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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Leiterrahmen für integrierte Schaltungen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein
Leiterrahmen für
integrierte Schaltungen ist beispielsweise aus der
EP 0 621 633 A2 bekannt. Leiterrahmen
dieser Art weisen eine Vielzahl von über später zu entfernende Stege miteinander
verbundene Leiterbahnen und ein zentral im metallischen Leiterrahmen
angeordnetes Trägerelement zum
Befestigen eines Halbleiterchips auf. Der Halbleiterchip wird über Bonddrähte an die
dem Träger benachbarten
inneren Enden der Leiterbahnen angeschlossen. Die äußeren Enden
der Leiterbahnen bilden die Anschlußelemente zum Verbinden des
Halbleiterbauelementes mit anderen elektrischen Komponenten. Die
erwähnten
inneren Anschlüsse
werden durch Bonden und die äußeren Anschlüsse im allgemeinen
durch Löten
hergestellt. Der Leiterrahmen besteht bevorzugt aus einem gut wärmeleitenden Metall
oder aus Metall-Legierungen, wie z. B. Kupfer oder Kupfer-Legierungen
und einer Edelmetallplattierung, die entweder selektiv nur den Träger und
die für die
Anschlüsse
vorgesehenen Bereiche des Leiterrahmens oder den Leiterrahmen vollständig bedeckt.
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Häufig ist
das Trägerelement,
auf das später der
Halbleiterchip aufgesetzt wird, eine rechteckförmige massive Platte, die von
ihrer Grundfläche
her etwa der Größe des Halbleiterchips
entspricht oder sogar etwas größer als
diese gewählt
wird. Hierdurch wird eine einfache Montage des Halbleiterchips auf dem
Trägerelement
gewährleistet.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß integrierte Schaltungen,
d.h. in einem Kunststoffgehäuse
befindliche Halbleiterchips, die auf solche Leiterrahmen aufgebracht
sind, äußerst empfindlich
in Bezug auf einen Gehäusebruch bzw.
Gehäusespannungen
und Durchbiegungen des Gehäuses
sind. Der Grund hierfür
liegt in der bei Feuchtigkeitsabsorption des IC-Gehäuses zwischen dem
metalli schen Trägerelement
des Leiterrahmens und der Kunststoffkomponente des Gehäuses zu
beobachtenden Delamination. Darüber
hinaus kann auch die zwischen dem Trägerelement und dem Halbleiterchip
aufgebrachte Klebschicht eine solche Delamination herbeiführen und
thermische Spannungen innerhalb des Kunststoffgehäuses des
integrierten Schaltkreises führen
und den Bruch des Gehäuses
hervorrufen, was ebenfalls zum Bruch des Gehäuses führen kann. Ein Bruch des Gehäuses kann des
weiteren durch thermische Belastung während des Montageprozesses
auftreten.
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Zur
Lösung
dieses Problems sind mittlerweile Versuche angestellt worden, geeignete
Gehäusematerialien,
d. h. solche mit möglichst
geringen minimalen differentiellen Temperaturunterschieden zum Leiterrahmen
und solche mit geringer Spannungsneigung zu verwenden. Um die durch
die Kupferoxidation bedingte Delamination, wie sie bei der Verwendung
von Leiterrahmen aus Kupfer oder Kupfer-legierungen beobachtet wird,
zu vermeiden, ist versucht worden, das erwähnte Bonden bei niedriger Temperatur
und bei absolut sauberer Umgebung durchzuführen sowie eine chemische Vorbehandlung des
Leiterrahmens vorzusehen, um eine starke Oxidation am Auftreten
zu hindern.
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Ferner
ist es aus der gattungsbildenden
US 5,378,565 bekannt,
ein Trägerelement
vorzusehen, welches Öffnungen
und/oder Aussparungen aufweist, welche von dem aufzusetzenden Halbleiterchip überdeckt
werden.
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Weitere
Veröffentlichungen,
die sich mit dieser Thematik befassen, sind die
US 5,021,865 , die
US 5,021,864 , und die JP 04-022 162
A.
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Ferner
sei in diesem Zusammenhang auch noch die
US 5,389,577 erwähnt. Aus dieser Druckschrift
ist ein Leiterrahmen für
eine integrierte Schaltung mit einem Trägerelement bekannt, welches
vom aufsitzenden Halbleiterchip überlappt
wird. Das beschriebene Trägerelement
ist jedoch nicht einstückig aus gebildet,
sondern besteht aus zwei Hälften,
die als Stromführungsbahnen
dienen. Der beschriebene Leiterrahmen mit dem zweigeteilten Trägerelement soll
die sonst übliche
Anbindung von Bonddrähten zur
Stromversorgung des Halbleiterchips vermeiden. Die Vermeidung eines
Bruchs des Gehäuses
des integrierten Schaltkreises, der innerhalb dieses Gehäuses sitzt,
ist in der
US 5,389,577 jedoch
nicht angesprochen.
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Die
bisherigen Ansätze
zur Lösung
der vorstehend erwähnten
Probleme sind bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen
teilweise sehr aufwendig und darüber
hinaus nicht voll zufriedenstellend.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Leiterrahmen für
integrierte Schaltungen anzugeben, welcher im montierten Zustand
mit Halbleiterchip und Gehäuse
einen Bruch des Gehäuses
weitgehend ausschließt.
Diese Aufgabe soll in einfacher Weise gelöst werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
mit dem Patentanspruch 1 beanspruchten Leiterrahmen gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Leiterrahmen
zeichnet sich dadurch aus, daß das
Trägerelement
vier im Quadrat nebeneinanderliegende viereckige Elemente mit innenliegenden Öffnungen
aufweist, wobei die viereckigen Elemente ausschließlich im
Zentrum des Trägerelements
aneinander einstückig
angebunden sind.
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Die
Grundidee der vorliegenden Erfindung liegt darin, die gesamte metallische
Fläche
des einstückigen
Trägerelementes
auf das Minimale zu reduzieren, aber gleichzeitig die mit dem Halbleiterchip in
Kontakt kommenden Teile des Trägerelementes über einen
möglichst
großen
Bereich zu verteilen. Dadurch wird die eingangs erwähnte Problematik
der zu beobachtenden Delamination zwischen metallischen Trägerelement
und Kunst stoffgehäuse
bzw. zwischen metallischen Trägerelement
und Klebschicht des Halbleiterchips stark vermindert.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegegnstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Leiterrahmen mit sternförmigem Trägerelement
und
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2 einen
Leiterrahmen für
eine integrierte Schaltung mit einem rechteckförmigen Trägerelement, das mit mehreren Öffnungen
und Aussparungen versehen ist.
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In
den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben,
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
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In 1 ist
ein erster Leiterrahmen 1 für eine integrierte Schaltung
dargestellt. Der Leiterrahmen 1 besteht aus einem metallischen
Grundkörper.
Dieser Grundkörper
kann beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung bestehen.
Der Leiterrahmen 1 weist ein mittig angeordnetes einstückiges Trägerelement 2 zur
Aufnahme eines Halbleiterchips auf. Die Außenkontur des Halbleiterchips
ist in 1 strichliert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 3 gezeichnet.
Der Halbleiterchip 3 kann beispielsweise mittels einer
geeigneten Klebeschicht auf das Trägerelement 2 aufgeklebt
sein. Das im einzelnen noch zu erläuternde Trägerelement 2 ist ringförmig von
einer Vielzahl von Leiterbahnen 6 umgeben. Im Ausführungsbeispiel
von 1 sind insgesamt 144 solcher Leiterbahnen 6 vorgesehen.
Diese Leiterbahnen 6 sind über später entfernbare Stege 5,
die im Ausführungsbeispiel
von 1 lediglich ausschnittsweise in der linken oberen
Ecke des Leiterrahmens 1 dargestellt sind, miteinander
verbunden.
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Das
Trägerelement 2 ist
bei dem in 1 dargestellten Leiterrahmen 1 im
Gegensatz zu den bisher bekannten Trägerelementen nicht als rechteckförmige massive
Platte ausgebildet, sondern spinnenförmig bzw. sternförmig mit
einer zentralen Öffnung 8.
Die mittige kreisrunde Öffnung 8 kann
beispielsweise einen Durchmesser von 4 mm aufweisen. Von dieser
mittigen Öffnung 8 erstrecken
sich entlang der beiden Diagonalen D des Leiterrahmens 1 jeweils
Strahlenkörper 2a in
entgegenge setzte Richtung. Diese Strahlenkörper 2a verjüngen sich
mit zunehmendem Abstand von der Öffnung 8.
Am distalen Ende, das etwa im Bereich des Beginnes der Leiterbahnen 6 liegt,
schließt
sich jeweils ein Steg 2b an, über den das Trägerelement 2 an
den Leiterrahmen 1 angebunden ist.
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Das
sternförmige
Trägerelement 2 mit
seinen vier im Winkel von jeweils 90 Grad zueinander beabstandeten
Strahlenkörpern 2a weist
an seiner oberen und unteren sowie linken und rechten Seite jeweils
eine hyperbelartige Außenkontur
auf. Die vom Metall ausgefüllte
Fläche
des Trägerelementes 2 ist
im Vergleich zu den herkömmlichen
Trägerelementen
erheblich reduziert, so daß die
Problematik der Oxidation des metallischen Trägerelementes sowie die Kontaktfläche des
Trägerelementes 2 mit dem
Kunststoffmaterial des Gehäuses
der integrierten Schaltung bzw. der Klebeschicht des aufsitzenden
Halbleiterchips vermindert und damit die Gefahr einer Delamination
erheblich reduziert ist.
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Die
in 1 dargestellten Stege 2b liegen jeweils
in Verlängerung
der Enden der Strahlenkörper 2a des
Trägerelementes 2 und
damit auf den Diagonalen D. Die Stege 2b sind mit einer
Vielzahl von Öffnungen 10 versehen,
die es erlauben, daß beim
Umspritzvorgang des bereits mit einem Halbleiterchip versehenen
Leiterrahmens mit Kunststoffmaterial ein guter Durchsatz bzw. ein
gutes Durchdringen des Kunststoffmateriales durch den Leiterrahmen 1 gewährleistet
ist. Im Ausführungsbeispiel
von 1 sind die Stege 2b auf der Diagonalen
D liegend mit vier kreisrunden Öffnungen 10,
sowie jeweils links und rechts von der Diagonalen D beabstandeten Längsöffnungen
versehen. Zusätzlich
verfügt
der Steg 2b über
drei weitere Öffnungen
auf der dem jeweiligen Strahlenkörper 2a zugewandten
Seite. Wie aus 1 ersichtlich, ist das Trägerelement 2 sowohl mit
einer mittigen kreisrunden Öffnung 8 als
auch mit vier randseitigen Aussparungen 9 versehen, die
die erfingungsgemäße Reduzierung
des Trägerelementes 2 auf
ein sternförmiges
Gebilde erlauben.
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Obwohl
der in 1 dargestellte Leiterrahmen 1 eine rechteckförmige Außenkontur
aufweist, könnte
der Leiterrahmen 1 auch beliebig anders gestaltet werden.
Wesentlich ist lediglich die Ausgestaltung des Trägerelementes 2 mit
den randseitigen Stegen 2b. Das in 1 dargestellte
Trägerelement 2 ist
sowohl zur vertikalen Achse A als auch horizontalen Achse B symmetrisch.
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In 2 ist
ein Leiterrahmen 1 nach der Erfindung dargestellt. Die
bereits bekannten Bezugszeichen werden für gleiche Teile weiterverwendet. Das
Trägerelement 2 ist
im vorliegenden Beispiel ein spinnenartiges Element, das vier quadratische
Rahmen 2c aufweist, die im Zentrum des Leiterrahmens 1 einstückig aneinandergebunden
sind. Die vier im Quadrat nebeneinanderliegenden Rahmen 2c sind ausschließlich im
Zentrum des Leiterrahmens durch ein metallisches, viereckförmiges Element 2d einstückig aneinandergebunden.
Im übrigen
liegt jeder Rahmen 2c neben einem benachbarten Rahmen 2c beabstandet.
Die schlitzförmigen
Aussparungen zwischen zwei Rahmen 2c sind mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet.
Die vier Ecken des aus den vier Rahmen 2c gebildeten Trägerelementes 2c liegen
auf den Diagonalen D und sind dort über auf den jeweiligen Diagonalen
D verlaufenden Bügel 2e an
die aus 1 bekannten Stege 2b angebunden.
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Jeder
der vier Rahmen 2c des Trägerelementes 2 weist
eine mittige, weitgehend quadratische Öffnung 8 auf. Diese Öffnung 8 weist
an den zur Mitte des Leiterrahmens 1 zeigenden Ecken eine Schräge auf.
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Obwohl
in der 2 lediglich ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leiterrahmens 1 dargestellt
wurde, bieten sich weitere Möglichkeiten
an, das Trägerelement 2 im
Vergleich zur Grundfläche
eines auf das Trägerelement 2 aufzubringenden
Halbleiterchips zu reduzieren.
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Das
Konzept der Erfindung, die effektive Grundfläche des Trägerelementes 2 auf
ein Minimum zu reduzieren, ermöglicht
es, Spannungen innerhalb des Gehäuses
einer integrierten Schaltungsanordnung zu minimieren, da die thermische
Fehlanpassung zwischen Leiterrahmen und Gehäuse weitgehend ausgeschlossen
wird. Darüber
hinaus wird durch die kleine wirksame Fläche des Trägerelementes 2 eine
mögliche
Oxidation, insbesondere bei Leiterrahmen aus Kupfer oder Kupfer-Legierungen,
auf einen begrenzten Bereich reduziert, so daß das Problem der Delamination
ebenfalls vermindert wird.
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- 1
- Leiterrahmen
- 2
- Trägerelement
- 2a
- Strahlenkörper
- 2b
- Steg
- 2c
- Rahmen
- 2d
- Element
- 2e
- Bügel
- 3
- Halbleiterchip
- 5
- Steg
- 8
- Öffnung
- 9
- Aussparung
- 10
- Öffnung
- A
- Achse
- B
- Achse
- D
- Diagonale