DE19629767A1 - Anschlußrahmen für einen Halbleiter-Chip - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anschlußrahmen (Leadframe) und insbesondere einen Anschlußrahmen, der so ausgestaltet ist, daß er, mit einem Halbleiter-Chip zu einem Halbleiter-Modul verbunden, auf besonders vorteilhafte Weise mit Kunststoff umhüllt werden kann. Der erfindungsgemäße Anschlußrahmen eig­ net sich besonders als Leadframe für DRAM(Dynamic Random Ac­ cess Memory)-Bausteine und insbesondere solche mit einem Ge­ häuse vom Typ TSOP-II (Thin Small Outline Package, Type II). Derartige Gehäuse weisen eine Kunststoffdicke von nur etwa 1 mm auf.

Die DRAM-Bausteine sind typischerweise in LOC(Lead On Chip)- Technik montiert, bei der der Halbleiter-Chip beispielsweise mit Hilfe von Montagetapes (Klebefolie) unter dem Anschluß­ rahmen befestigt ist.

Da die DRAM-Chips mit jeder Shrinkgeneration immer kleiner werden, kommt es häufig vor, daß die Breite des DRAM-Chips deutlich geringer ist als die Gehäusebreite bzw. die Breite des Formhohlraums, mit dessen Hilfe das Gehäuse hergestellt wird. Im Formhohlraum entstehen deshalb auf der Seite des Leadframes, die mit dem Halbleiter-Chip verbunden ist, in den Bereichen um den Halbleiter-Chip herum relativ große Leerräu­ me, in die die Kunststoffmasse ungehindert eindringen kann. Beim Füllen des Formhohlraums mit Kunststoffmasse (Molden) wird deshalb häufig beobachtet, daß sich die Kunststoffmasse in den Leerräumen neben dem Halbleiter-Chip schneller aus­ breitet als in den Bereichen, in denen der Halbleiter-Chip angeordnet ist. An den Randbereichen des Formhohlraums eilt der Kunststoff also voraus und erreicht die Entlüftungsseite eher als die restliche Kunststoff-Front. Die rechts und links des Halbleiter-Chips verlaufenden Kunststoff-Fronten treffen sich am Ende des Formhohlraums, bevor die Kunststoffmasse den mittleren Teil des Gehäuses vollständig ausgefüllt hat, so daß Luft im entlüftungsseitigen Bereich, beispielsweise hin­ ter oder über dem Chip, eingeschlossen wird. Der Luftein­ schluß vermindert Qualität und Zuverlässigkeit des fertigen Bauteils. Der Qualitätsverlust kann so groß sein, daß das Bauteil verworfen werden muß.

Der Lufteinschluß kann durch Komprimieren beim Umhüllungsvor­ gang nicht beseitigt werden. Zur Verhinderung von Luftein­ schlüssen bei der Herstellung von Kunststoffgehäusen wurden bisher üblicherweise drei verschiedene Techniken eingesetzt, die als "Lost Cavity-", "Vacuum Molding-" und "Balanced Package-" Technik bezeichnet werden.

Bei der "Lost Cavity"-Technik wird hinter dem Formhohlraum für das Gehäuse ein weiterer Hohlraum, die sogenannten Lost Cavity angeordnet. Die Lost Cavity dient als Aufnahmeraum für eventuelle Lufteinschlüsse, die mit zusätzlicher Kunststoff­ masse aus dem Gehäusehohlraum herausgedrängt werden. Die in die Lost Cavity gedrückte Kunststoffmasse wird als Abfall verworfen, was unter Kosten- und Umweltschutzgesichtspunkten nachteilig ist. Außerdem sind zusätzliche Verfahrensschritte notwendig, um den Lost Cavity-Kunststoffkörper vom gewünsch­ ten Produkt abzutrennen.

Beim "Vaccum-Molding" wird der Formhohlraum vor dem Einfüllen der Kunststoffmasse mit einer Vakuumvorrichtung evakuiert, so daß der Kunststoffin einen praktisch luftleeren Raum fließt und somit Lufteinschlüsse verhindert werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen erheblichen zusätzlichen apparatetech­ nischen Aufwand, da beispielsweise eine luftdichte Abdichtung des Formwerkzeugs erreicht werden muß.

Eine grundsätzlich andere Methode besteht darin, den zu um­ hüllenden Halbleiter-Modul so auszugestalten, daß ein gleich­ mäßiger Fluß des Kunststoffes im Formhohlraum gewährleistet ist und der Einschluß von Luft vermieden wird. Derartige Hal­ terleiter-Module, die einen gleichmäßigen Moldfluß gewährlei-
sten, werden generell als "Balanced Packages" bezeichnet. "Balanced Packages" werden beispielsweise durch ein bestimm­ tes Leadframe-Design und eine exakte Abstimmung von Chipdicke und Chiplage erreicht. Im Falle von DRAM-Bausteinen oder all­ gemein Halbleiter-Modulen mit schmalem Chip und breitem Ge­ häuse sind "Balanced Packages" mit konventionellen Designmaß­ nahmen (z. B. flacher Anschlußrahmen ohne Prägungen, Biegungen oder ähnliches) nicht zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung war es, einen Anschlußrahmen und insbesondere einen Anschlußrahmen für die LOC-Montagetechnik zu schaffen, der im Verbund mit einem Halblei­ ter-Chip zu einem Halbleiter-Modul führt, der sich auf einfa­ che Art und Weise unter Vermeidung von Lufteinschlüssen mit einem Gehäuse aus Kunststoff umhüllen läßt. Der Anschlußrah­ men sollte zudem einfach herstellbar sein und sich insbeson­ dere zur Verwendung in DRAM-Speicherbausteinen mit Gehäuse von Typ TSOP-II eignen.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem Anschlußrahmen gemäß Anspruch 1. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Unter Anschlußrahmen soll im Sinne der Erfindung eine einzel­ ne Trägereinheit verstanden werden, die zur Aufnahme von in der Regel einem Halbleiter-Chip bestimmt ist. Üblicherweise sind für die Montage mehrere Anschlußrahmen miteinander zu einem Band oder Streifen verbunden. Auch diese Bänder oder Streifen sind Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung be­ trifft weiterhin grundsätzlich alle Arten von Anschlußrahmen, also sowohl solche für die Standardmontage-Technik, bei der der Halbleiter-Chip auf einer Insel auf dem Anschlußrahmen befestigt wird, als auch solche für die bereits erwähnte LOC-Technik. Für letztere ist die Erfindung besonders geeignet. Die Erfindung ist vor allem dann von Vorteil, wenn mit dem Anschlußrahmen Halbleiter-Chips verbunden werden sollen, die sehr viel schmaler sind als das Gehäuse selbst.

Der erfindungsgemäße Anschlußrahmen, der vorzugsweise aus Me­ tall besteht und eine Vielzahl von Anschlußfingern aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß er erhabene Leitflächen auf­ weist, die dafür sorgen, daß der Kunststoff beim Molden gleichmäßig durch den Formhohlraum fließt.

Zweckmäßig sind die Leitflächen so ausgebildet, daß im Rand­ bereich, der an wenigstens eine von zwei sich gegenüberlie­ genden Seiten des Anschlußrahmens angrenzt, wenigstens zwei Leitflächen angeordnet sind, die über die Oberfläche des An­ schlußrahmens vorstehen, die zur Verbindung mit einem Halb­ leiter-Chip bestimmt ist. Die Leitflächen können so angeord­ net sein, daß sie sich aus einem inneren Bereich des An­ schlußrahmens in Richtung auf die beiden anderen Seiten des Anschlußrahmens erstrecken. Es ist jedoch auch möglich, daß die Leitflächen im wesentlichen parallel zu den beiden ande­ ren Seiten des Anschlußrahmens verlaufen.

Die Leitflächen können im Bereich hinter derjenigen Seite des Anschlußrahmens angeordnet sein, die als Injektionsseite (Mold Gate) bei der Herstellung des Kunststoff-Gehäuses vor­ gesehen ist. Vorzugsweise sind die Leitflächen in dem Bereich angeordnet, der an die Seite des Anschlußrahmens angrenzt, die dem Mold Gate gegenüberliegt.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Leitflächen nicht nur im Bereich hinter der Injektionsseite, sondern auch der gegenüberliegenden Seite des Anschlußrahmens angeordnet werden.

Während des Umhüllens mit Kunststoffmasse (Molden) trifft der Kunststoffim Formhohlraum auf die Leitflächen des erfin­ dungsgemäßen Anschlußrahmens, wodurch sein Fluß in diesem Be­ reich gebremst wird. Größe und Lage der Leitflächen werden so gewählt, daß ein gleichmäßiger Kunststofffluß durch den Form­ hohlraum gewährleistet wird. Zweckmäßig sind die Leitflächen so hoch, daß sie in im wesentlichen gleicher Höhe mit der vom Anschlußrahmen abgewandten Oberfläche des montierten Halblei­ ter-Chips abschließen. Die seitliche Ausdehnung der Leitflä­ chen wird so gewählt, daß sie ein ungehindertes Vordringen der Kunststoffmasse entlang der Leerräume des Halbleiter-Chips im Formhohlraum unterbinden und die Kunststoffmasse mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit über die gesamte Breite des Formhohlraums fließt. Die Leitflächen decken also die seitlichen Bereiche neben dem Halbleiter-Chip ab, während der Zugang der Kunststoffmasse zum Halbleiter-Chip weitgehend frei bleibt. Dadurch trifft die Kunststoffmasse in etwa gleichzeitig auf der Entlüftungsseite des Formhohlraums auf, so daß Lufteinschlüsse vermieden werden können.

Die Erfindung soll nun an einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen erfin­ dungsgemäßen Anschlußrahmen;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt entlang der Li­ nie B-B in Fig. 1 und

Fig. 3 schematisch eine Vorstufe des erfindungsgemä­ ßen Anschlußrahmens gemäß Fig. 1 in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Anschlußrahmen am Bei­ spiel eines Anschlußrahmens 1 für die LOC-Montagetechnik. Wie erwähnt, ist die Erfindung jedoch nicht auf diesen Typ von Anschlußrahmen beschränkt.

Der Anschlußrahmen 1 weist eine Vielzahl von Anschlußfingern 3 auf. Führungsschienen, Verbindungen zu weiteren Anschluß­ rahmen usw., die nach der Montage entfernt werden, sind in den Figuren zur Vereinfachung nicht gezeigt. Die weiteren De­ finitionen beziehen sich auf den fertig montierten Anschluß­ rahmen ohne Führungsschienen usw.

Der in Fig. 1 abgebildete Anschlußrahmen weist vier Leitflä­ chen 6 auf, die in den Bereichen angeordnet sind, die sich an beide Stirnseiten 4, 4′ anschließen. 4′ ist als Injektions­ seite (Mold Gate) beim Umhüllen mit Kunststoff, 4 als Entlüf­ tungsseite vorgesehen, d. h. beim Herstellen des Kunststoff-Gehäuses fließt die Kunststoffmasse von der Seite 4′ in Rich­ tung auf Seite 4. Der Anschlußrahmen weist zudem ein zweites Paar Seiten 5, 5′ auf, die senkrecht zu den Seiten 4 und 4′ stehen.

Die Leitflächen 6 verlaufen aus einem inneren Bereich des An­ schlußrahmens in Richtung auf die Seiten 5 und 5′ nach außen. Dabei wird ein Mittelbereich zwischen den Seiten 5 und 5′ ausgespart, so daß die injizierte Kunststoffmasse ungehindert in Richtung auf den Halbleiter-Chip 2 zulaufen kann, der vor der Herstellung des Kunststoff-Gehäuses mit dem erfindungsge­ mäßen Anschlußrahmen verbunden wird. Das mit 2 bezeichnete Rechteck in Fig. 1 deutet die Lage an, in der der Halbleiter-Chip unter dem erfindungsgemäßen Anschlußrahmen montiert wird.

Während die Kunststoffmasse ungehindert in Richtung auf den Halbleiter-Chip 2 fließen kann, sind die Leitflächen 6 ande­ rerseits so angeordnet, daß sie den Fluß der Kunststoffmasse in die Freiräume rechts und links neben dem Halbleiter-Chip bremsen. Lage, Anzahl und Größe der Leitflächen wird dabei so gewählt, daß ein gleichmäßiger Kunststofffluß über die gesam­ te Breite des Formhohlraums erreicht wird.

Im vorliegenden Fall ist pro Freiraum neben dem Halbleiter-Chip eine Leitfläche 6 vorgesehen. Die Leitflächen sind mit den äußeren, den Seiten 4 und 4′ am nächsten liegenden An­ schlußfingern 3′ verbunden. In der besonders bevorzugten Aus­ führungsform, die in den Figuren gezeigt ist, sind die Leit­ flächen 6 in die äußeren Anschlußfinger (Eckleads) integriert und werden durch Umfalzen von Laschen 7 gebildet, die von den Eckleads 3′ ausgehen. Die Laschen 7 können eine oder mehrere Aussparungen 8 aufweisen, die vorzugsweise im Bereich der Faltkante liegen und so ein Umfalzen der Laschen zur Herstel­ lung der Leitflächen 6 erleichtern. Die Vorstufe des An­ schlußrahmens mit nicht umgefalzten Laschen 7, wie sie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Laschen 7 sind bevorzugt so ausgelegt, daß sie nach dem Umfalzen zu Leitflächen 6 im wesentlichen die gleiche Höhe haben wie der auf dem erfindungsgemäßen Anschlußrahmen mon­ tierte Halbleiter-Chip. Die Unterkanten der Leitflächen und die vom Anschlußrahmen abgewandte Oberfläche des montierten Halbleiter-Chips 2 liegen also im wesentlichen in einer Ebe­ ne. Die Schnittansicht gemäß Fig. 2 gibt dies schematisch wieder, wo­ bei die Lage des Chips 2 nicht dessen tatsächlicher Lage im Halbleiter-Modul entspricht.

Wie erwähnt, zeigen die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Es sind jedoch zahlreiche an­ dere Ausführungsvarianten möglich, die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielsweise müssen die Leitflächen nicht als Falze ausgebildet sein, sondern sie können auch auf der Oberfläche des Anschlußrahmens, die den Halbleiter-Chip tragen soll, durch Kleben, Löten, Schweißen oder auf sonstige Weise befestigt werden. Es ist auch nicht erforderlich, die Leitflächen im Bereich der Eckleads anzuordnen. Die Leitflä­ chen können vielmehr an jeder geeigneten Stelle des Anschluß­ rahmens angebracht sein. Anzahl, Lage und Form der Leitflä­ chen können variieren und richten sich z. B. nach der Art des Anschlußrahmens, der Größe und Lage des zu montierenden Halb­ leiter-Chips und dem Verfahren, das zur Herstellung des Kunststoff-Gehäuses eingesetzt wird. Hier eignen sich grund­ sätzlich alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunst­ stoff-Gehäusen, und es können alle gängigen Kunststoffe ver­ wendet werden.

Es ist auch möglich, anstelle einer Leitfläche 6 in Fig. 1 mehrere Leitflächen zu verwenden, die nicht unbedingt an den Eckleads angebracht sein müssen, sondern z. B. über mehrere Anschlußfinger verteilt und hier beispielsweise gestaffelt angeordnet sein können.

Wie erwähnt, können die Leitflächen auch im wesentlichen par­ allel zu den zweiten Seiten des Anschlußrahmens verlaufen. Eine derartige Anordnung kann zum Beispiel zweckmäßig sein, wenn das Mold Gate, die Injektionsstelle für die Kunststoff­ masse, sich im wesentlichen in der Mitte einer der ersten Seiten des Anschlußrahmens befindet. Die Leitflächen werden dann zweckmäßig so rechts und links des Mold Gates angeord­ net, daß sie den Fluß des Kunststoffes nach rechts und links in die Freiräume neben dem Halbleiter-Chip abbremsen.

Es ist auch nicht erforderlich, daß alle Leitflächen die gleiche Höhe und/oder Breite besitzen. Vielmehr ist es mög­ lich, die einzelnen Parameter in Abhängigkeit von den jeweils gegebenen Anforderungen gezielt zu variieren, um einen gleichmäßigen Fluß der Kunststoffmasse bei der Herstellung eines Kunststoff-Gehäuses zu erreichen, und so den Einschluß von Luft im Gehäuse zu verhindern.

Gegenstand der Erfindung sind neben den beschriebenen An­ schlußrahmen auch Halbleiter-Module, die den erfindungsgemä­ ßen Anschlußrahmen und einen mit diesem verbundenen Halblei­ ter-Chip umfassen, sowie die mit Kunststoffmasse umhüllten Halbleiter-Module und hier insbesondere solche vom Typ TSOP-II.

Claims (18)

1. Anschlußrahmen (1) zur Verbindung mit einem Halbleiter­ chip (2), insbesondere metallischer Anschlußrahmen, mit einer Vielzahl von Anschlußfingern (3), dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens zwei erhabene Leitflächen (6) aufweist.

2. Anschlußrahmen gemäß Anspruch 1 mit ersten sich gegenüber­ liegenden Seiten (4, 4′) und zweiten sich gegenüberliegenden Seiten (5, 5′), dadurch gekennzeichnet, daß in einem an wenigstens eine der ersten Seiten (4, 4′) an­ grenzenden Bereich des Anschlußrahmens (1) wenigstens zwei Leitflächen (6) vorgesehen sind, die im wesentlichen parallel zu den zweiten Seiten (5, 5′) verlaufen.

3. Anschlußrahmen gemäß Anspruch 1 mit ersten sich gegenüber­ liegenden Seiten (4, 4′) und zweiten sich gegenüberliegenden Seiten (5, 5′), dadurch gekennzeichnet, daß in einem an wenigstens eine der ersten Seiten (4, 4′) an­ grenzenden Bereich des Anschlußrahmens (1) wenigstens zwei Leitflächen (6) vorgesehen sind, die sich von einem inneren Bereich des Anschlußrahmens (1) in Richtung auf die zweiten Seiten (5, 5′) erstrecken.

4. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Leitflächen (6) in den Bereichen hinter bei­ den ersten Seiten (4, 4′) angeordnet sind.

5. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Leitflächen (6) im wesentlichen der Höhe ei­ nes auf den Anschlußrahmen (1) montierten Halbleiter-Chips (2) entspricht.

6. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitflächen (6) im Bereich hinter derjenigen Seite (4, 4′) vorgesehen sind, die als Injektionsseite für die Zu­ fuhr von Kunststoffmasse beim Herstellen eines Kunststoff-Gehäuses vorgesehen ist.

7. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitflächen (6) im Bereich hinter derjenigen Seite (4, 4′) vorgesehen sind, die der Injektionsseite für die Zu­ fuhr von Kunststoffmasse beim Herstellen eines Kunststoff-Gehäuses gegenüberliegt.

8. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (6) sich so weit ins Innere des Anschluß­ rahmens (1) erstrecken, daß ein Mittelbereich zwischen den zweiten Seiten (5, 5′) frei bleibt.

9. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (6) bezüglich einer Mittelachse zwischen den zweiten Seiten (5, 5′) symmetrisch verlaufen.

10. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (6) als Falze im Anschlußrahmen (1) aus­ gebildet sind.

11. Anschlußrahmen gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Falze durch Umfalzen von am Anschlußrahmen angeordne­ ten Laschen (7) gebildet sind.

12. Anschlußrahmen gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7) an den äußeren Anschlußfingern (3′) ange­ ordnet sind.

13. Anschlußrahmen gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (7), insbesondere im Bereich der Falzkante, wenigstens eine Aussparung (8) aufweisen.

14. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, worin die Laschen (7) nicht umgefalzt sind.

15. Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er für die LOC-Montagetechnik und insbesondere zur Her­ stellung eines DRAM-Bausteins ausgestaltet ist.

16. Halbleiter-Modul, insbesondere DRAM-Baustein, welcher ei­ nen Halbleiter-Chip (2) und einen Anschlußrahmen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt.

17. Mit Kunststoff umhüllter Halbleiter-Modul gemäß An­ spruch 16.

18. Halbleiter-Modul gemäß Anspruch 17, mit einem Gehäuse vom Typ TSOP-II.