DE3873500T2

DE3873500T2 - Halbleiteranordnung mit einem leiterrahmen.

Info

Publication number: DE3873500T2
Application number: DE8888121234T
Authority: DE
Inventors: Jun-Ichi Ohno
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2008-12-20
Also published as: US4949160A; JPH01161743A; KR910003543B1; EP0320997A3; KR890011067A; DE3873500D1; EP0320997A2; EP0320997B1; JPH0381308B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, und insbesondere eine Halbleitervorrichtung eines Plastikformtyps unter der Verwendung eines bettfreien Leitungsrahmens.
Weil Halbleitervorrichtungen vom Plastikform-Tpy leicht massenproduzierbar sind und mit einem geringen Kostenaufwand hergestellt werden können, sind sie in vergangenen Jahren weitverbreitet verwendet worden. Derartige Halbleitervorrichtungen sind auch in großen Halbleitervorrichtungen mit vielen Anschlußstiften, zum Beispiel mit über hundert Anschlußstiften, verwendet worden.
In herkömmlichen Halbleitervorrichtungen vom Plastikform-Typ wird üblicherweise ein Leitungsrahmen mit einem Bettabschnitt zum Anbringen eines Pellets bzw. Chipplättchens verwendet. Jedoch treten bei der Verwendung des herkömmlichen Leitungsrahmens die folgenden Probleme auf: Das erste Problem ist dasjenige, daß Verbindungselemente zum Befestigen des Bettabschnitts an den äußeren Rahmen die Anordnung der inneren Leitungen behindert, welches eine verringerte Flächenausnutzung zur Folge hat. Das zweite Problem ist dasjenige, daß Verbindungselemente als ein Weg zum Eintreten von Feuchtigkeit von außen dienen. Das dritte Problem liegt darin, daß es wahrscheinlich ist, daß aufgrund des Unterschieds zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Bettabschnitts und demjenigen des Kunststoffes für die Form ein Sprung auftritt. Das vierte Problem liegt in dem schwierigem Entwurf und der niedrigen wirtschaftlichen Effizienz, weil die Abmessungen des Bettabschnitts in Übereinstimmung mit den Abmessungen des verwendeten Pellets geändert werden müssen.
Um derartige Probleme zu beseitigen, wurde eine einbettungsfreie bzw. bettfreie Halbleitervorrichtung vorgeschlagen. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der bettfreien Halbleitervorrichtung, wobei Leitungen 15 im Vergleich mit denjenigen der herkömmlichen Vorrichtung näher zur Mitte der Halbleitervorrichtung verlaufen, und kein Einbettungsabschnitt bzw. Bettabschnitt ist vorgesehen. Eine isolierende Schicht (Klebeband) 16 ist im wesentlichen auf dem Mittenabschnitt der Halbleitervorrichtung und dort in einer Art und Weise aufgebracht, wo es von den Leitungen 15 gestützt wird. Nachdem ein Pellet 12 einem Plättchenbonden ausgesetzt worden ist, so daß es auf der isolierenden Schicht 16 angebracht ist, wird Drahtbonden ausgeführt um mittels Drähten 13 das Pellet 12 und die Leitungen 15 zu verbinden. Fig. 2A, 2B und 2C zeigen wie das Anbringen unter Verwendungen derartiger Leitungsrahmen vom bettfreien Typ durchgeführt werden. In Fig. 2B wird ein kleines Pellet 12 auf dem Mittenabschnitt des in Fig. 2A gezeigten Leitungsrahmens 20 durch eine kleine isolierende Schicht 16 angebracht. Andererseits ist in Fig. 2C ein Pellet 12', das größer ist als dasjenige von Fig. 2B, auf demselben Abschnitt wie der obere durch eine große isolierende Schicht 16' angebracht.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht in der der Mittenabschnitt des in Fig. 2A gezeigten Leitungsrahmen vom bettfreien Typ vergrößert dargestellt ist. Eine Konfiguration ist derart vorgesehen, daß die Endabschnitte von jeweiligen inneren Leitungen 15A im wesentlichen äquidistant von der Mitte des Leitungsrahmens sind.
Eine ähnlicher Leitungsrahmen vom bettfreien Typ wird auch in der Nikkei Microdevices, 1.Dezember 1987, Nikkei McGraw-Hill, Seiten 76 bis 78 und der Nikkei Electronics, 16. November 1987, Nikkei McGraw-Hill, Seiten 100-101 beschrieben.
Wenn ein derartiger Leitungsrahmen vom bettfreien Typ verwendet wird, wird das Anbringen von Pellets verschiedener Größen unter Verwendung derselben Art von Leitungsrahmen ermöglicht. Somit wird eine produktive Herstellung erleichtert und Kosten können herabgesetzt werden.
Weil jedoch in dem herkömmlichen Leitungsrahmen vom bettfreien Typ eine große Anzahl von inneren Leitungen wie in Fig. 3 gezeigt alle in Richtung der Mitte des Leitungsrahmens angeordnet sind, wird der Endabschnitt von jeder inneren Leitung extrem dünn, so daß die Fähigkeit die isolierende Schicht in den Mittenabschnitten des Leitungsrahmens zu stützen beträchtlich herabgesetzt wird, was zu dem Problem führt, daß eine stabile Halterung unmöglich wird.
Das japanische Patent JP-A-60-84854 beschreibt eine kunstharzversiegelte Halbleitervorrichtung entsprechend den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 3, wobei in dieser Vorrichtung ein Halbleiterpellet auf einen nachgebenden isolierenden Film aus Polyimid-Kunstharz aufgebracht ist. Ein isolierender Rahmen ist aus Silikongummi vorgesehen und Leitungen werden auf dem Film außerhalb des Rahmens befestigt. Die Enden der Leitungen sind mit den internen Anschlüssen auf der Chipoberfläche durch Bondierungsdrähte verbunden.
JP-A-59-129 451 beschreibt einen Leitungsrahmen bei dem jede andere Leitung von inneren Leitungen gebogen ist um eine Vielfachschichtstruktur in dem überfülltem Gebiet in der Nähe der Ghipanschlüsse zu bilden. Die verbreiterten inneren Leitungungsendabschnitte von jenen Leitungen, die nicht gebogen sind, sind näher zur Mitte des Leitungsrahmens angeordnet als die Endabschnitte der gebogenen inneren Leitungen.
Somit ist die Aufgabe der Erfindung eine Halbleitervorrichtung zu schaffen, die ein stabiles Halten einer isolierenden Schicht sogar in dem Mittenabschnitt eines bettfreien Leitungsrahmens ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Halbleitervorrichtung, umfassend einen bettfreien Leitungsrahmen mit einer Vielzahl von inneren Leitungen, die im wesentlichen radial um einen Pelletbefestigungsbereich des Leitungsrahmens angeordnet sind, außerdem umfassend eine auf dem Pelletbefestigungsgebiet angeordnete isolierende Schicht um Endabschnitte der inneren Leitungen und ein auf der isolierenden Schicht befestigten Halbleiterpellet klebend zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endabschnitt von wenigstens jeder anderen inneren Leitung mit einem breiteren Abschnitt versehen ist, der breiter ist als die Breite von jedem andere inneren Leitungsendabschnitt, daß jeder der breiteren Abschnitte näher zur Mitte des Leitungsrahmens als die anderen inneren Leitungsendabschnitte angeordnet ist, und daß eine Öffnung innerhalb jedes breiteren Abschnittes vorgesehen ist, wobei ein beim Bonden der isolierenden Schicht verwendetes Bondierungsmaterial in die Öffnungen eingefügt ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch eine Halbleitervorrichtung, umfassend einen bettfreien Leitungsrahmen mit einer Vielzahl von inneren Leitungen, die im wesentlichen radial um ein Pellet-Befestigungsgebiet des Leitungsrahmens angeordnet sind, außerdem umfassend eine isolierende Schicht, die auf dem Pellet-Befestigungsgebiet so angeordnet ist, um Endabschnitte der inneren Leitungen und ein auf der isolierenden Schicht angebrachtes Halbleiterpellet klebend zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endabschnitt von wenigstens jeder anderen inneren Leitung mit einem breiteren Abschnitt versehen ist, der breiter ist als die Breite von jedem andereren inneren Leitungsendabschnitt, daß jeder der breiteren Abschnitte näher zur Mitte des Leitungsrahmens als die anderen inneren Leitungsendabschnitte angeordnet ist, und daß ein dünner Abschnitt innerhalb der breiteren Abschnitte vorgesehen ist, wobei die dünneren Abschnitte so gebildet sind, um die Bondierungsstärke der isolierenden Schicht zu verbessern.
Nachdem die inneren Leitungsendabschnitte des Leitungsrahmens wenigstens bei jeder anderen inneren Leitung breiter ausbildet sind und nachdem eine Öffnung oder ein dünnerer Abschnitt zur Verbesserung der Klebeeigenschaft der isolierenden Schicht in jedem breiterem Abschnitt vorgesehen ist, vergrößert der breitere Abschnitt die Kontaktoberfläche zu der isolierenden Schicht und die Öffnung oder der dünne Abschnitt verbessert die Bondierungsstärke. Dementsprechend ist es möglich die isolierende Schicht stabil und fest zu haltern, sogar wenn eine große Anzahl von inneren Leitungen vorgesehen ist. Nachdem entsprechend dieser Erfindung vielerlei Arten von Halbleitervorrichtungen unter Verwendung desselben Leitungsrahmens hergestellt werden können, wird zusätzlich außerdem die wirtschaftliche Effizienz verbessert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Leitungsrahmens vom bettfreien Typ zeigt;
Fig. 2A bis 2C Draufsichten, die zeigen wie Pellets mit verschiedene Größen unter Verwendung eines Leitungsrahmens vom bettfreien Typ angebracht sind;
Fig. 3 eine Draufsicht, die den Mittenabschnitt eines herkömmlichen Leitungsrahmens vom bettfreien Typ zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht des Mittenabschnittes eines in einer Halbleitervorrichtung entsprechend dieser Erfindung verwendeten Leitungsrahmens;
Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht der in Fig. 4 gezeigten inneren Leitungsendabschnitte;
Fig. 6A bis 6C Querschnittsansichten, die den Aufbau zur Erhöhen der Bondierungsstärke zeigen, der auf dem inneren Leitungsendabschnitt vorgesehen ist; und
Fig. 7 eine Kurve, die die Wirkung dieser Erfindung zeigt.
Mehrere Ausführungsbeispiele entsprechend dieser Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht, die einen Abschnitt eines Leitungsrahmens zeigt, der für eine Halbleitervorrichtung entsprechend eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung verwendet wird.
Entsprechend dieser Fig., verlaufen innere Leitungen 1 in derselben Art und Weise wie in der herkömmlichen Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines bettfreien Leitungsrahmens bis zum Abschnitt in der Nähe des Mittenabschnitts der Halbleitervorrichtung, und kein Bettabschnitt ist vorgesehen. Innere Leitungen 1 unter der isolierenden Schicht 3, auf der das Pellet 2 wie durch gepunktete Linien angedeutet angebracht ist, sind wie aus Fig. 5, die eine Draufsicht darstellt mit einer größeren Vergrößerungs als diejenige aus Fig. 4, ersichtlich so aufgebaut, daß sich zum Beispiel der Endabschnitt 1A einer inneren Leitung und der Endabschnitt 1b der benachbarten inneren Leitung in der Breite und der Position unterscheiden, das heißt, der Endabschnitt 1a ist breiter als der Endabschnitt 1b und ist näher zum Mittenabschnitt des Leitungsrahmens angeordnet als der letztere. Zusätzlich ist eine kreisförmige Öffnung 1c in dem breiteren Endabschnitt 1b vorgesehen. Der Querschnitt der Öffnung 1c ist in Fig. 6A gezeigt.
Wenn unter Verwendung einer derartigen Konfiguration eine isolierende Schicht auf dem Leitungsrahmen angebracht wird, hält der breitere Abschnitt 1a die isolierende Schicht an einer Position näher zur Mitte des Leitungsrahmens und über ein breites Gebiet, und Bondierungsmaterial wird in die Öffnung 1c zum Bonden der isolierenden Schicht eingefügt, wobei somit die Bondierungsstärke der isolierenden Schicht verbessert wird.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß es erforderlich ist, daß eine derartige isolierende Schicht eine Wärmebeständigkeitseigenschaft besitzt, um Temperaturen von 160 bis 180ºC für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Minuten auszuhalten, welches die Wärmebedingung zum Zeitpunkt des plastischen Formens ist, sowie eine hervorragenden Feuchtigkeitsabweisungseigenschaft besitzt, und außerdem einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten nach plastischer Formung besitzt, der demjenigen der inneren Leitungen und des Pellets nahekommt. Eine Polyimid-Kunstharz-Schicht wird üblicherweise als das Material verwendet, das diese Bedingungen erfüllt. Für das andere Material kann ein Papier verwendet werden, in das wärmehärtbares Kunstharz wie zum Beispiel Epoxy Kunstharz imprägniert ist.
Für ein Verfahren zur Verbesserung der Bondierungsstärke der isolierenden Schicht, wie in Fig. 6B gezeigt, kann außerdem Halbätzen unter Verwendung eines Ätzmittels durchgeführt werden, um einen dünnen Abschnitt 1c zu bilden.
Fig. 7 zeigt eine Kurve, die die mit der Erfindung unter Verwendung von Flachpackungen mit 44 Anschlußstiften erzielte Wirkung zeigt, wobei Kurve A die Reibungsstärke der isolierenden Schicht für den Fall der Verwendung eines herkömmlichen Leitungsrahmens zeigt, Kurve B die Ablösungsstärke der isolierenden Schicht für den Fall von Verwendung eines Leitungsrahmens mit einem in Fig. 4 gezeigten gebildeten Ende und keine Öffnung enthaltend, und Kurve C zeigt die Ablösungsstärke für den Fall eines Leitungsrahmens mit einer in Fig. 6A gezeigten Öffnung. Aus dieser Darstellung ist es ersichtlich, daß die Bondierungsstärke durch den Verwendung der vorliegenden Erfindung beträchtlich vergrößert worden ist.
Während in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel in Fig. 6A eine einzige Öffnung oder in Fig. 6B ein einzelner Halb-Ätz Abschnitt in der inneren Leitung vorgesehen ist, können sie in jeder Leitung vorgesehen sein. Fig. 6B zeigt das Beispiel bei dem zwei Halb-Ätzabschnitte 1d in einer Leitung vorgesehen sind.

Claims

1. Halbleitervorrichtung, umfassend einen bettfreien Leitungsrahmen mit einer Vielzahl von inneren Leitungen (1), die im wesentlichen radial um ein Pellet-Anbringungsgebiet des Leitungsrahmens angeordnet sind, außerdem umfassend eine isolierende Schicht (3), die auf dem Pellet-Anbringungsgebiet so angebracht ist, um Endabschnitte der inneren Leitungen (1) und ein auf der isolierenden Schicht (3) angebrachtes Halbleiter-Pellet (2) klebend zu befestigen,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt von wenigstens jeder anderen Leitung (1) mit einem breiteren Abschnitt (1a) versehen ist, der breiter ist als die Breite von jedem anderen inneren Leitungsendabschnitt (1b), daß jeder der breiteren Abschnitte (1a) näher zur Mitte des Leitungsrahmens als der andere innere Leitungsendabschnitt (1b) angeordnet ist, und daß eine Öffnung (1c) innerhalb jedes breiteren Abschnittes (1a) vorgesehen ist, wobei ein beim Bonden der isolierenden Schicht (3) verwendetes Bondierungsmaterial in die Öffnungen 1c eingefügt ist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht aus Polyimid besteht.

3. Halbleitervorrichtung umfassend einen bettfreien Leitungsrahmen mit einer Vielzahl von inneren Leitungen (1), die im wesentlichen radial um ein Pellet-Anbringungsgebiet des Leitungsrahmens angeordnet sind, außerdem umfassend eine isolierende Schicht (3), die auf dem Pellet-Anbringungsgebiet so angeordnet ist, um Endabschnitte der inneren Leitungen (1) und ein auf der isolierenden Schicht (3) angebrachtes Halbleiter-pellet (2) klebend zu befestigen,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endabschnitt von wenigstens jeder anderen inneren Leitung mit einem breiteren Abschnitt (1a) versehen ist, der breiter ist als die Breite von jedem anderen inneren Leitungsendabschnit (1b), daß jede der inneren breiteren Abschnitte (1a) näher zur Mitte des Leitungsrahmens als die anderen innerern Leitungsendabschnitte (1b) angeordnet ist, und daß ein dünner Abschnitt (1d) innerhalb der breiteren Abschnitte (1a) vorgesehen ist, wobei die dünneren Abschnitte (1d) so gebildet sind, um die Bondierungsstärke der isolierenden Schicht (3) zu verbessern.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht aus Polyimid besteht.