DE19623134A1 - Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterrahmenbaugruppe mit zwei verschweißten Rahmen zur Verwendung in einem Halbleiterbau­ element mit einer sogenannten LOC-Struktur (LOC = Leiter­ auf-Chip) wobei die Leiter über den Halbleiterchip verlau­ fen.

Eine herkömmliche Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiter­ bauelement der LOC-Struktur umfaßt einen Chipkontaktstellen­ rahmen, der eine Chipkontaktstelle hat, und einen Leiterrah­ men, der Leiter hat, und die Rahmen sind durch Widerstands­ schweißen miteinander verschweißt, wie in der JP-OS 5-343445 beschrieben ist. In Fig. 10a, die ein Beispiel dieser Struk­ tur zeigt, bezeichnet 1 einen Leiterrahmen, 2 sind Leiter, 3 ist ein Halbleiterchip, 4 ist ein Bondmittel, wie etwa Lot, 5a und 5b bezeichnen ein Paar Elektroden, und 10 ist ein Chipkontaktstellenrahmen. Widerstandsschweißen ist ein wohl­ bekanntes Verfahren, bei dem die Schweißzonen unter Druck zwischen zwei Elektroden 5a und 5b gehalten werden und ein elektrischer Strom durch sie geleitet wird, so daß die Schweißzonen der Rahmen 1 und 10 durch die Joulesche Wärme schmelzen und miteinander verschweißt werden. Dieses Schweißverfahren ist insofern vorteilhaft, als zwei Rahmen mittels einer einfachen Vorrichtung rasch miteinander ver­ bunden werden können.

Die JP-OS 5-190720 zeigt ein Verfahren zum Verbinden von zwei Rahmen zu einer Rahmenbaugruppe durch Anwendung eines Energiestrahls, wie etwa eines Laserstrahls. Bei diesem Ver­ fahren ist kein großer Druck notwendig, so daß eine Formän­ derung der Rahmenbaugruppe infolge von Druck nicht auftritt.

Da die Rahmen 1 und/oder 10, die unter Druck zusammengehal­ ten werden, beim Widerstandsschweißen von einem elektrischen Strom zum Schmelzen gebracht werden, treten einige Probleme auf. Die geschweißte Rahmenbaugruppe ist in Fig. 10b ge­ zeigt, wobei 6 geschmolzene Abfallteilchen bezeichnet, die von dem geschmolzenen Bereich des Rahmens abspritzen, und 1b und 10b bezeichnen Verbindungsbereiche.

Erstens kann der Rahmen 1 oder 10 während des Schweißvor­ gangs verformt oder verzogen werden. Wenn also der Leiter­ rahmen 1 und der Chipkontaktstellenrahmen 10 während des Schweißens um einige µm in paralleler Richtung relativ zu­ einander verlagert werden, wird die Rahmenbaugruppe zu einer konvexen oder konkaven Gestalt in der Größenordnung von 100 µm verformt. Speziell nach Beendigung der gesamten Schweißvorgänge weist die Rahmenbaugruppe insgesamt infolge von akkumulierten Formänderungen und Verwindungen eine starke Verformung auf. Wenn solche Verformungen in der Rah­ menbaugruppe erzeugt werden, kann der nächste Drahtbondvor­ gang infolge der Lageänderung der Leiter und ungenügender Erwärmung beim Chipkontaktstellenbonden nicht richtig erfol­ gen, was zu einer schlechten Ausbeute beim Drahtbonden führt.

Zweitens werden die Abfallteilchen 6 aufgrund der plötzli­ chen Änderung der Wärmeerzeugung während des Schweißens ver­ spritzt. Diese Abfallteilchen 6 bewegen sich mit hoher Ge­ schwindigkeit zwischen den Rahmen und spritzen bzw. fliegen in geschmolzenem Zustand nach außen. Wenn sich diese Hoch­ temperatur-Abfallteilchen 6 auf dem Halbleiterchip 3 abset­ zen, wird der organische Überzug auf dem Halbleiterchip 3 zum Schmelzen gebracht, und die Schaltung wird kurzgeschlos­ sen, so daß die Ausbeute bei der Halbleiterbauelement-Ferti­ gung vermindert wird. Wenn diese Abfallteilchen 6 ferner an der Elektrode auf dem Halbleiterchip 3 haften, was zwar nicht häufig der Fall ist, kann der Drahtbondvorgang nicht zufriedenstellend ausgeführt werden.

Drittens zeigt Fig. 11 den Fluß eines elektrischen Neben­ schluß-Stroms 7 während des Schweißens, eine Schweißzone 10b, eine erste Schweißzone 10b1 und eine zweite Schweißzone 10b2. Wenn die erste Schweißzone 10b1 zu verschweißen ist, fließt der elektrische Strom in der Größenordnung von 500A, da der Leiterrahmen 1 und der Chipkontaktstellenrahmen 10 noch nicht elektrisch miteinander verbunden sind, zwischen den Elektroden 5a und 5b, die in Fig. 10 zu sehen sind, und der Nebenschluß-Strom ist gleich oder kleiner als 1A. Wenn jedoch die zweite Schweißzone 10b2 zu bonden ist, fließt der elektrische Strom, da die zu verschweißenden Rahmen durch die erste Schweißzone 10b1 elektrisch miteinander verbunden sind, ohne weiteres durch den Rahmen, und - wie in Fig. 11 mit dem Pfeil 7 gezeigt ist - ein Teil des während des Schweißens durch den Rahmen fließenden Stroms wird im Nebenschluß in die Chipkontaktstelle (nicht gezeigt) durch die Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1, 10f1′ geleitet und fließt außerdem in den Leiterrahmen 1 durch die Chipkontakt­ stellen-Trägerstifte 10f2 und 10f2′ und durch die erste Schweißzone 10b1. Dieser Strom ist in der Größenordnung von 10A, was ausreichen kann, um den Halbleiterchip zu zerstö­ ren.

Beim Laserschweißverfahren dagegen tritt zwar das Problem der Zerstörung des Chips durch den Nebenschluß-Strom nicht auf, weil der elektrische Strom nicht als Energiequelle ge­ nutzt wird, aber andere Probleme können nicht gelöst werden, und ein großer Nachteil ist, daß beim Laserschweißen eine größere Menge herumfliegender geschmolzener Abfallteilchen erzeugt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Leiterrahmenbau­ gruppe anzugeben, bei der ein Leiterrahmen und ein Chipkon­ taktstellenrahmen miteinander verschweißt sind und bei der die vorgenannten Probleme der herkömmlichen Leiterrahmenbau­ gruppe nicht auftreten.

Ein Vorteil der Erfindung ist dabei die Bereitstellung einer verschweißten Leiterrahmenbaugruppe, bei der keine Formände­ rung der Leiterrahmenbaugruppe auftritt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Bereit­ stellung einer verschweißten Leiterrahmenbaugruppe, bei der weder eine Formänderung der Leiterrahmenbaugruppe auftritt noch beim Schweißen anfallende Abfallteilchen auf den Halb­ leiterchip verspritzt werden.

Noch ein Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verschweißten Leiterrahmenbaugruppe, bei der weder eine Formänderung der Leiterrahmenbaugruppe auftritt noch beim Schweißen anfallender Schmelzschutt bzw. Abfallteilchen auf den Halbleiterchip verspritzt werden noch Strom in die Chipkontaktstelle fließt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung einer verschweißten Leiterrahmenbaugruppe, die eine hohe Fertigungsausbeute ermöglicht und zuverlässig ist.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung eine Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement vor, die gekennzeichnet ist durch einen Leiterrahmen mit einem Lei­ terrahmen-Hauptkörper, wenigstens einem von dem Hauptkörper ausgehenden Leiter und einer an dem Leiterrahmen angeordne­ ten ersten Schweißzone; und durch einen Chipkontaktstellen­ rahmen mit einem Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper, we­ nigstens einer Chipkontaktstelle, die an dem Chipkontakt­ stellenrahmen-Hauptkörper gehaltert ist und an der ein Halb­ leiterbauelement anzubringen ist, und einer zweiten Schweiß­ zone, die an dem Chipkontaktstellenrahmen-Hauptkörper ange­ ordnet und mit der zweiten Schweißzone des Leiterrahmen-Hauptkörpers schweißkontaktiert ist; wobei wenigstens eine von der ersten und der zweiten Schweißzone eine mit der an­ deren Schweißzone verschweißte Schweißkontaktstelle und eine Stützbrücke aufweist, die zwischen der Schweißkontaktstelle und dem Rahmenhauptkörper eine Verbindung bildet, um die Schweißkontaktstelle an dem Rahmenhauptkörper abzustützen, wobei die Stützbrücke ein Unterdrückungsmittel aufweist, um die Übertragung von wenigstens einer Komponente von mechani­ scher Kraft, Wärme und elektrischem Strom durch sie zwischen der Schweißkontaktstelle und dem Rahmenhauptkörper zu unter­ drücken.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung umfaßt eine in dem Rahmenhauptkörper um die Schweißkontaktstelle herum vor­ gesehene schlitzförmige Öffnung, die die Schweißkontakt­ stelle im wesentlichen umgibt, wobei der Rahmenhauptkörper einen nach innen weisenden Rand in einer der Schweißkontakt­ stelle mit Abstand gegenüberstehenden Relation hat. Dabei ist die Stützbrücke zwischen der Schweißkontaktstelle und dem innenseitigen Rand des Rahmenhauptkörpers verbindend vorgesehen, um die Schweißkontaktstelle an dem Rahmenhaupt­ körper abzustützen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Unterdrückungsmittel der Stützbrücke eine Breitendimen­ sion der Stützbrücke ist, die der Übertragung von wenigstens einer Komponente von mechanischer Kraft, Wärme und elektri­ schem Strom durch sie Widerstand entgegensetzt. Dabei hat die Stützbrücke eine Abbiegung, um eine Formänderung der Schweißzone zu absorbieren. Ferner umfaßt die wenigstens eine der Schweißzonen ein Rahmenelement, das den nach innen weisenden Rand hat, der eine äußere Begrenzung der die Schweißkontaktstelle umgebenden schlitzförmigen Öffnung de­ finiert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Stützbrücke relativ zu der Schweißkontaktstelle auf ei­ ner Seite positioniert ist, die der Chipkontaktstelle, auf der das Halbleiterbauelement anzubringen ist, fern liegt. Der Leiterrahmen-Hauptkörper weist dabei ein Leiterrahmen­ element auf, das die Leiter haltert und zwischen den Schweißzonen angeordnet ist und eine größere Steifigkeit hat als ein dem Leiterrahmenelement entsprechendes Rahmenelement des Chipkontaktstellenrahmens. Dabei hat das Rahmenelement des Chipkontaktstellenrahmens, das dem Leiterrahmenelement entspricht, einen ausdehnungs- und kontraktionsfähigen Deh­ nungsabschnitt, um die Formänderung zu absorbieren.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Leiterrahmen-Hauptkörper ein Leiterrahmenelement auf, das die Leiter abstützt, und die Stützbrücke ist von dem die Leiter tragenden Leiterrahmenelement getrennt ausgebildet. Ein Sperrelement ist so angeordnet, daß es eine Ebene kreuzt, die wenigstens eine Schweißzwischenfläche um die Schweißzonen herum und eine Oberfläche des Halbleiterchips enthält; das Sperrelement weist dabei einen in der Flugrich­ tung von Schmelzschutt liegenden abgebogenen Bereich des Schweißzonenrahmens auf; der abgebogene Bereich des Schweiß­ zonenrahmens bildet einen Spielraum zwischen dem Leiterrah­ men und dem Chipkontaktstellenrahmen, und das Sperrelement ist an einem Austrittsende dieses Spielraums in Bewegungs­ richtung des Schmelzschutts positioniert.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Schweißzone ungefähr an dem Mittelpunkt zwischen den entge­ gengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften liegt und eine andere Schweißzone ungefähr an dem Mittelpunkt zwischen den entgegengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften liegt, und daß die Impedanzen zwischen der Schweißzone und dem Paar von Chipkontaktstellen-Trägerstiften, die mit der Chipkon­ taktstelle zwischen sich an den entgegengesetzten Seiten liegen, einander im wesentlichen gleich gemacht sind, so daß die elektrischen Potentiale an jedem der Chipkontaktstellen-Trägerstifte einander gleich sind.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lei­ terrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Perspektivansicht der Schweißzo­ nen des Leiterrahmens und des Chipkontaktstellen­ rahmens von Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht der Schweißzone während des Schweißens der Leiterrahmenbaugruppe gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Teildraufsicht auf die Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine Teildraufsicht auf die Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht, die die Relation zwischen dem Leiterrahmen und dem Chipkontaktstellenrahmen der Leiterrahmenbaugruppe einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung erläutert;

Fig. 7 eine Teildraufsicht auf noch eine andere Ausfüh­ rungsform der Leiterrahmenbaugruppe für ein Halb­ leiterbauelement gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen Teilschnitt der Schweißzone der Leiterrah­ menbaugruppe der Erfindung für ein Halbleiterbau­ element;

Fig. 9 eine Teildraufsicht auf den Chipkontaktstellenrah­ men der Leiterrahmenbaugruppe einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 10a einen Teilschnitt, der den Zustand zeigt, in dem der Leiterrahmen und der Chipkontaktstellenrahmen einer herkömmlichen Leiterrahmenbaugruppe zwischen den Schweißelektroden vor dem Schweißen zusammen­ gehalten werden;

Fig. 10b einen Teilschnitt, der den Zustand zeigt, in dem der Leiterrahmen und der Chipkontaktstellenrahmen der herkömmlichen Leiterrahmenbaugruppe von den Schweißelektroden unter Druck miteinander ver­ schweißt werden; und

Fig. 11 eine Teildraufsicht auf eine herkömmliche Leiter­ rahmenbaugruppe, wobei elektrische Ströme mit Pfeilen bezeichnet sind.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen der Leiterrahmen­ baugruppe für ein Halbleiterbauelement. Dabei ist 1 ein Lei­ terrahmen aus einer Fe-Ni-Legierung, 1a ist ein Rahmenhaupt­ körper, 1b ist eine Schweißzone, 2 bezeichnet eine Vielzahl Leitungen, 10 ist ein Chipkontaktstellenrahmen aus einer Fe-Ni-Legierung, 10a ist ein Rahmenhauptkörper, und 10b ist eine Schweißzone. In Fig. 2, in der die Schweißzonen 1b und 10b des Leiterrahmens 1 und des Chipkontaktstellenrahmens 10 inselförmige Ausbildung haben, bezeichnet 1c einen Schweiß­ zonen-Rahmenbereich, der die inselförmige Schweißzone 1b um­ gibt, 1d sind Stützbereiche oder Stützbrücken, die die Schweißzone 1b und den Schweißzonen-Rahmenbereich 1c mitein­ ander verbinden, 10c ist ein Schweißzonen-Rahmenbereich, der die inselförmige Schweißzone 10b umgibt, und 10d sind Stütz­ bereiche oder Stützbrücken, die die Schweißzone 10b und den Schweißzonen-Rahmenbereich 10c miteinander verbinden.

Fig. 3 zeigt den Zustand, in dem das Widerstandsschweißver­ fahren in bezug auf die Leiterrahmenbaugruppe der Fig. 1 und 2 durchgeführt wird. Dabei ist 3 ein Halbleiterchip, 4 ist ein Kontaktierungsmittel, wie etwa Lot zum Kontaktieren bzw. Bonden des Halbleiterchips 3 mit dem Chipkontaktstellenrah­ men 10, 5a und 5b sind ein Paar Schweißelektroden, und 6 be­ zeichnet geschmolzene Abfallteilchen bzw. Schmelzschutt, der an der Schweißstelle erzeugt wird. Wenn den Schweißzonen 1b und 10b des Leiterrahmens 1 und des Chipkontaktstellenrah­ mens 10, die unter Druck zwischen den Elektroden 5a und 5b zusammengehalten werden, ein elektrischer Strom zugeführt wird, werden die Schweißzonen 1b und 10b aufgeheizt, und das Schmelzen beginnt an der Berührungsgrenzfläche. Zu diesem Zeitpunkt wird durch die erzeugte Wärme ebenso wie bei der herkömmlichen Technik eine Verformung erzeugt. Bei der vor­ liegenden Leiterrahmenbaugruppe sind jedoch die Schweißzonen der inselförmigen Kontaktstelle von vier schmalen Stützbrücken 1d oder 10d abgestützt bzw. dadurch verbunden, so daß die erzeugte Verformung nur auf die Insel beschränkt ist, ohne auf den Rahmenhauptkörper übertragen zu werden, so daß der Rahmen 1 oder 10 mit Sicherheit seine präzisen Gesamtdi­ mensionen beibehält.

Da ferner die Schweißzonen 1b und 10b inselförmig und im we­ sentlichen von Öffnungen bzw. Schlitzen umgeben sind bzw. der Schweißzonenrahmen 1c oder 10c einen Innenrand hat, der den inselförmigen Schweißzonen 1b oder 10b zugewandt ist, trifft der Schmelzschutt 6 auf den Innenrand des Rahmens 1c oder 10c, der der Schweißzone 1b oder 10b zugewandt ist, so daß der Schmelzschutt 6 entweder seine Flugrichtung ändert oder an dem Innenrand haftet. Der größte Teil des Schmelz­ schutts 6 wird also daran gehindert, auf den Halbleiterchip 3 zu fliegen, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß Schmelz­ schutt 6 an dem Halbleiterbauelement haftet und es zerstört, deutlich verringert wird.

Um den Schmelzschutt 6 effektiv zu veranlassen, auf den In­ nenrand des Schweißzonenrahmens 1c oder 10c aufzutreffen und dadurch entweder seine Flugrichtung zu ändern oder an dem Innenrand zu haften, sollte die Längendimension des Raums, der durch die inselförmige Schweißzone 1b oder 10b und den Schweißzonenrahmen 1c oder 10c gebildet ist, bevorzugt ge­ eignet bemessen sein. Wenn nämlich die Längendimension des Raums zu groß ist, trifft der fliegende Schmelzschutt 6 nicht auf den Innenrand und fliegt unmittelbar auf den Halb­ leiterchip 3. Experimente, die von den Erfindern durchge­ führt wurden, haben gezeigt, daß die Längendimension des Raums zwischen dem Außenrand der inselförmigen Schweißzone 1b oder 10b für den Leiterrahmen einer Dicke von 0,125 mm bis 0,15 mm bevorzugt kleiner als ca. 1 mm sein sollte. Wenn die Längendimension gleich oder größer als 2 mm ist, geht die Wirksamkeit des der Schweißzone zugewandten Innenrands verloren.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform. Dabei hat die Stützbrücke 1d in Draufsicht eine im wesentlichen S-förmige Konfiguration, um so die während des Schweißvorgangs er­ zeugte Verformung leicht aufzunehmen, und zwar auch dann, wenn die Längendimension des Raums, der zwischen der Schweißzone 1b und dem Schweißzonenrahmen 1c gebildet ist, kurz und nicht ausreichend ist, um der Stützbrücke eine Länge zu geben, die die Verformung der Schweißzone aufnehmen kann.

Während dabei die Stützbrücken, die eine Verformungs-Absorp­ tionsfunktion haben, bevorzugt dünn und lang sind, so daß sie leicht biegbar sind, sollte die Längendimension des Raums, der durch die inselförmige Schweißzone 1b oder 10b und den Schweißzonenrahmen 1c oder 10c gebildet ist, bevor­ zugt so festgelegt sein, daß sie eine geeignete Länge hat, so daß der herumfliegende Schmelzschutt 6 mit Sicherheit auf den Innenrand des Schweißzonenrahmens 1c oder 10c trifft und dadurch entweder seine Flugrichtung ändert oder an dem In­ nenrand haftet. Wenn also die Längendimension der Stützbrücken einfach ausreichend lang gemacht wird, um die angespro­ chene erforderliche Biegsamkeit der Stützbrücken zu ergeben, wird der Raum, der verhindern soll, daß der herumfliegende Schmelzschutt 6 auf den Halbleiterchip 3 fliegt, unzurei­ chend. Bei dieser Ausführungsform sind daher die Stützbrücken mit 5-Gestalt geformt, wie Fig. 4 zeigt, so daß die Di­ mension des Raums zwischen der Schweißzone 1b und dem Schweißzonenrahmen 1c in der richtigen Größe gehalten werden kann; dadurch wird es möglich, daß der Schmelzschutt 6 auf­ trifft oder anhaftet, und es ermöglicht gleichzeitig die Er­ zielung einer wirksamen Länge der Stützbrücken, um die Ver­ formung wirkungsvoll zu absorbieren.

Die Stützbrücken der vorstehenden Ausführungsform sind S-förmig ausgebildet, aber andere geeignete gewundene oder gekröpfte Elemente mit wenigstens einem abgebogenen Bereich zur Aufnahme der Formänderung können ebenso verwendet wer­ den. Ein Beispiel dafür ist eine Z-Gestalt. Dabei kann we­ nigstens ein Bereich der Stützbrücke 1d mit einem Winkel re­ lativ zu der Geraden, die zu dem Schweißzonenrahmen senk­ recht ist, ausgebildet sein. Ferner sind die S- oder Z-för­ migen Stützbrücken 1d in der Schweißzone 1b des Leiterrah­ mens 1 vorgesehen, aber die Stützbrücken 10d der Schweißzone 10b des Chipkontaktstellenrahmens können ebenfalls S- oder Z-förmig gemacht sein.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die Schweißzone 1b mit einer breiten Stützbrücke 1d bzw. einem Stützelement an einer Seite der Schweißzone 1b entgegenge­ setzt zu dem Halbleiterchip 3 versehen ist, um zu verhin­ dern, daß herumfliegender Schmelzschutt 6 auf den der Schweißzone zugewandten Innenrand trifft und davon abprallt und auf den Halbleiterchip 3 fliegt.

Bei den in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen ist die Anordnung so, daß der aus der Schweißzone 1b verstreute Schmelzschutt 6 auf den Innenrand des Schweißzonenrahmens auftrifft. Der auftreffende Schmelzschutt 6 kann jedoch, auch wenn diese Wahrscheinlichkeit gering ist, abprallen und zurück zu dem Halbleiterchip 3 gelangen, der auf der Chip­ kontaktstelle angebracht ist, und kann daran haften.

Diese Ausführungsform verhindert das, indem die die Schweiß­ zone 1b umgebende Öffnung an einer Stelle gegenüber dem Halbleiterchip 3 relativ zu der Schweißzone 1b entfällt. Bei dieser Anordnung trifft der Schmelzschutt 6, der in eine von dem Halbleiterchip 3 wegführende Richtung fliegt, nicht auf den Rand des Schweißzonenrahmens und bewegt sich weiter zu der Außenseite des Rahmenhauptkörpers 1a des Leiterrahmens 1, so daß er nicht auf den Halbleiterchip 3 fliegt. Ferner ist zwar in dem Leiterrahmen 1 dieser Ausführungsform eine breite Stützbrücke 1b vorgesehen, aber die breite Stütz­ brücke 10b kann auch in dem Chipkontaktstellenrahmen 10 an einer Stelle vorgesehen sein, die zu dem auf der Chipkon­ taktstelle angebrachten Halbleiterchip 3 entgegengesetzt ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Leiterrahmen­ baugruppe für ein Halbleiterbauelement, wobei das Problem der Verwindung oder Verformung der Leiter des Leiterrahmens nicht auftritt.

Gewöhnlich hat eine Leiterrahmenbaugruppe mehr als zwanzig Schweißstellen zum Bonden des Leiterrahmens mit dem Chipkon­ taktstellenrahmen, und die Dicke der Leiterrahmen beträgt nur 0,125 mm bis 0,15 mm. Wenn sie daher an jeder Schweiß­ stelle verschweißt werden, akkumulieren sich die geringfügi­ gen Formänderungen oder Verwindungen in dem Rahmen zu einer starken Verwindung oder Formänderung, nachdem das Verschwei­ ßen der Rahmen beendet ist. Diese Formänderung des Leiter­ rahmens geht mit einer Formänderung oder Verwindung der Lei­ ter einher, so daß die Produktausbeute nach dem Drahtbonden beeinflußt wird.

Diese Ausführungsform ist daher so ausgebildet, daß eine Verwindung der Leiter selektiv unterdrückt werden kann. Wie Fig. 6 zeigt, ist die Steifigkeit des Rahmenelements 11 des Leiterrahmens 1, von dem die Leiter 2 ausgehen, größer als diejenige des Rahmenelements 101 des Chipkontaktstellenrah­ mens 10 gemacht. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Rahmenelemente 11 und 101 an ihren entgegengesetzten Enden mit den jeweiligen Schweißzonenrahmen 1c bzw. 10c des Lei­ terrahmens 1 bzw. des Chipkontaktstellenrahmens 10 verbun­ den. Außerdem ist das Rahmenelement 101 des Chipkontaktstel­ lenrahmens 10 mit biegsamen Dehnungsabschnitten 10e und 10e′ beispielsweise in Form eines S versehen. Bei dieser Anord­ nung wird die an den Schweißzonen erzeugte Formänderung in den biegsamen Dehnungsabschnitten 10e und 10e′ des Rahmen­ elements 101 absorbiert, das weniger steif als das Leiter­ rahmenelement 11 des Leiterrahmens 1 ist. Daher bleiben die gewünschte präzise Flachheit und Positionsgenauigkeit des Leiterrahmens 1 erhalten, so daß die Ausbeute beim Drahtbon­ den wesentlich verbessert wird.

Wenn das Rahmenelement 11 des Leiterrahmens 1 im Vergleich mit dem Chipkontaktstellenrahmen 10 weniger steif gemacht wird, tritt zwar eine konvexe oder konkave Formänderung des Rahmens nicht auf, aber die Leiter 2 neigen sich in bezug auf die Ebene des Leiterrahmens 1, was nachteilig ist. Daher sollte die Steifigkeit des Rahmenelements 11 zwischen den Schweißzonen 1b und 1b′ größer als die Steifigkeit des Rah­ menelements 101 des Chipkontaktstellenrahmens 10 sein, der dem Rahmenelement 11 entspricht, und wenigstens ein Bereich des Rahmenelements 101 zwischen den Schweißzonen 10b und 10b′ des Chipkontaktstellenrahmens 10 sollte dehnungsfähig sein.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Leiterrahmen­ baugruppe, wobei ein ähnliches Problem wie bei der vorherge­ henden Ausführungsform gemäß Fig. 6 gelöst wird. Dabei weist der Leiterrahmen 1 ein Leiterstützelement 12 zur Abstützung der Leiter 2 des Leiterrahmens 1 sowie ein Schweißzonen-Stützrahmenelement 11a zur Abstützung der Schweißzone 1b als ein von dem Leiterstützrahmenelement 12 separates Element auf. Bei dieser Konstruktion sind die Schweißzone 1b und die Leiter 2 von den jeweiligen separaten Rahmenelementen 12 bzw. 11a abgestützt. Dadurch kann eine Formänderung der Lei­ ter 2, die zum Zeitpunkt der Montage ein Problem sein kann, unterdrückt werden. Außerdem kann bei dieser Ausführungsform vorteilhaft ein biegsamer Dehnungsabschnitt 10e oder 10e′, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, in dem Schweißzonen-Stützrah­ menelement 11a vorgesehen sein.

Fig. 8 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Leiterrah­ menbaugruppe. Zum wirkungsvollen Einfangen und Rückleiten des beim Schweißen erzeugten herumfliegenden Schmelzschutts 6 ist ein Sperrelement so angeordnet, daß eine Ebene, die wenigstens eine Schweißzwischenfläche um die Schweißzonen 1b und 10b herum und die Vorderseite des Halbleiterchips 3 ent­ hält, gekreuzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Schweißzonenrahmen 1c, der in der Flugrichtung des Schmelz­ schutts 6 liegt, beispielsweise ein abgebogener Bereich aus­ gebildet, so daß zwischen dem Leiterrahmen 1 und dem Chip­ kontaktstellenrahmen 10 ein Spielraum gebildet und an dem Austritt eine Barriere positioniert ist, so daß der Schmelz­ schutt 6 nicht durchtreten kann. Das ermöglicht es, ein Ver­ streuen des Schmelzschutts 6 über die Oberfläche des Halb­ leiterchips 3 wirkungsvoll zu verhindern. Wenn die Barriere durch Abbiegen des Rahmenelements wie oben beschrieben ge­ bildet ist, kann vorteilhaft verhindert werden, daß der Schmelzschutt 6 unmittelbar über die Oberfläche des Halblei­ terchips 3 verstreut wird, und zwar ungeachtet der Dicke des Leiterrahmens 1 und der Distanz zwischen der Schweißzone und dem Schweißzonen-Rahmenelement. Eine an dem Rand der Schweißzone ausgebildete Biegung verhindert wirkungsvoll das Verstreuen des Schmelzschutts 6, aber eine Formänderung, die in unterschiedlicher Festigkeit der Schweißstelle resul­ tiert, kann leicht erzeugt werden, so daß die Barriere be­ vorzugt in dem Schweißzonen-Rahmenelement 1c ausgebildet wird.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Leiterrahmen­ baugruppe für ein Halbleiterbauelement, die brauchbar ist, um eine Beschädigung des Halbleiterchips durch den Neben­ schlußstrom des Schweißstroms zu verhindern. In Fig. 9 be­ zeichnen 10f1, 10f1′, 10f2 und 10f2′ Chipkontaktstellen-Trä­ gerstifte. Bei dieser Ausführungsform liegt die Schweißzone 10b ungefähr in der Mitte zwischen den entgegengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften 10f1 und 10f2, und die Schweißzone 10b′ liegt ungefähr in der Mitte zwischen den entgegengesetzten Chipkontaktstellen-Trägerstiften 10f1′ und 10f2′.

Die Impedanz zwischen der Schweißzone 10b und dem Chipkon­ taktstellen-Trägerstift 10f1 nahe dieser Schweißzone 10b ist im wesentlichen gleich der Impedanz zwischen der Schweißzone 10b und dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f2 gemacht (die Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1 und 10f2 liegen einan­ der gegenüber, und die Chipkontaktstelle liegt zwischen ihnen). Die Impedanz zwischen der Schweißzone 10b′ und dem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f1′ nahe dieser Schweißzone 10b′ ist ebenfalls im wesentlichen gleich der Impedanz zwi­ schen der Schweißzone 10b′ und dem Chipkontaktstellen-Trä­ gerstift 10f2′ gemacht (die Chipkontaktstellen-Trägerstifte 10f1′ und 10f2′ liegen einander gegenüber, und die Chipkon­ taktstelle liegt zwischen ihnen).

Wenn in Fig. 9 die linke Schweißzone 10b nach Beendigung des Schweißvorgangs der rechten Scheißzone 10b′ geschweißt wer­ den soll, fließt der elektrische Strom durch das Rahmenele­ ment auch in die rechte Schweißzone 10b′. Dieser Strom ist zwar im Vergleich mit dem linksseitigen Strom (ca. 500A) klein, er ist jedoch hinreichend groß, um den Halbleiterchip als elektronisches Bauelement zu zerstören. Bei der Anord­ nung dieser Ausführungsform sind die Impedanzen zwischen der Schweißzone 10b und dem Paar von Chipkontaktstellen-Träger­ stiften 10f1 und 10f2, die an entgegengesetzten Seiten mit der Chipkontaktstelle dazwischen angeordnet sind, einander im wesentlichen gleich gemacht, so daß die elektrischen Po­ tentiale an jedem Chipkontaktstellen-Trägerstift 10f1 und 10f2 einander gleich sind. Daher fließt der Strom nicht tief innen in die Chipkontaktstelle, obwohl er von der linkssei­ tigen Schweißzone 10b zu der rechtsseitigen Schweißzone 10b′ fließt, so daß eine Beschädigung des Halbleiterchips durch den elektrischen Strom vermieden werden kann.

Vorstehend wurde zwar erläutert, daß die Leiterrahmenbau­ gruppen der beschriebenen Ausführungsformen aus einer Fe-Ni-Legierung bestehen, aber ähnlich vorteilhafte Resultate kön­ nen ebenso erzielt werden, wenn die Leiterrahmen anstatt aus der Fe-Ni-Legierung aus einer Cu-Legierung oder einer Kombi­ nation aus einer Cu-Legierung und einer Fe-Ni-Legierung her­ gestellt sind. Insbesondere, wenn ein Metall mit hoher elek­ trischer Leitfähigkeit, wie etwa eine Cu-Legierung, bei der sehr leicht Schmelzschutt erzeugt wird, zu verschweißen ist, ist die vorliegende Erfindung besonders nützlich, da sie eine Beschädigung des Halbleiterchips auch bei Erzeugung von Schmelzschutt verhindert.

Ferner ist zu beachten, daß zwar die Schweißzonen der in den Fig. 6 bis 9 gezeigten Ausführungsformen inselförmige Bond­ stellen sind, daß aber die Erfindung auch dann zur Beseiti­ gung des Problems einer Verformung nützlich ist, wenn der Schweißzonenrahmen nicht vorgesehen ist.

Claims (14)

1. Leiterrahmenbaugruppe für ein Halbleiterbauelement, gekennzeichnet durch

• - einen Leiterrahmen (1) mit einem Leiterrahmen-Haupt­ körper (1a), wenigstens einem von dem Hauptkörper aus­ gehenden Leiter (2) und einer an dem Leiterrahmen an­ geordneten ersten Schweißzone (1b); und
• - einen Chipkontaktstellenrahmen (10) mit einem Chipkon­ taktstellenrahmen-Hauptkörper (10a), wenigstens einer Chipkontaktstelle, die von dem Chipkontaktstellenrah­ men-Hauptkörper getragen ist und an der ein Halblei­ terbauelement (3) anzubringen ist, und einer zweiten Schweißzone (10b), die an dem Chipkontaktstellenrah­ men-Hauptkörper (10a) angeordnet und mit der ersten Schweißzone (1b) des Leiterrahmen-Hauptkörpers (1a) schweißkontaktiert ist;
• - wobei wenigstens eine von der ersten (1b) und der zweiten (10b) Schweißzone eine mit der anderen Schweißzone verschweißte Schweißkontaktstelle und eine Stützbrücke (1d, 10d) aufweist, die zwischen der Schweißkontaktstelle und dem Rahmenhauptkörper eine Verbindung bildet, um die Schweißkontaktstelle an dem Rahmenhauptkörper abzustützen, wobei die Stützbrücke ein Unterdrückungsmittel aufweist, um die Übertragung von wenigstens einer Komponente von mechanischer Kraft, Wärme und elektrischem Strom durch sie zwischen der Schweißkontaktstelle und dem Rahmenhauptkörper (1a, 10a) zu unterdrücken.

2. Leiterrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem Rahmenhauptkörper um die Schweißkontakt­ stelle herum vorgesehene schlitzförmige Öffnung, die die Schweißkontaktstelle im wesentlichen umgibt, wobei der Rahmenhauptkörper einen nach innen weisenden Rand in ei­ ner der Schweißkontaktstelle mit Abstand gegenüberste­ henden Relation hat.

3. Leiterrahmenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbrücke zwischen der Schweißkontaktstelle und dem innenseitigen Rand des Rahmenhauptkörpers ver­ bindend vorgesehen ist, um die Schweißkontaktstelle an dem Rahmenhauptkörper abzustützen.

4. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdrückungsmittel der Stützbrücke eine Brei­ tendimension der Stützbrücke (1d, 10d) ist, die der Übertragung von wenigstens einer Komponente von mechani­ scher Kraft, Wärme und elektrischem Strom durch sie Wi­ derstand entgegensetzt.

5. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbrücke (1d) eine Abbiegung hat, um eine Formänderung der Schweißzone (1b) zu absorbieren.

6. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine der Schweißzonen (1b, 10b) ein Rahmenelement (1c, 10c) aufweist, das den nach innen weisenden Rand hat, der eine äußere Begrenzung der die Schweißkontaktstelle umgebenden schlitzförmigen Öffnung bildet.

7. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützbrücke (1c) relativ zu der Schweißkontakt­ stelle an einer Seite positioniert ist, die der Chipkon­ taktstelle, an der das Halbleiterbauelement (3) anzu­ bringen ist, fern liegt.

8. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen-Hauptkörper (1a) ein Leiterrahmen­ element (11) aufweist, das die Leiter (2) haltert und zwischen den Schweißzonen angeordnet ist und eine grö­ ßere Steifigkeit hat als ein dem Leiterrahmenelement entsprechendes Rahmenelement (10a) des Chipkontaktstel­ lenrahmens (10).

9. Leiterrahmenbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rahmenelement (101) des Chipkontaktstellenrah­ mens (10), das dem Leiterrahmenelement (11) entspricht, einen ausdehnungs- und kontraktionsfähigen Dehnungsab­ schnitt (10e, 10e′) hat, um die Formänderung zu absor­ bieren.

10. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen-Hauptkörper (1a) ein Leiterrahmen­ element (12) aufweist, das die Leiter (2) abstützt, und daß die Stützbrücke (11a) von dem die Leiter (2) tragen­ den Leiterrahmenelement (12) getrennt ausgebildet ist.

11. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Sperrelement, das so angeordnet ist, daß es eine Ebene kreuzt, die wenigstens eine Schweißzwischenfläche um die Schweißzonen (1b, 10b) herum und eine Oberfläche des Halbleiterchips (3) enthält.

12. Leiterrahmenbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement einen in der Flugrichtung von Schmelzschutt (6) liegenden abgebogenen Bereich des Schweißzonenrahmens (1c) aufweist.

13. Leiterrahmenbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der abgebogene Bereich des Schweißzonenrahmens (1c) einen Spielraum zwischen dem Leiterrahmen und dem Chip­ kontaktstellenrahmen bildet
und daß das Sperrelement an einem Austrittsende dieses Spielraums in Bewegungsrichtung des Schmelzschutts (6) positioniert ist.

14. Leiterrahmenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißzone (10b) ungefähr an dem Mittelpunkt zwischen den gegenüberliegenden Chipkontaktstellen-Trä­ gerstiften (10f1, 10f2) liegt und die Schweißzone (10b′) ungefähr an dem Mittelpunkt zwischen den gegenüberlie­ genden Chipkontaktstellen-Trägerstiften (10f1′, 10f2′) liegt,
und daß die Impedanzen zwischen der Schweißzone und dem Paar von Chipkontaktstellen-Trägerstiften, die mit der Chipkontaktstelle zwischeneinander an den gegenüberlie­ genden Seiten liegen, einander im wesentlichen gleich gemacht sind, so daß die elektrischen Potentiale an je­ dem der Chipkontaktstellen-Trägerstifte einander gleich sind.