe base body preferably has a thickness or vertical dimension between 200 gm and 300 gm inclusive, or when using
  • Lead frame base body reduced by at least a third.
  • the lead frame base body is preferably thinned so far in areas in which lead frame elements are formed that there is a height of one to be mounted
  • Semiconductor chips corresponds so that the semiconductor chip in the finished component does not essentially protrude beyond a top side of the leadframe or component.
  • the lead frame base body can also be thinned in areas in which connecting elements are formed.
  • the anchoring elements are not thinned at least in places.
  • the anchoring elements can have a maximum height which is equal to the thickness of the unthinned leadframe base body.
  • Regularly arranged depressions are produced in the leadframe base, with between the depressions
  • Connecting elements and lead frames are formed.
  • the depressions extend completely through the lead frame base body.
  • the shape and size of the depressions depend, among other things, on the
  • the depressions can be formed in the shape of a cross and have a maximum lateral extent between 100 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the connecting elements can be made very narrow and, for example, achieve lateral dimensions between 70 ⁇ m and 200 ⁇ m, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range.
  • recesses are produced which laterally subdivide the leadframes, in particular cut them through, in such a way that a leadframe has several leadframe elements.
  • first depressions arranged in columns are produced, with at least one connecting element being formed between each two adjacent first depressions of a column.
  • second depressions arranged in rows are produced, a connecting element being formed between each two adjacent second depressions in a row.
  • a lead frame is formed between the crossing points of two directly adjacent columns and rows.
  • the first and second depressions are preferably identical in terms of their shape and size. However, it is also possible that the first depressions differ from the second depressions in their shape and / or size.
  • the recesses and recesses can be through a
  • Etching processes in particular by wet chemical etching, are produced.
  • Leadframe composite instead of mounting semiconductor chips on a leadframe element of each leadframe.
  • the semiconductor chips can be attached to the respective leadframe element with an adhesive or solder.
  • an enclosure can be produced after assembly, the semiconductor chips and the leadframe assembly being partially embedded in the enclosure.
  • the casing is preferably an injection molding compound applied by means of an injection molding process.
  • Plastics for example silicones or epoxy resins, are particularly suitable as base material for the casing.
  • Sheath can also contain radiation-absorbing and / or reflective additional materials.
  • the casing forms the component's housing body.
  • the envelope After the envelope has been produced, it is separated into a plurality of components.
  • the separation takes place by means of a sawing process.
  • the separation is preferably carried out along imaginary connecting lines carried out, each running between the wells of a column and row.
  • surfaces of the leadframe assembly that are arranged on an upper side and on a lower side remain uncovered by the covering. This can be achieved in particular that the top and bottom of the
  • Sheath provided anchoring elements or their surfaces as attack surfaces for the by the
  • the resulting pressure can also be a
  • Anchoring elements on the top and bottom help prevent parts of the
  • Leadframe composite is prevented from the envelope during the separation.
  • the work advantageously
  • Anchoring elements both vertically and laterally in all directions.
  • a component in accordance with at least one embodiment of a component, it comprises a leadframe and at least one semiconductor chip, which is arranged on the leadframe, as well as one Housing body in which the at least one semiconductor chip and the lead frame are partially embedded.
  • the lead frame comprises at least two, by one
  • Leadframe elements are preferably spatially separated and electrically insulated by the recess. Furthermore, the lead frame advantageously has at least one
  • Anchoring element that is attached to one of the
  • Lead frame elements is arranged.
  • the semiconductor chip is arranged in particular on a leadframe element provided as an electrical connection of a first polarity and by means of a connecting means with a leadframe element
  • Main surface of the at least one semiconductor chip and a first main surface of the at least one anchoring element each part of a first main surface of the component.
  • the first main surface of the component is flat.
  • Anchoring element is flat and lies in the same plane as the first main surface of the component.
  • the main surface of the semiconductor chip and of the anchoring element are each arranged on their sides facing away from the leadframe elements.
  • Leadframe elements preferably on a second main surface or underside of the component uncovered by the housing body. This allows the component on the underside
  • Leadframe elements in lateral directions not beyond the housing body. More preferably close
  • Leadframe elements on side surfaces of the component are flush with the housing body.
  • the semiconductor chip is on a chip mounting surface of the leadframe element
  • Chip mounting surface are arranged on the same side of the lead frame.
  • the anchoring element protrudes beyond the chip mounting surface of the leadframe element.
  • the connecting means is by means of
  • Anchoring element electrically connected to the lead frame element provided as an electrical connection of a second polarity.
  • the lead frame element provided as an electrical connection of a second polarity.
  • connection means around a planar electrical conductor a so-called “planar interconnect”, which is between the semiconductor chip and the anchoring element on the
  • Housing body is flat.
  • the at least one anchoring element can extend laterally beyond the lead frame element into the recess.
  • the anchoring element has a prism-like, cylinder-like, truncated pyramid-like or frustoconical shape.
  • a side surface laterally delimiting the anchoring element can run straight in cross section or to be curved at least in places.
  • the side surface can be curved concavely in cross section.
  • the semiconductor chip can be one
  • radiation-emitting semiconductor chip for example a light-emitting diode chip or laser diode chip, or a
  • the radiation-detecting semiconductor chip for example a photodiode or a phototransistor, act.
  • the radiation-emitting semiconductor chip for the emission of electromagnetic radiation in the visible,
  • the radiation-detecting semiconductor chip is preferably suitable for the detection of electromagnetic radiation in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • the semiconductor chip can be used to
  • Detection of chemicals such as gases, may be provided.
  • the component can have several semiconductor chips, so that it is a so-called “multichip” component.
  • At least one of the semiconductor chips can be any type of the semiconductor chips.
  • radiation-emitting and another semiconductor chip can be a radiation-detecting semiconductor chip.
  • a component of this type is particularly suitable for use for a reflex light barrier.
  • the component has an integrated circuit (IC), which is particularly suitable for a multichip component for controlling the individual semiconductor chips.
  • IC integrated circuit
  • the semiconductor chips can be interconnected by means of planar electrical conductors or by a combination of planar electrical conductors and bonding wires.
  • the component is particularly suitable for applications in
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a leadframe assembly or an intermediate stage of a method for producing a plurality of components according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a section of the one shown in FIG
  • Figures 3 and 4 are schematic representations of the recordings of sections of a lead frame assembly or intermediate stage according to the first embodiment, Figures 5 to 8 different views of a lead frame according to a first embodiment or a section of the lead frame assembly according to the first
  • FIG. 9 shows a schematic perspective illustration of a component according to a first exemplary embodiment which can be produced using a lead frame assembly or method according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 13 shows a schematic perspective illustration of a lead frame assembly or an intermediate stage of a method for producing a plurality of components according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 14 shows a schematic perspective illustration of a leadframe assembly or an intermediate stage of a method for producing a plurality of components according to a fourth exemplary embodiment
  • FIGS. 15 and 16 different views of a lead frame or a section of the lead frame assembly according to the fourth exemplary embodiment
  • FIG. 17 shows a schematic perspective illustration of a component according to the fourth exemplary embodiment, which can be produced using a lead frame assembly or method according to the fourth exemplary embodiment.
  • elements that are the same, of the same type or have the same effect can each be provided with the same reference symbols.
  • the elements shown and their proportions to one another are not necessarily to be regarded as true to scale; rather, individual elements can be used for better
  • the lead frame assembly 1 comprises a plurality of lead frames 5 and a plurality of
  • the lead frames 5 are in the
  • Leadframe assembly 1 arranged regularly along columns A and B rows. Each lead frame 5 comprises two laterally spaced apart from one another by a recess 2
  • each lead frame 5 has two anchoring elements 8, each of which is suitable for anchoring a cover or a housing body.
  • the connecting elements 3 connect two each
  • each lead frame element 6, 7 is one
  • Leadframe 5 connected to a single leadframe element 6, 7 of a directly adjacent leadframe 5 by exactly one connecting element 3, the connected
  • Leadframe elements 6, 7 as connections of various Polarity are provided.
  • the lead frames 5 are short-circuited in the lead frame assembly 1.
  • two directly adjacent columns A are in each case 180 ° in a plan view of the leadframe assembly 1
  • Leadframe elements 6, 7, which are provided as connections of different polarity, are arranged directly next to one another.
  • this is provided as an electrical connection of a first polarity, for example as a cathode
  • Leadframe element 6 a chip mounting area, while the leadframe element 7 provided as an electrical connection of a second polarity, for example as an anode
  • the leadframe assembly 1 has a plurality of first depressions 4A arranged along the columns A, with two adjacent depressions 4A of a column A being two
  • Connecting elements 3 are arranged. Furthermore, the leadframe assembly 1 has a plurality of second depressions 4B arranged in rows B, a connecting element 3 being arranged between each two adjacent second depressions 4B of a row B.
  • the shape and size of the connecting elements 3 are determined by the shape and size of the depressions 4A, 4B. These are especially chosen so that the
  • Connecting elements 3 turn out as small as possible and still have sufficient stability during processing
  • the depressions 4A, 4B can be designed in a cross shape.
  • Their lateral extension al, a2 in two lateral directions LI, L2 running perpendicular to one another is preferably between 100 mpi and 500 mpi each.
  • the lateral dimensions a1, a2 of the connecting elements 3 are preferably between 70 gm and 200 gm inclusive, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range.
  • the lead frame elements 6, 7 of a lead frame 5 are each spaced apart by a recess 2 in a first lateral direction LI.
  • Recesses 2 are elongated and have a shorter extent along the first lateral direction LI than along a second lateral direction L2.
  • the shorter lateral extent a1 can be between 70 gm and 150 gm inclusive, while the longer lateral extent a2 is at least 100 gm, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range.
  • the recesses 2 of directly adjacent lead frames 5 of a row B are continuous in pairs, that is to say
  • the recesses 2 are arranged offset from one another in steps, so that in particular the shape of a "Z" results.
  • Lead frame 5 and its elements 6, 7 and 8 in more detail
  • the lead frame elements 6, 7 are thinned, flat areas of the lead frame 5.
  • the lead frame elements 6, 7 can have a thickness or vertical extent d between
  • Plan view of the lead frame 5 at least approximately
  • the lead frame element 7 provided in the connecting means area can be at least approximately rectangular in plan view of the lead frame 5 and have a first and second lateral extent a1, a2, the first
  • the lateral extension al is shorter than the second lateral extension a2. While the first lateral dimension a1 is between 70 ⁇ m and 150 ⁇ m, the second lateral dimension a2 can be that of the other leadframe element 6
  • the anchoring elements 8 are in plan view of the
  • Leadframes 5 arranged diagonally opposite one another. They protrude in the vertical direction V over the
  • Leadframe elements 6, 7 each extend in a columnar manner and, in a plan view of an upper side of the leadframe 5, at least in places have an elliptical, in particular
  • the anchoring elements 8 can have a height d or vertical extent d that corresponds to the thickness of the unthinned leadframe 5 or
  • Leadframe composite 1 corresponds. This is in particular between 200 mpi and 300 mpi, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range.
  • the anchoring elements 8 are not more than a leadframe thickness, preferably half a thickness
  • the connecting line C in particular represents a dividing line, for example one, in the isolation process
  • FIGS. 1 to 9 a first can also be made
  • the lead frame assembly 1 is provided or
  • Lead frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the two leads frame 5 are formed. Furthermore, the
  • Recesses 2 are produced which laterally subdivide or cut through the leadframes 5 in such a way that a leadframe has a plurality of leadframe elements 6, 7.
  • a semiconductor chip 12 is on a
  • Lead frame element 6 of each lead frame 5 mounted.
  • an enclosure 11 is produced in which the semiconductor chips 12 and the leadframe assembly 1 are partially embedded. This is followed by a separation into a A plurality of components 10, the connecting elements 3 being severed.
  • a component 10 which can be produced in this way and which
  • the component 10 comprises a leadframe 5, which comprises two leadframe elements 6, 7 which are laterally spaced apart by a recess 2 and which are provided as electrical connections of different polarity. Furthermore, the lead frame 5 has two anchoring elements 8 which are arranged on the various lead frame elements 6, 7. The component 10 has a semiconductor chip 12, which is on the as
  • the semiconductor chip 12 is, for example, a radiation-emitting semiconductor chip 12.
  • the semiconductor chip 12 has a semiconductor body with an active zone which is suitable for generating radiation.
  • the active zone is a p-n junction zone.
  • the active zone can be used as a layer or as a
  • Layer sequence of several layers can be formed.
  • the active zone emits when the
  • Component 10 electromagnetic radiation, for example in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • nitride III / V compound semiconductor material preferably Al n Ga m In n- m N, where 0 ⁇ n ⁇ 1.0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • phosphide compound semiconductors means that at least one layer of the semiconductor body comprises Al n Ga m In- nm P, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • This material does not have to be necessarily have a mathematically exact composition according to the above formula Rather, it can have one or more dopants as well as additional constituents which have the characteristic
  • the above formula only contains the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced by small amounts of other substances.
  • the component 10 has a housing body 11, in which the semiconductor chip 12 and the lead frame 5 are partially embedded.
  • the lead frame 5 and the semiconductor chip 12 are integrated flat in surfaces of the housing body 11, with a first main surface 12A of the
  • Housing body 11 are uncovered. Furthermore, the
  • Leadframe elements 6, 7 in lateral directions LI, L2 do not extend beyond the housing body 11, but instead adjoin it Side surfaces IOC of the component 10 are flush with the housing body 11.
  • the housing body 11 is arranged in the recess 2 and in regions of the leadframe elements 6, 7 which are arranged laterally downstream of the anchoring elements 8 and the semiconductor chip 12.
  • the anchoring elements 8 extend laterally beyond the leadframe elements 6, 7 into the recess 2 and are passed through the housing body 11
  • Undersides each have a concavely curved surface 8B, so that in each case a recess is formed in which material of the housing body 11 collects.
  • a side face 8C laterally delimiting the anchoring elements 8 can be curved concavely in cross section.
  • the connecting means 13 is a planar electrical conductor, a so-called “planar interconnect”, which runs flat between the semiconductor chip 12 and the anchoring element 8 on the housing body 11.
  • the two lead frame elements 6, 7 are electrically insulated by means of the recess 2.
  • the component 10 can be electrically connected by means of the uncovered surfaces of the lead frame elements 6, 7 on the underside and is thus surface-mountable.
  • the component 10 has a vertical extent between 200 pm and 300 pm, with deviations of ⁇ 10% within the tolerance range, and lateral extents of a1 between 600 pm and 1300 pm and a2 between including 300 mpi and 500 mpi, with deviations of ⁇ 10% in the tolerance range, a small component size and is nevertheless designed to be stable due to its anchoring elements 8. In particular, detachment of the housing body 11 can be prevented by the anchoring elements 8.
  • FIG. 10 shows a second exemplary embodiment of a component 10 in a plan view of the first main surface 10A of the component 10.
  • the housing body 11 is shown transparently so that the lead frame 5 can be seen.
  • Figure 12 shows one
  • the two anchoring elements 8 are arranged offset from one another in the second lateral direction L2, but not in the first lateral direction LI. In contrast, they are
  • Anchoring elements 8 in the case of the one shown in FIG.
  • the arrangement according to the second exemplary embodiment can be achieved in that an area of the leadframe element 6 arranged on the anchoring element 8 is everted, while an area of the leadframe element 7 arranged opposite the everted area is cut out. Due to the greater lateral distance between the lead frame element 6 and the
  • Anchoring element 8 is the chip assembly of the
  • Anchoring element 8 and its uneven side surface 8C less affected.
  • the lead frames 5 each have only one anchoring element 8.
  • the anchoring element 8 is on the as
  • Connection means area provided leadframe element 7, the semiconductor chip 12 arranged opposite.
  • Housing body can be prevented by the anchoring element.
  • the lead frames 5 each have four lead frame elements 6, 7A, 7B, 7C, the
  • Leadframe element 6 as a chip mounting area
  • Lead frame elements 7A, 7B, 7C are provided as connecting means areas. While the leadframe elements 7A, 7B, 7C are rectangular, the leadframe element 6 is triangular.
  • a first, second and third semiconductor chip 12, 22, 32 are arranged on the leadframe element 6
  • the first semiconductor chip 12 emits blue during operation
  • the second semiconductor chip 22 in operation green light and the third semiconductor chip 32 in operation red light.
  • the finished component 10 By mixing the red, green and blue light, the finished component 10 (see FIG. 17) can produce white light during operation emit. Alternatively, at least one of the
  • the further lead frame elements 7A, 7B, 7C are each one
  • the leadframe elements 6, 7A, 7B, 7C are laterally spaced apart or spatially separated by the recess 2.
  • the lead frames 5 are through in the lead frame assembly 1
  • Connecting elements 3 interconnected. Part of the connecting elements 3 are two each
  • Lead frame elements 6, 7A, 7B, 7C of adjacent lead frames 5 connected to one another, the two connected
  • An anchoring element 8 is arranged on the lead frame 5. While the on the lead frame elements 7A, 7B, 7C
  • the anchoring element 8 arranged on the leadframe element 6 can be used as a contact surface for the inner surfaces of an injection mold on the upper and lower surfaces during manufacture
  • the leadframe assembly 1 has first depressions 4A arranged in columns A and second depressions 4A arranged in rows B
  • connection lines that each connect the depressions 4A of a column A, as well as connection lines that each connect the depressions 4B of a row B, serve as separating lines in the isolation process.
  • the finished component 10 (cf. FIGS. 16 and 17) comprises a lead frame 5 which comprises four lead frame elements 6, 7A, 7B, 7C laterally spaced apart by a recess 2. Furthermore, the lead frame 5 has four anchoring elements 8 which are attached to the various lead frame elements 6, 7A,
  • the component 10 has several
  • Lead frame element 6 are mounted and are each connected by means of a connecting means 13 to the lead frame element 7A, 7B, 7C provided as an electrical connection of a second polarity.
  • the component 10 has a housing body 11 in which the semiconductor chips 12, 22, 32 and the
  • Lead frames 5 are partially embedded.
  • the leadframe 5 and the semiconductor chips 12, 22, 32 are in FIG.
  • the leadframe elements 6, 7A, 7B, 7C are electrically insulated by means of the recess 2.
  • the component 10 can by means of the uncovered surfaces of the lead frame elements 6, 7A, 7B,
  • the shape and size of the anchoring elements 8 or the dimensions of the lead frame elements 6, 7A, 7B, 7C and connecting elements 3, is supplementary to the first

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Abstract

Es wird ein Leiterrahmenverbund (1) angegeben umfassend - eine Mehrzahl von regelmäßig angeordneten Leiterrahmen (5), die jeweils - zur elektrischen Kontaktierung von Bauteilen (10) geeignet sind, - zumindest zwei, durch eine Aussparung (2) lateral beabstandete Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, 7C) umfassen, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, und - zumindest ein Verankerungselement (8) aufweisen, das zur Verankerung eines Gehäusekörpers (11) des Bauteils (10) geeignet ist, - eine Mehrzahl von Verbindungselementen (3), die jeweils zwei Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, 7C) benachbarter Leiterrahmen (5) miteinander verbinden, wobei die zwei verbundenen Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, 7C) als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen und ein Bauteil angegeben.

Description

Beschreibung
LEITERRAHMENVERBUND, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER MEHRZAHL
VON BAUTEILEN UND BAUTEIL
Es wird ein Leiterrahmenverbund angegeben, der insbesondere zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen geeignet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Bauteilen um
optoelektronische Bauteile, etwa strahlungsemittierende oder strahlungsdetektierende Bauteile .
Es sind beispielsweise optoelektronische Bauteile bekannt, die ein sogenanntes QFN (Quad Flat No Leads ) -Package
aufweisen. Charakteristisch bei diesen Bauteilen ist, dass ihre aus Leiterrahmenelementen eines Leiterrahmens gebildeten elektrischen Anschlüsse nicht über eine Kunststoffummantelung beziehungsweise einen Gehäusekörper hinausragen, sondern plan in Oberflächen des Gehäusekörpers integriert sind.
Grundsätzlich ist eine Adhäsion des Gehäusekörpers an den Leiterrahmenelementen vergleichsweise schlecht, so dass Verankerungsstrukturen an den Leiterrahmenelementen
vorgesehen werden.
Eine effektive Ausgestaltung der Verankerungsstrukturen hat in der Regel einen großen Platzbedarf zur Folge, was wiederum zu großen Bauteil-Abmessungen führt. Beispielsweise werden Halbleiterchips bei herkömmlichen Bauteilen auf ungedünnten Leiterrahmenelementen montiert, das heißt auf Vollmaterial des Leiterrahmens. Zur Verankerung vorgesehene Strukturen wie etwa Hinterschneidungen sind dabei außerhalb eines
„Footprints" der Halbleiterchips angeordnet und führen zu relativ großen lateralen Abmessungen der Bauteile. Eine Verringerung der Bauteilgröße lässt sich dabei nicht ohne Weiteres vornehmen, da die bekannten Strukturen nicht mehr in entsprechender Weise funktionieren. Insbesondere bei einer Vereinzelung des Leiterrahmenverbunds werden Teile davon aus der Kunststoffummantelung herausgerissen, da die üblichen Verankerungsstrukturen nicht mehr ausreichend effektiv sind.
Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, einen
Leiterrahmenverbund anzugeben, der eine Verringerung der Bauteilgröße ermöglicht. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von
Bauteilen beziehungsweise ein Bauteil mit verringerter
Bauteilgröße anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch einen
Leiterrahmenverbund, ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen und ein Bauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Leiterrahmenverbunds, des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen und des Bauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Leiterrahmenverbunds umfasst dieser eine Mehrzahl von
Leiterrahmen, die regelmäßig angeordnet sind, sowie eine Mehrzahl von Verbindungselementen zwischen den Leiterrahmen. Eine regelmäßige Anordnung bezeichnet hierbei ein
wiederkehrendes Anordnungsmuster. Beispielsweise können die Leiterrahmen in Reihen und Spalten angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die Leiterrahmen jeweils zur elektrischen Kontaktierung von Bauteilen geeignet und weisen jeweils zumindest zwei, durch eine Aussparung lateral beabstandete Leiterrahmenelemente auf, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Ferner weisen die Leiterrahmen mit Vorteil jeweils zumindest ein
Verankerungselement auf, das zur Verankerung eines
Gehäusekörpers des Bauteils geeignet ist. Insbesondere handelt es sich bei den Leiterrahmenelementen um gedünnte, ebene Bereiche des Leiterrahmens, wobei das zumindest eine Verankerungselement aus einer Ebene der Leiterrahmenelemente säulenartig herausragt. Das zumindest eine
Verankerungselement kann in Draufsicht auf eine Oberseite des Leiterrahmenverbunds zumindest stellenweise eine elliptische, insbesondere kreisförmige, Form aufweisen. Das zumindest eine Verankerungselement kann an einem der Leiterrahmenelemente des Leiterrahmens angeordnet sein.
Weiterhin verbinden die Verbindungselemente jeweils zwei Leiterrahmenelemente von, insbesondere unmittelbar,
benachbarten Leiterrahmen miteinander, wobei die zwei
verbundenen Leiterrahmenelemente als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. In anderen Worten werden ein als Anode vorgesehenes Leiterrahmenelement eines ersten
Leiterrahmens und ein als Kathode vorgesehenes
Leiterrahmenelement eines zweiten, insbesondere direkt benachbarten Leiterrahmens durch ein Verbindungselement miteinander verbunden. Mit Vorteil sind auch die
Verbindungselemente als Verankerungselemente geeignet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedes
Leiterrahmenelement eines Leiterrahmens mit einem einzigen Leiterrahmenelement eines direkt benachbarten Leiterrahmens durch genau ein Verbindungselement verbunden, wobei die verbundenen Leiterrahmenelemente als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Die Leiterrahmen sind also im Leiterrahmenverbund kurzgeschlossen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Leiterrahmen in Reihen und Spalten angeordnet, wobei jeweils zwei, vorzugsweise direkt benachbarte Spalten gegeneinander
verdreht sind, so dass bei zwei nebeneinander angeordneten Leiterrahmen einer Reihe Leiterrahmenelemente, die als
Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, direkt nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere sind jeweils zwei direkt benachbarte Spalten um 180° gegeneinander verdreht.
Vorzugsweise ist das als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität, etwa als Kathode, vorgesehene Leiterrahmenelement ein Chipmontagebereich, während das als elektrischer
Anschluss einer zweiten Polarität, etwa als Anode,
vorgesehene Leiterrahmenelement ein Verbindungsmittelbereich ist. Hierbei kann das zumindest eine Verankerungselement an dem Verbindungsmittelbereich vorgesehen sein. Mit Vorteil ist das Verankerungselement für die Anbringung eines elektrischen Verbindungsmittels, beispielsweise eines planaren Leiters (sogenannter „planar interconnect" ) , vorgesehen. Das
Verankerungselement erfüllt also neben der
Verankerungsfunktion die Funktion eines Anschlusselements, wodurch die Integrationsdichte erhöht und die Bauteilgröße verringert werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des
Leiterrahmenverbunds weisen die Leiterrahmen jeweils mehrere Verankerungselemente auf, die an verschiedenen
Leiterrahmenelementen angeordnet sind. Hierbei kann sowohl an dem als elektrischer Anschluss der ersten Polarität, etwa als Kathode, vorgesehenen Leiterrahmenelement als auch an dem als elektrischer Anschluss der zweiten Polarität, etwa als Anode, vorgesehenen Leiterrahmenelement ein Verankerungselement angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich das zumindest eine Verankerungselement lateral über das
Leiterrahmenelement hinaus bis in die Aussparung. Dabei bezeichnet „lateral" zumindest eine Richtung, die parallel zu oder in einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens verläuft. Vorteilhaftweise kann bei einer derartigen
Ausgestaltung das Verankerungselement durch ein in der
Aussparung angeordnetes Material des Gehäusekörpers
unterfüttert und damit eine bessere Verankerung des
Gehäusekörpers im Leiterrahmen erzielt werden. Beispielsweise kann das Verankerungselement an seiner Unterseite eine konkav gekrümmte Oberfläche aufweisen, so dass eine Vertiefung ausgebildet ist, die mit Material des Gehäusekörpers befüllt werden kann. Insbesondere kann damit in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zur Haupterstreckungsebene, einer
Herauslösung des Leiterrahmens entgegengewirkt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aussparung, durch welche die zumindest zwei Leiterrahmenelemente lateral beabstandet sind, länglich ausgebildet. Dies bedeutet
insbesondere, dass eine erste laterale Ausdehnung kleiner ist als eine zweite laterale Ausdehnung. Dabei wird die erste laterale Ausdehnung mit Vorteil längs einer Spalte von
Leiterrahmen angegeben, während die zweite laterale
Ausdehnung längs einer Reihe von Leiterrahmen angegeben wird. Vorzugsweise sind die Aussparungen benachbarter Leiterrahmen einer Reihe paarweise durchgehend, das heißt
unterbrechungsfrei, ausgebildet. Die Aussparungen können stufenweise versetzt zueinander angeordnet sein. Insbesondere ergibt sich hierbei die Form eines „Z" .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Leiterrahmenverbund mehrere Vertiefungen auf, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Vertiefungen zumindest ein
Verbindungselement angeordnet ist. Vorzugsweise durchdringen die Vertiefungen den Leiterrahmenverbund vollständig in vertikaler Richtung. Insbesondere weist der
Leiterrahmenverbund mehrere erste, in Spalten angeordnete Vertiefungen auf, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Vertiefungen einer Spalte zumindest ein
Verbindungselement angeordnet ist. Ferner kann der
Leiterrahmenverbund zweite, in Reihen angeordnete
Vertiefungen aufweisen, wobei zwischen jeweils zwei
benachbarten zweiten Vertiefungen einer Reihe zumindest ein Verbindungselement angeordnet ist. Form und Größe der
Verbindungselemente werden dabei durch die Form und Größe der Vertiefungen bestimmt. Diese sind insbesondere so gewählt, dass die Verbindungselemente möglichst klein ausfallen und trotzdem eine ausreichende Stabilität bei der Verarbeitung gewährleisten. Beispielsweise können die Vertiefungen
kreuzförmig ausgebildet sein. Alternativ können die
Vertiefungen fünfeckförmig ausgebildet sein oder eine andere, insbesondere geometrische, Form aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung entsprechen die
Verankerungselemente und die Verbindungselemente einander in ihren lateralen Ausdehnungen, das heißt sie weisen eine zumindest annähernd gleich große laterale Ausdehnung
beziehungsweise Fläche auf. Dies wirkt sich günstig auf die Stabilität im Vereinzelungsprozess aus. Beispielsweise können die lateralen Ausdehnungen in zwei zueinander senkrechten lateralen Richtungen jeweils zwischen einschließlich 50 mpi und 200 mpi betragen, wobei Abweichungen von ± 10 % im
Toleranzbereich liegen. Weiterhin können die
Verankerungselemente eine Höhe beziehungsweise vertikale Ausdehnung aufweisen, die einer Dicke des ungedünnten
Leiterrahmens beziehungsweise Leiterrahmenverbunds
entspricht. Die Dicke beziehungsweise vertikale Ausdehnung des ungedünnten Leiterrahmenns beziehungsweise
Leiterrahmenverbunds beträgt insbesondere zwischen
einschließlich 200 gm und 300 gm, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen. Bei Verwendung von abgedünnten Halbleiterchips kann die Dicke geringer sein und zwischen einschließlich 50 gm und 200 gm betragen, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Verankerungselemente nicht mehr als eine Leiterrahmendicke, vorzugsweise eine halbe Leiterrahmendicke, von einer die Vertiefungen
verbindenden, gedachten Verbindungslinie entfernt sind.
Dadurch kann bei der Vereinzelung Stress in vertikaler
Richtung verringert werden. Die Verbindungslinie stellt im Vereinzelungsprozess insbesondere eine Trennlinie,
beispielsweise einen Sägegraben, dar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen wird zunächst ein wie weiter oben beschriebener Leiterrahmenverbund
bereitgestellt.
Vorzugsweise wird bei der Herstellung des
Leiterrahmenverbunds ein Leiterrahmengrundkörper
bereitgestellt. Mit Vorteil ist der Leiterrahmengrundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, das darüber hinaus eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Insbesondere handelt es sich bei dem Leiterrahmengrundkörper um einen metallischen Grundkörper ohne eine
Leiterrahmenstruktur. Ein geeignetes Material für den
Leiterrahmengrundkörper ist beispielsweise Kupfer.
Der Leiterrahmengrundkörper wird bereichsweise gedünnt, das heißt eine Dicke des Leiterrahmengrundkörpers wird reduziert, und es werden Verankerungselemente herausgebildet.
Insbesondere wird der Leiterrahmengrundkörper durch ein
Ätzverfahren, beispielsweise nasschemisches Ätzen, gedünnt. Ferner ist es denkbar, den Leiterrahmengrundkörper durch Prägen und Stanzen zu strukturieren.
Der Leiterrahmengrundkörper weist vorzugsweise eine Dicke beziehungsweise vertikale Ausdehnung zwischen einschließlich 200 gm und 300 gm beziehungsweise bei Verwendung von
abgedünnten Halbleiterchips zwischen einschließlich 50 pm und 200 pm auf, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen. Beim Dünnen wird die Dicke des
Leiterrahmengrundkörpers mindestens um ein Drittel reduziert. Vorzugsweise wird der Leiterrahmengrundkörper in Bereichen, in denen Leiterrahmenelemente ausgebildet werden, so weit gedünnt, dass es einer Höhe eines zu montierenden
Halbleiterchips entspricht, damit der Halbleiterchip im fertigen Bauteil im Wesentlichen nicht über eine Oberseite des Leiterrahmens beziehungsweise Bauteils hinausragt. In Bereichen, in denen Verbindungselemente ausgebildet werden, kann der Leiterrahmengrundkörper ebenfalls gedünnt werden.
Die Verankerungselemente hingegen sind zumindest stellenweise ungedünnt . Entsprechend können die Verankerungselemente eine maximale Höhe aufweisen, die gleich der Dicke des ungedünnten Leiterrahmengrundkörpers ist. In dem Leiterrahmengrundkörper werden regelmäßig angeordnete Vertiefungen erzeugt, wobei zwischen den Vertiefungen
Verbindungselemente und Leiterrahmen ausgebildet werden.
Insbesondere erstrecken sich die Vertiefungen vollständig durch den Leiterrahmengrundkörper hindurch. Form und Größe der Vertiefungen richten sich unter anderem nach der
angestrebten Größe des Bauteils. Beispielsweise können die Vertiefungen kreuzförmig ausgebildet werden und eine maximale laterale Ausdehnung zwischen 100 gm und 500 gm aufweisen.
Die Verbindungselemente können dabei sehr schmal ausgebildet werden und beispielsweise laterale Ausdehnungen zwischen einschließlich 70 pm und 200 pm erreichen, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen.
Weiterhin werden Aussparungen erzeugt, die die Leiterrahmen lateral unterteilen, insbesondere durchtrennen, derart, dass ein Leiterrahmen mehrere Leiterrahmenelemente aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung des Leiterrahmenverbunds werden erste, in Spalten angeordnete Vertiefungen erzeugt, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Vertiefungen einer Spalte zumindest ein Verbindungselement ausgebildet wird. Außerdem werden zweite, in Reihen angeordnete Vertiefungen erzeugt, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten zweiten Vertiefungen einer Reihe ein Verbindungselement ausgebildet wird. Außerdem wird zwischen den Kreuzungspunkten zweier direkt benachbarter Spalten und Reihen jeweils ein Leiterrahmen ausgebildet.
Vorzugsweise werden die ersten und zweiten Vertiefungen hinsichtlich ihrer Form und Größe identisch ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die ersten Vertiefungen von den zweiten Vertiefungen in ihrer Form und/oder Größe unterscheiden .
Die Vertiefungen und Aussparungen können durch ein
Ätzverfahren, insbesondere durch nasschemisches Ätzen, hergestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen findet nach der Herstellung beziehungsweise dem Bereitstellen des
Leiterrahmenverbunds die Montage von Halbleiterchips auf einem Leiterrahmenelement jedes Leiterrahmens statt.
Beispielsweise können die Halbleiterchips auf dem jeweiligen Leiterrahmenelement mit einem Klebe- oder Lötmittel befestigt werden .
Weiterhin kann nach der Montage eine Umhüllung erzeugt werden, wobei die Halbleiterchips und der Leiterrahmenverbund teilweise in die Umhüllung eingebettet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Umhüllung um eine mittels eines Spritzgussverfahrens aufgebrachte Spritzgussmasse. Für die Umhüllung sind Kunststoffe, beispielsweise Silikone oder Epoxidharze, als Grundmaterial besonders geeignet. Die
Umhüllung kann außerdem strahlungsabsorbierende und/oder reflektierende Zusatzmaterialien enthalten. Die Umhüllung bildet im fertigen Bauteil den Gehäusekörper des Bauteils.
Nach der Erzeugung der Umhüllung erfolgt eine Vereinzelung in eine Mehrzahl von Bauteilen. Dabei werden die
Verbindungselemente durchtrennt. Insbesondere erfolgt die Vereinzelung mittels eines Sägeprozesses. Vorzugsweise wird die Vereinzelung entlang von gedachten Verbindungslinien durchgeführt, die jeweils zwischen den Vertiefungen einer Spalte und Reihe verlaufen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens bleiben Oberflächen des Leiterrahmenverbunds, die an einer Oberseite und an einer Unterseite angeordnet sind, von der Umhüllung unbedeckt. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Oberseite und die Unterseite des
Leiterrahmenverbunds bei der Herstellung der Umhüllung durch Innenflächen einer für die Herstellung der Umhüllung
verwandten Form bedeckt werden, die auf diese Oberflächen drücken. Dabei können eigens für die Herstellung der
Umhüllung vorgesehene Verankerungselemente beziehungsweise deren Oberflächen als Angriffsflächen für die von den
Innenflächen auf die Ober- und Unterseite ausgeübten Kräfte dienen. Der dabei entstehende Druck kann außerdem ein
Aufschwimmen des Leiterrahmenverbunds durch die Umhüllung beziehungsweise Spritzgussmasse verhindern, so dass der
Leiterrahmenverbund an seiner vorgesehenen Position
verbleibt .
Die nur teilweise Einbettung der Verankerungselemente in die Umhüllung beziehungsweise das Freiliegen der
Verankerungselemente an der Ober- und Unterseite trägt dazu bei, dass ein Herausreißen von Teilen des
Leiterrahmenverbunds aus der Umhüllung bei der Vereinzelung verhindert wird. Vorteilhafterweise wirken die
Verankerungselemente sowohl vertikal als auch lateral in alle Richtungen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauteils umfasst dieses einen Leiterrahmen und zumindest einen Halbleiterchip, der auf dem Leiterrahmen angeordnet ist, sowie einen Gehäusekörper, in welchen der zumindest eine Halbleiterchip und der Leiterrahmen teilweise eingebettet sind. Vorzugsweise umfasst der Leiterrahmen zumindest zwei, durch eine
Aussparung voneinander lateral beabstandete
Leiterrahmenelemente, die als elektrische Anschlüsse
verschiedener Polarität vorgesehen sind. Dabei sind die
Leiterrahmenelemente vorzugsweise durch die Aussparung räumlich getrennt und elektrisch isoliert. Weiterhin weist der Leiterrahmen mit Vorteil zumindest ein
Verankerungselement auf, das an einem der
Leiterrahmenelemente angeordnet ist. Der Halbleiterchip ist insbesondere auf einem als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement angeordnet und mittels eines Verbindungsmittels mit einem als
elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement verbunden. Dabei bilden eine erste
Hauptfläche des zumindest einen Halbleiterchips und eine erste Hauptfläche des zumindest einen Verankerungselements jeweils einen Teil einer ersten Hauptfläche des Bauteils.
Insbesondere ist die erste Hauptfläche des Bauteils eben ausgebildet. Entsprechend sind auch die erste Hauptfläche des Halbleiterchips und die erste Hauptfläche des
Verankerungselements eben ausgebildet und liegen in derselben Ebene wie die erste Hauptfläche des Bauteils. Die erste
Hauptfläche des Halbleiterchips und des Verankerungselements sind jeweils auf deren den Leiterrahmenelementen abgewandten Seiten angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die ersten
Hauptflächen des Halbleiterchips und des Verankerungselements von dem Gehäusekörper unbedeckt. Weiterhin sind die
Leiterrahmenelemente bevorzugt an einer zweiten Hauptfläche beziehungsweise Unterseite des Bauteils von dem Gehäusekörper unbedeckt. Damit kann das Bauteil an der Unterseite
elektrisch angeschlossen werden und ist somit
oberflächenmontierbar. Besonders bevorzugt ragen die
Leiterrahmenelemente in lateralen Richtungen nicht über den Gehäusekörper hinaus. Weiter bevorzugt schließen die
Leiterrahmenelemente an Seitenflächen des Bauteils bündig mit dem Gehäusekörper ab.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip auf einer Chipmontagefläche des Leiterrahmenelements
angeordnet, wobei das Verankerungselement und die
Chipmontagefläche auf derselben Seite des Leiterrahmens angeordnet sind. Insbesondere ragt das Verankerungselement über die Chipmontagefläche des Leiterrahmenelements hinaus.
Vorzugsweise ist das Verbindungsmittel mittels des
Verankerungselements mit dem als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement elektrisch verbunden. Insbesondere handelt es sich bei dem
Verbindungsmittel um einen planar ausgebildeten elektrischen Leiter, einen sogenannten „planar interconnect" , der zwischen dem Halbleiterchip und dem Verankerungselement auf dem
Gehäusekörper eben verläuft.
Wie weiter oben bereits erwähnt, kann sich das zumindest eine Verankerungselement lateral über das Leiterrahmenelement hinaus bis in die Aussparung erstrecken. Insbesondere weist das Verankerungselement eine prismenartige, zylinderartige, pyramidenstumpfartige oder kegelstumpfartige Form auf. Dabei ist es möglich, dass eine das Verankerungselement lateral begrenzende Seitenfläche im Querschnitt gerade verläuft oder aber zumindest stellenweise gekrümmt ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Seitenfläche im Querschnitt konkav gekrümmt sein.
Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip, zum Beispiel einen Leuchtdiodenchip oder Laserdiodenchip, oder einen
strahlungsdetektierenden Halbleiterchip, zum Beispiel eine Photodiode oder einen Phototransistor, handeln. Insbesondere ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren,
ultravioletten oder infraroten Spektralbereich geeignet.
Weiterhin ist der strahlungsdetektierende Halbleiterchip vorzugsweise zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich geeignet. Darüber hinaus kann der Halbleiterchip zur
Detektion von Chemikalien, etwa von Gasen, vorgesehen sein.
Das Bauteil kann mehrere Halbleiterchips aufweisen, so dass es sich um ein sogenanntes „Multichip"- Bauteil handelt.
Hierbei kann zumindest einer der Halbleiterchips ein
strahlungsemittierender und ein weiterer Halbleiterchip ein strahlungsdetektierender Halbleiterchip sein. Ein derartiges Bauteil ist zur Verwendung für eine Reflexlichtschranke besonders geeignet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Bauteil einen integrierten Schaltkreis (englisch: „integrated Circuit", kurz IC) auf, der insbesondere bei einem Multichip- Bauteil zur Ansteuerung der einzelnen Halbleiterchips geeignet ist. Eine Verschaltung der Halbleiterchips kann dabei durch planar ausgebildete elektrische Leiter oder durch eine Kombination von planar ausgebildeten elektrischen Leitern und Bonddrähten erfolgen . Der oben beschriebene Leiterrahmenverbund sowie das oben beschriebene Verfahren sind für die Herstellung einer
Mehrzahl der hier beschriebenen Bauteile besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Bauteil beschriebene Merkmale können daher auch für den Leiterrahmenverbund und das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt. Ferner können im
Zusammenhang mit dem Leiterrahmenverbund beschriebene
Merkmale auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt .
Das Bauteil eignet sich besonders für Anwendungen im
Automotive- und Multimedia- Bereich sowie im Bereich der Allgemeinbeleuchtung .
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Leiterrahmenverbunds beziehungsweise eines Zwischenstadiums eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 2 einen Ausschnitt des in Figur 1 dargestellten
Leiterrahmenverbunds beziehungsweise Zwischenstadiums,
Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen der Aufnahmen von Ausschnitten eines Leiterrahmenverbunds beziehungsweise Zwischenstadiums gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Figuren 5 bis 8 verschiedene Ansichten eines Leiterrahmens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beziehungsweise eines Ausschnitts des Leiterrahmenverbunds gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel,
Figur 9 eine schematische perspektivische Darstellung eines Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das mit einem Leiterrahmenverbund beziehungsweise Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel herstellbar ist,
Figuren 10 bis 12 verschiedene Ansichten eines Bauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 13 eine schematische perspektivische Darstellung eines Leiterrahmenverbunds beziehungsweise eines Zwischenstadiums eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 14 eine schematische perspektivische Darstellung eines Leiterrahmenverbunds beziehungsweise eines Zwischenstadiums eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Figuren 15 und 16 verschiedene Ansichten eines Leiterrahmens beziehungsweise eines Ausschnitts des Leiterrahmenverbunds gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
Figur 17 eine schematische perspektivische Darstellung eines Bauteils gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, das mit einem Leiterrahmenverbund beziehungsweise Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel herstellbar ist. In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zur besseren
Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem in den Figuren 1 bis 8 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel umfasst der Leiterrahmenverbund 1 eine Mehrzahl von Leiterrahmen 5 und eine Mehrzahl von
Verbindungselementen 3, die zwischen den Leiterrahmen 5 angeordnet sind. Die Leiterrahmen 5 sind in dem
Leiterrahmenverbund 1 regelmäßig entlang von Spalten A und Reihen B angeordnet. Jeder Leiterrahmen 5 umfasst zwei, durch eine Aussparung 2 voneinander lateral beabstandete
Leiterrahmenelemente 6, 7, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Weiterhin weist jeder Leiterrahmen 5 zwei Verankerungselemente 8 auf, die jeweils zur Verankerung einer Umhüllung beziehungsweise eines Gehäusekörpers geeignet sind.
Die Verbindungselemente 3 verbinden jeweils zwei
Leiterrahmenelemente 6, 7 benachbarter Leiterrahmen 5
miteinander, wobei die zwei verbundenen Leiterrahmenelemente 6, 7 als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Insbesondere ist jedes Leiterrahmenelement 6, 7 eines
Leiterrahmens 5 mit einem einzigen Leiterrahmenelement 6, 7 eines direkt benachbarten Leiterrahmens 5 durch genau ein Verbindungselement 3 verbunden, wobei die verbundenen
Leiterrahmenelemente 6, 7 als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Die Leiterrahmen 5 sind also im Leiterrahmenverbund 1 kurzgeschlossen.
Ferner sind jeweils zwei, direkt benachbarte Spalten A in Draufsicht auf den Leiterrahmenverbund 1 um 180°
gegeneinander verdreht, so dass bei zwei nebeneinander angeordneten Leiterrahmen 5 einer Reihe B
Leiterrahmenelemente 6, 7, die als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, direkt nebeneinander angeordnet sind .
Beispielsweise ist das als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität, etwa als Kathode, vorgesehene
Leiterrahmenelement 6 ein Chipmontagebereich, während das als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität, etwa als Anode, vorgesehene Leiterrahmenelement 7 ein
Verbindungsmittelbereich ist.
Wie insbesondere aus der Figur 2 ersichtlich ist, weist der Leiterrahmenverbund 1 mehrere erste, entlang der Spalten A angeordnete Vertiefungen 4A auf, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Vertiefungen 4A einer Spalte A zwei
Verbindungselemente 3 angeordnet sind. Weiterhin weist der Leiterrahmenverbund 1 mehrere zweite, in Reihen B angeordnete Vertiefungen 4B auf, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten zweiten Vertiefungen 4B einer Reihe B ein Verbindungselement 3 angeordnet ist. Form und Größe der Verbindungselemente 3 werden dabei durch die Form und Größe der Vertiefungen 4A, 4B bestimmt. Diese sind insbesondere so gewählt, dass die
Verbindungselemente 3 möglichst klein ausfallen und trotzdem eine ausreichende Stabilität bei der Verarbeitung
gewährleisten. Beispielsweise können die Vertiefungen 4A, 4B kreuzförmig ausgebildet sein. Ihre laterale Ausdehnung al, a2 in zwei senkrecht zueinander verlaufenden lateralen Richtungen LI, L2 beträgt vorzugsweise jeweils zwischen 100 mpi und 500 mpi. Weiterhin betragen die lateralen Ausdehnungen al, a2 der Verbindungselemente 3 vorzugsweise zwischen einschließlich 70 gm und 200 gm, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen.
In Verbindung mit den Figuren 3 und 4 wird auf die
Aussparungen 2 näher eingegangen. Die Leiterrahmenelemente 6, 7 eines Leiterrahmens 5 sind jeweils durch eine Aussparung 2 in einer ersten lateralen Richtung LI beabstandet. Die
Aussparungen 2 sind länglich ausgebildet und weisen entlang der ersten lateralen Richtung LI eine kürzere Ausdehnung auf als entlang einer zweiten lateralen Richtung L2.
Beispielsweise kann die kürzere laterale Ausdehnung al zwischen einschließlich 70 gm und 150 gm betragen, während die längere laterale Ausdehnung a2 zumindest 100 gm beträgt, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen.
Die Aussparungen 2 direkt benachbarter Leiterrahmen 5 einer Reihe B sind paarweise durchgehend, das heißt
unterbrechungsfrei, ausgebildet. Dabei sind die Aussparungen 2 stufenweise versetzt zueinander angeordnet, so dass sich insbesondere die Form eines „Z" ergibt.
In Verbindung mit den Figuren 5 bis 8 wird auf den
Leiterrahmen 5 und dessen Elemente 6, 7 und 8 näher
eingegangen. Bei den Leiterrahmenelementen 6, 7 handelt es sich um gedünnte, ebene Bereiche des Leiterrahmens 5.
Beispielsweise können die Leiterrahmenelemente 6, 7 eine Dicke beziehungsweise vertikale Ausdehnung d zwischen
einschließlich 70 gm und 150 gm aufweisen, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen. Weiterhin kann das als Chipmontagebereich vorgesehene Leiterrahmenelement 6 in
Draufsicht auf den Leiterrahmen 5 zumindest annähernd
rechteckförmig ausgebildet sein und eine erste und zweite laterale Ausdehnung al, a2 aufweisen, die jeweils zwischen einschließlich 300 gm und 500 gm betragen, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen. Auch das als
Verbindungsmittelbereich vorgesehene Leiterrahmenelement 7 kann in Draufsicht auf den Leiterrahmen 5 zumindest annähernd rechteckförmig ausgebildet sein und eine erste und zweite laterale Ausdehnung al, a2 aufweisen, wobei die erste
laterale Ausdehnung al kürzer ist als die zweite laterale Ausdehnung a2. Während die erste laterale Ausdehnung al zwischen 70 pm und 150 pm beträgt, kann die zweite laterale Ausdehnung a2 der des anderen Leiterrahmenelements 6
entsprechen und zwischen einschließlich 300 pm und 500 pm betragen, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen .
Die Verankerungselemente 8 sind in Draufsicht auf den
Leiterrahmen 5 einander schräg gegenüberliegend angeordnet. Sie ragen in vertikaler Richtung V über die
Leiterrahmenelemente 6, 7 jeweils säulenartig hinaus und weisen in Draufsicht auf eine Oberseite des Leiterrahmens 5 zumindest stellenweise eine elliptische, insbesondere
kreisförmige, Gestalt auf. Vorzugsweise betragen die
lateralen Ausdehnungen al, a2 der Verankerungselemente 8 jeweils zwischen einschließlich 50 pm und 200 pm, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen. Weiterhin können die Verankerungselemente 8 eine Höhe d beziehungsweise vertikale Ausdehnung d aufweisen, die einer Dicke des ungedünnten Leiterrahmens 5 beziehungsweise
Leiterrahmenverbunds 1 entspricht. Diese beträgt insbesondere zwischen einschließlich 200 mpi und 300 mpi, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen.
Insbesondere sind die Verankerungselemente 8 nicht mehr als eine Leiterrahmendicke, vorzugsweise eine halbe
Leiterrahmendicke, von einer die Vertiefungen 4A verbindenden Verbindungslinie C (vgl. Figur 1) entfernt. Dadurch kann bei der Vereinzelung Stress in vertikaler Richtung V verringert werden. Die Verbindungslinie C stellt im Vereinzelungsprozess insbesondere eine Trennlinie, beispielsweise einen
Sägegraben, dar.
Anhand der Figuren 1 bis 9 lässt sich ferner ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen 100 näher erläutern. Zunächst wird der Leiterrahmenverbund 1 bereitgestellt beziehungsweise
hergestellt, wobei ein Leiterrahmengrundkörper bereitgestellt und bereichsweise, insbesondere durch ein Ätzverfahren, gedünnt wird, so dass die Verankerungselemente 8
herausgebildet werden. Weiterhin werden die regelmäßig angeordneten Vertiefungen 4A, 4B erzeugt, wobei zwischen den Vertiefungen 4A, 4B die Verbindungselemente 3 und
Leiterrahmen 5 ausgebildet werden. Ferner werden die
Aussparungen 2 erzeugt, die die Leiterrahmen 5 lateral unterteilen beziehungsweise durchtrennen, derart, dass ein Leiterrahmen mehrere Leiterrahmenelemente 6, 7 aufweist.
Außerdem wird ein Halbleiterchip 12 auf einem
Leiterrahmenelement 6 jedes Leiterrahmens 5 montiert.
Schließlich wird eine Umhüllung 11 erzeugt, in welcher die Halbleiterchips 12 und der Leiterrahmenverbund 1 teilweise eingebettet werden. Danach erfolgt eine Vereinzelung in eine Mehrzahl von Bauteilen 10, wobei die Verbindungselemente 3 durchtrennt werden.
Ein auf diese Weise herstellbares Bauteil 10, das
insbesondere eine quaderförmige Gestalt aufweist, ist in Figur 9 dargestellt.
Das Bauteil 10 umfasst einen Leiterrahmen 5, der zwei, durch eine Aussparung 2 lateral beabstandete Leiterrahmenelemente 6, 7 umfasst, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind. Ferner weist der Leiterrahmen 5 zwei Verankerungselemente 8 auf, die an den verschiedenen Leiterrahmenelementen 6, 7 angeordnet sind. Das Bauteil 10 weist einen Halbleiterchip 12 auf, der auf dem als
elektrischer Anschluss einer ersten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement 6 montiert ist und mittels eines an dem Verankerungselement 8 angeordneten Verbindungsmittels 13 mit dem als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement 7 verbunden ist.
Bei dem Halbleiterchip 12 handelt es sich beispielsweise um einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 12. Hierbei weist der Halbleiterchip 12 einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Zone auf, die zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Insbesondere ist die aktive Zone eine p-n-Übergangszone . Die aktive Zone kann dabei als eine Schicht oder als eine
Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein.
Beispielsweise emittiert die aktive Zone im Betrieb des
Bauteils 10 elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich.
Für die Schichten des Halbleiterkörpers kommen vorzugsweise auf Nitrid- oder Phosphid- Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass zumindest eine Schicht des Halbleiterkörpers ein Nitrid- III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIni-n- mN, umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1.
Entsprechend bedeutet „Auf Phosphid-Verbindungshalbleitern basierend", dass zumindest eine Schicht des Halbleiterkörpers AlnGamIni-n-mP umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen
physikalischen Eigenschaften des AlnGamIni-n-mN- oder AlnGamIni- n-mP- Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Darüber hinaus weist das Bauteil 10 einen Gehäusekörper 11 auf, in welchen der Halbleiterchip 12 und der Leiterrahmen 5 teilweise eingebettet sind. Dabei sind der Leiterrahmen 5 und der Halbleiterchip 12 in Oberflächen des Gehäusekörpers 11 plan integriert, wobei eine erste Hauptfläche 12A des
Halbleiterchips 12 und jeweils eine erste Hauptfläche 8A der Verankerungselemente 8 jeweils einen Teil einer ersten
Hauptfläche 10A des Bauteils 10 bilden, und die
Leiterrahmenelemente 6, 7 an einer zweiten Hauptfläche 10B beziehungsweise Unterseite des Bauteils 10 von dem
Gehäusekörper 11 unbedeckt sind. Weiterhin ragen die
Leiterrahmenelemente 6, 7 in lateralen Richtungen LI, L2 nicht über den Gehäusekörper 11 hinaus, sondern schließen an Seitenflächen IOC des Bauteils 10 bündig mit dem Gehäusekörper 11 ab.
Weiterhin ist der Gehäusekörper 11 in der Aussparung 2 und in Bereichen der Leiterrahmenelemente 6, 7 angeordnet, die den Verankerungselementen 8 und dem Halbleiterchip 12 lateral nachgeordnet sind. Die Verankerungselemente 8 erstrecken sich lateral über die Leiterrahmenelemente 6, 7 hinaus bis in die Aussparung 2 und werden durch den Gehäusekörper 11
unterfüttert . Wie beispielsweise aus den Figuren 6 bis 8 hervorgeht, können die Verankerungselemente 8 an ihren
Unterseiten jeweils eine konkav gekrümmte Oberfläche 8B aufweisen, so dass jeweils eine Vertiefung ausgebildet ist, in der sich Material des Gehäusekörpers 11 ansammelt.
Weiterhin kann jeweils eine die Verankerungselemente 8 lateral begrenzende Seitenfläche 8C im Querschnitt konkav gekrümmt sein.
Bei dem Verbindungsmittel 13 handelt es sich um einen planar ausgebildeten elektrischen Leiter, einen sogenannten „planar interconnect" , der zwischen dem Halbleiterchip 12 und dem Verankerungselement 8 auf dem Gehäusekörper 11 eben verläuft.
Mittels der Aussparung 2 sind die beiden Leiterrahmenelemente 6, 7 elektrisch isoliert. Das Bauteil 10 kann mittels der unbedeckten Oberflächen der Leiterrahmenelemente 6, 7 an der Unterseite elektrisch angeschlossen werden und ist somit oberflächenmontierbar .
Das Bauteil 10 weist mit einer vertikalen Ausdehnung zwischen einschließlich 200 pm und 300 pm, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen, und lateralen Ausdehnungen von al zwischen einschließlich 600 pm und 1300 pm und a2 zwischen einschließlich 300 mpi und 500 mpi, wobei Abweichungen von ± 10 % im Toleranzbereich liegen, eine kleine Bauteilgröße auf und ist aufgrund seiner Verankerungselemente 8 trotzdem stabil ausgebildet. Insbesondere eine Ablösung des Gehäusekörpers 11 kann durch die Verankerungselemente 8 verhindert werden.
Figur 10 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bauteils 10 in einer Draufsicht auf die erste Hauptfläche 10A des Bauteils 10. Bei der in Figur 11 dargestellten Draufsicht ist der Gehäusekörper 11 transparent dargestellt, so dass der Leiterrahmen 5 erkennbar ist. Figur 12 zeigt eine
schematische Querschnittsansicht des Bauteils 10 entlang der Linie E-F.
Wie aus den Figuren 10 und 11 hervorgeht, sind die beiden Verankerungselemente 8 zwar in der zweiten lateralen Richtung L2, nicht jedoch in der ersten lateralen Richtung LI versetzt zueinander angeordnet. Im Unterschied dazu sind die
Verankerungselemente 8 bei dem in Figur 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel in beiden lateralen Richtungen LI, L2 versetzt zueinander angeordnet. Die Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann dadurch erreicht werden, dass ein an dem Verankerungselement 8 angeordneter Bereich des Leiterrahmenelements 6 ausgestülpt ist, während ein dem ausgestülpten Bereich gegenüberliegend angeordneter Bereich des Leiterrahmenelements 7 ausgespart ist. Durch den größeren lateralen Abstand des Leiterrahmenelements 6 zum
Verankerungselement 8 wird die Chipmontage von dem
Verankerungselement 8 und dessen unebener Seitenfläche 8C weniger beeinträchtigt. Hinsichtlich der weiteren
Ausgestaltungsmerkmale wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen . Bei dem in Figur 13 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel weisen die Leiterrahmen 5 jeweils nur ein Verankerungselement 8 auf. Dabei ist das Verankerungselement 8 an dem als
Verbindungsmittelbereich vorgesehenen Leiterrahmenelement 7, dem Halbleiterchip 12 gegenüberliegend angeordnet.
Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungsmerkmale wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
Auch bei einem auf diesem Ausführungsbeispiel beruhenden Bauteil kann eine kleine Bauteilgröße erzielt und aufgrund des Verankerungselements 8 eine ausreichende Stabilität erreicht werden. Insbesondere kann eine Ablösung des
Gehäusekörpers durch das Verankerungselement verhindert werden .
Bei dem in den Figuren 14 bis 17 dargestellten vierten
Ausführungsbeispiel weisen die Leiterrahmen 5 jeweils vier Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C auf, wobei das
Leiterrahmenelement 6 als Chipmontagebereich und die
Leiterrahmenelemente 7A, 7B, 7C als Verbindungsmittelbereiche vorgesehen sind. Während die Leiterrahmenelemente 7A, 7B, 7C rechteckförmig gestaltet sind, ist das Leiterrahmenelement 6 dreieckförmig ausgebildet.
Auf dem Leiterrahmenelement 6 sind ein erster, zweiter und dritter Halbleiterchip 12, 22, 32 angeordnet, die
insbesondere zur Emission von elektromagnetischer Strahlung verschiedener Wellenlänge vorgesehen sind. Beispielsweise emittiert der erste Halbleiterchip 12 im Betrieb blaues
Licht, der zweite Halbleiterchip 22 im Betrieb grünes Licht und der dritte Halbleiterchip 32 im Betrieb rotes Licht.
Durch Mischung des roten, grünen und blauen Lichts kann das fertige Bauteil 10 (vgl. Figur 17) im Betrieb weißes Licht emittieren. Alternativ kann zumindest einer der
Halbleiterchips 12, 22, 32 ein strahlungsdetektierender
Halbleiterchip sein.
Während das Leiterrahmenelement 6 als gemeinsamer
elektrischer Anschluss einer ersten Polarität dient, sind die weiteren Leiterrahmenelemente 7A, 7B, 7C jeweils einem
Halbleiterchip 12, 22, 32 als weiterer elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität zugeordnet. Die Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C sind durch die Aussparung 2 lateral beabstandet beziehungsweise räumlich getrennt.
Die Leiterrahmen 5 sind im Leiterrahmenverbund 1 durch
Verbindungselemente 3 untereinander verbunden. Durch einen Teil der Verbindungselemente 3 sind jeweils zwei
Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C benachbarter Leiterrahmen 5 miteinander verbunden, wobei die zwei verbundenen
Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C als Anschlüsse
verschiedener Polarität vorgesehen sind.
An jedem Leiterrahmenelement 6, 7A, 7B, 7C eines jeden
Leiterrahmens 5 ist ein Verankerungselement 8 angeordnet. Während die an den Leiterrahmenelementen 7A, 7B, 7C
angeordneten Verankerungselemente 8 insbesondere zur
Anbringung eines Verbindungsmittels 13 vorgesehen sind, kann das am Leiterrahmenelement 6 angeordnete Verankerungselement 8 während der Herstellung als Angriffsfläche für die von den Innenflächen einer Spritzgussform auf die Ober- und
Unterseite des Leiterrahmenverbunds 1 ausgeübten Kräfte dienen. Dieses Verankerungselement 8 kann kleinere laterale Ausdehnungen aufweisen als die übrigen Verankerungselemente 8. Der Leiterrahmenverbund 1 weist erste, in Spalten A angeordnete Vertiefungen 4A und zweite, in Reihen B
angeordnete Vertiefungen 4B auf, die in Form und Größe identisch ausgebildet sind. Die Form entspricht dabei einem Fünfeck. Verbindungslinien, die jeweils die Vertiefungen 4A einer Spalte A verbinden, sowie Verbindungslinien, die jeweils die Vertiefungen 4B einer Reihe B verbinden, dienen im Vereinzelungsprozess als Trennlinien.
Das fertige Bauteil 10 (vgl. Figuren 16 und 17) umfasst einen Leiterrahmen 5, der vier, durch eine Aussparung 2 lateral beabstandete Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C umfasst. Ferner weist der Leiterrahmen 5 vier Verankerungselemente 8 auf, die an den verschiedenen Leiterrahmenelementen 6, 7A,
7B, 7C angeordnet sind. Das Bauteil 10 weist mehrere
Halbleiterchips 12, 22, 32 auf, die auf dem als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität vorgesehenen
Leiterrahmenelement 6 montiert sind und jeweils mittels eines Verbindungsmittels 13 mit dem als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement 7A, 7B, 7C verbunden sind.
Darüber hinaus weist das Bauteil 10 einen Gehäusekörper 11 auf, in welchen die Halbleiterchips 12, 22, 32 und der
Leiterrahmen 5 teilweise eingebettet sind. Dabei sind der Leiterrahmen 5 und die Halbleiterchips 12, 22, 32 in
Oberflächen des Gehäusekörpers 11 plan integriert, wobei jeweils eine erste Hauptfläche 12A, 22A, 32A der
Halbleiterchips 12, 22, 32 und jeweils eine erste Hauptfläche 8A der Verankerungselemente 8 einen Teil einer ersten
Hauptfläche 10A des Bauteils 10 bilden, und die
Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C an einer zweiten
Hauptfläche beziehungsweise Unterseite des Bauteils 10 von dem Gehäusekörper 11 unbedeckt sind. Weiterhin ragen die Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C lateral nicht über den Gehäusekörper 11 hinaus, sondern schließen an Seitenflächen des Bauteils 10 bündig mit dem Gehäusekörper 11 ab.
Mittels der Aussparung 2 sind die Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C elektrisch isoliert. Das Bauteil 10 kann mittels der unbedeckten Oberflächen der Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B,
7C an der Unterseite elektrisch angeschlossen werden, wobei die verschiedenen Halbleiterchips 12, 22, 32 einzeln
elektrisch ansteuerbar sind.
Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungsmerkmale,
beispielsweise der Gestalt und Größe der Verankerungselemente 8 oder der Dimensionen der Leiterrahmenelemente 6, 7A, 7B, 7C und Verbindungselemente 3, wird ergänzend auf das erste
Ausführungsbeispiel verwiesen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019120523.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
1 Leiterrahmenverbund
2 Aussparung
3 Verbindungselernent
4 Vertiefung
4A erste Vertiefung
4B zweite Vertiefung
5 Leiterrahmen
6, 7, 7A, 7B, 7C Leiterrahmenelement 8 Verankerungselement
8A erste Hauptfläche
8B unterseitige Oberfläche
8C Seitenfläche
9 Umhüllung
10 Bauteil
10A erste Hauptfläche
10B zweite Hauptfläche
IOC Seitenfläche
11 Gehäusekörper
12, 22, 32 Halbleiterchip
12A, 22A, 32A erste Hauptfläche
13 Verbindungsmittel al , a2 laterale Ausdehnung d vertikale Ausdehnung A Spalte
B Reihe
C, D Verbindungslinie
LI erste laterale Richtung
L2 zweite laterale Richtung
V vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Leiterrahmenverbund (1) umfassend
- eine Mehrzahl von regelmäßig angeordneten Leiterrahmen
( 5 ) , die j eweils
- zur elektrischen Kontaktierung von Bauteilen (10)
geeignet sind,
- zumindest zwei, durch eine Aussparung (2) lateral
beabstandete Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) umfassen, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, und
- zumindest ein Verankerungselement (8) aufweisen, das zur Verankerung eines Gehäusekörpers (11) des Bauteils (10) geeignet ist, wobei die Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) gedünnte, ebene Bereiche des Leiterrahmens (5) sind, und das zumindest eine Verankerungselement (8) aus einer Ebene der Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) säulenartig herausragt,
- eine Mehrzahl von Verbindungselementen (3), die jeweils zwei Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) benachbarter Leiterrahmen (5) miteinander verbinden, wobei die zwei verbundenen Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind.
2. Leiterrahmenverbund (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Leiterrahmen (5) in Reihen (B) und Spalten (A) angeordnet sind und jeweils zwei benachbarte Spalten (A) gegeneinander verdreht sind, so dass bei zwei nebeneinander angeordneten Leiterrahmen (5) einer Reihe (B)
Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC), die als Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, direkt nebeneinander angeordnet sind.
3. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das zumindest eine Verankerungselement (8) an einem der
Leiterrahmenelemente (5) angeordnet ist.
4. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Leiterrahmen (5) jeweils mehrere
Verankerungselemente (8) aufweisen, die an verschiedenen Leiterrahmenelementen (6, 7, 7A, 7B, IC) angeordnet sind.
5. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich das zumindest eine Verankerungselement (8) lateral über das Leiterrahmenelement (6, 7, 7A, 7B, IC) hinaus bis in die Aussparung ( 2 ) erstreckt .
6. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Aussparungen (2) benachbarter Leiterrahmen (5) einer Reihe (B) paarweise durchgehend ausgebildet sind.
7. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Aussparungen (2) zweier benachbarter Leiterrahmen (5) einer Reihe (B) stufenweise versetzt zueinander
angeordnet sind.
8. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität vorgesehene Leiterrahmenelement (6) ein Chipmontagebereich und das als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehene Leiterrahmenelement (7, 7A, 7B, IC) ein
Verbindungsmittelbereich ist.
9. Leiterrahmenverbund (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
der erste, in Spalten (A) angeordnete Vertiefungen (4A) und zweite, in Reihen (B) angeordnete Vertiefungen (4B)
aufweist, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Vertiefungen (4A) einer Spalte (A) zumindest ein
Verbindungselement (3) und zwischen jeweils zwei benachbarten zweiten Vertiefungen (4B) einer Reihe (B) zumindest ein
Verbindungselement (3) angeordnet ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauteilen (10) mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Leiterrahmenverbunds (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
Montage von Halbleiterchips (12) auf einem
Leiterrahmenelement (6) jedes Leiterrahmens (5),
Erzeugen einer Umhüllung (9), in welcher die
Halbleiterchips (12) und der Leiterrahmenverbund (1) teilweise eingebettet werden,
Vereinzelung in eine Mehrzahl von Bauteilen (10), wobei die Verbindungselemente (3) durchtrennt werden.
11. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch,
wobei an einer Oberseite und an einer Unterseite angeordnete Oberflächen des Leiterrahmenverbunds (1) von der Umhüllung (9) unbedeckt bleiben.
12. Bauteil (10) umfassend
- einen Leiterrahmen (5), der - zumindest zwei, durch eine Aussparung (2) lateral beabstandete Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) umfasst, die als elektrische Anschlüsse verschiedener Polarität vorgesehen sind, und
- zumindest ein Verankerungselement (8) aufweist, das an einem der Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) angeordnet ist,
- zumindest einen Halbleiterchip (12, 22, 32), der auf einem als elektrischer Anschluss einer ersten Polarität
vorgesehenen Leiterrahmenelement (6, 7, 7A, 7B, IC) angeordnet ist und mittels eines Verbindungsmittels (13) mit einem als elektrischer Anschluss einer zweiten
Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement (6, 7, 7A, 7B, IC) verbunden ist,
- einen Gehäusekörper (11), in welchen der zumindest eine Halbleiterchip (12, 22, 32) und der Leiterrahmen (5) teilweise eingebettet sind, wobei
eine erste Hauptfläche (12A, 22A, 32A) des zumindest einen Halbleiterchips (12, 22, 32) und eine erste Hauptfläche (8A) des zumindest einen Verankerungselements (8) jeweils einen Teil einer ersten Hauptfläche (10A) des Bauteils (10) bilden.
13. Bauteil (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die Leiterrahmenelemente (6, 7, 7A, 7B, IC) an einer zweiten Hauptfläche (10B) des Bauteils (10) von dem
Gehäusekörper (11) unbedeckt sind.
14. Bauteil (10) gemäß einem der beiden vorhergehenden
Ansprüche,
wobei das Verbindungsmittel (13) mittels des
Verankerungselements (8) mit dem als elektrischer Anschluss einer zweiten Polarität vorgesehenen Leiterrahmenelement (6, 7, 7A, 7B, IC) elektrisch verbunden ist.
15. Bauteil (10) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei sich das zumindest eine Verankerungselement (8) lateral über das Leiterrahmenelement (6, 7, 7A, 7B, IC) hinaus bis in die Aussparung (2) erstreckt.
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