DE4115128C2 - Halbleiter-Leistungs-Anordnung für Hochfrequenz-Anwendungen und Verfahren zu Bildung einer solchen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter- Leistungs-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche, aus der GB 2 151 845 A bekannte Halbleiter- Leistungs-Anordnung, umfaßt einen metallischen Leiterrahmen zur Aufnahme eines Halbleiter-Bauelementes, um einen Leistungstransistor zu bilden. Das Halbleiter-Bauelement sowie Teile des Leiterrahmens sind in einer Harzgußmasse eingebettet. Der Leiterrahmen weist einen dicken Bereich zur Aufnahme des Halbleiter-Bauelementes und einen dünnen Bereich, der als externe Verbindung dient, auf. Eine obere Fläche des dünnen Bereichs verläuft koplanar zur oberen Fläche des dicken Bereichs.

Aus der US 4 750 030 ist eine Halbleiteranordnung mit einem Leiterrahmen bekannt, wobei ein dicker und ein dünner Bereich des Leiterrahmens monolithisch ausgebildet ist. Teile des Leiterrahmens sind in einer Harzmasse eingebettet, wobei eine untere Fläche des dicken Bereichs an einer unteren Fläche der Einkapselung freiliegt.

Aus den englischsprachigen Abstracts der JP 2-60155 A und der JP 1-86545 A ist es bekannt, zwischen Anschlußteilen eines Leiterrahmens geerdete Leiter anzu­ ordnen, um eine Abschirmung zu gewährleisten.

Es besteht ein wachsendes Interesse an elektronischen Vor­ richtungen, die für die Oberflächenmontage geeignet sind (SMD-Technik), wobei es sich hier um Anordnungen handelt, deren Leiter koplanar sind (in derselben Ebene liegen) und dazu ausgelegt sind, um sie an der Oberfläche von planaren metallenen Anschlüssen einer Leiterplatte oder ähnlichem zu verlöten, im Gegensatz zu der Verlötung in Leiterplatten im Bereich von Löchern. Eine Anzahl von SMD-Bauelementen (surface mount device) sind bereits weit verbreitet, wie zum Beispiel die Typen SOT-23, SOT-143 und SO-8. Chip-Träger aus Kunststoff, sogenannte PLCC's (Plastic Leaded Chip Carriers), sind eine andere Art der bekannten SMD-Technik. Die elektrischen Leiter dieser verschiedenen SMD-Bauteile sind im allgemeinen die sogenannten "gull-wing" (Möwen-Flü­ gel) oder "J-form" (J-Formen). Diese Leiter-Konfigurationen sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt.

Die meisten der SMD-Bauelemente, die bisher eingesetzt wur­ den, waren für den Niederfrequenz-Analog-Betrieb für kom­ plexe digitale ICs mit einer großen Anzahl von Anschlüssen bestimmt. Obwohl diese Bauelemente brauchbar sind, sind sie nicht sehr gut in Verbindung mit Hochfrequenz-Anordnungen oder ICs geeignet, das sind Anordnungen, die im Bereich oberhalb von 25 Megahertz, insbesondere oberhalb von 100 Megahertz und speziell oberhalb von 200-500 Megahertz arbeiten. Es ist nicht ungewöhnlich, daß solche Hochfre­ quenz-Bauteile bei Frequenzen höher als 25 Gigahertz arbei­ ten. Unter den aufzuzählenden Problemen, die im Rahmen der Verwendung von Vorrichtungen oder Package-Anordnungen nach dem Stand der Technik auftreten, sind übermäßig lange Lei­ ter, deutliche parasitäre Induktivität und Kapazität und übermäßiger thermischer Widerstand zu nennen. Diese Probleme werden umso größer mit dem Ansteigen der erforderlichen Be­ triebsfrequenz.

Zum Beispiel erfordert der Betrieb einer Halbleiter-Anord­ nung bei solchen hohen Frequenzen sehr hohe Stromdichten. Als Folge hiervon ist die interne Verlustleistung der An­ ordnung ebenfalls sehr hoch, beispielsweise in dem Bereich von einem bis drei Watt oder mehr. Ohne eine große Sorgfalt, um eine Package-Anordnung mit einer niedrigen thermischen Impedanz zu erstellen, wird die Aufbring- oder Anlöt-Tempe­ ratur hoch und die Lebensdauer unter Betrieb herabgesetzt. Zusätzlich muß die Länge der Leiter und die Impedanz mini­ miert werden, besonders bei den herkömmlichen (elektrischen Referenz-) Anschlüssen, da sich die parasitäre Impedanz in solchen Anschlüssen verschlechtert. Aus diesen und weiteren Gründen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, muß der Aufbau von Anordnungen und/oder Package-Anordnungen für den Betrieb bei hohen Frequenzen anders sein als die her­ kömmlichen Anordnungen in Verbindung mit niedrigen Frequen­ zen und/oder niederfrequenten IC's.

Die Package-Anordnungen, die im allgemeinen für einen solchen hohen Frequenzbereich verwendet werden, werden oft­ mals unter Verwendung von kostspieligen Materialien, wie beispielsweise Keramik, Glas und/oder Metall hergestellt, und besitzen eine Vielzahl vom Metallschichten oder inneren (metallischen) Teilstücken oder auch beides. Aus diesen und weiteren Gründen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind Packages für den Einsatz in hohen Frequenzenbe­ reichen teuer. Es besteht ein fortwährendes Bedürfnis für verbesserte Anordnungen und Verfahren im Hinblick auf hoch­ frequente Package-Anordnungen und Vorrichtungen, insbeson­ dere für Packages und Anordnungen, die kostengünstiges Ma­ terial und kostengünstige Verfahren einsetzen, die geringe thermische und parasitäre Impedanz aufweisen, die für die sogenannte Oberflächenbefestigung geeignet sind und die im wesentlichen Leistungen im Bereich von beispielsweise < 1 Watt, insbesondere ≧ 3 Watt umsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und preiswert herzustellende Halbleiter-Leistungs-Anordnung für Hochfrequenz-Anwendungen zu schaffen, die eine geringe thermische und parasitäre Impedanz aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Erfindungsgemäß ist der Leiterrahmen monolithisch ausgebildet und hat eine H-Form, wobei der Querbalken des "H" den dicken Bereich enthält und wobei die Arme des "H" von dem dünnen Bereich gebildet werden und einen elektrischen Verbindungsanschluß bilden. Da eine untere Fläche des dicken Bereichs an einer unteren Fläche der Einkapselung freiliegt, ist eine gute Wärmeableitung gewährleistet, so daß nur niedrige thermische Impedanzen entstehen. Zwischen den Armen des "H" ist mindestens ein Anschlußteil, das ebenfalls Teil des dünnen Bereichs ist, angeordnet, das mit dem Halbleiter-Bauelement zur Bildung von I/O-Anschlüssen verbunden ist, so daß die Arme die Anschlußteile abschirmen, wodurch parasitäre Kopplungen auf ein Minimum reduziert werden. Die Arme und die Anschlußteile sind solcherart nach unten gebogen, daß die unteren Flächen von deren Anschlußenden sich koplanar zur unteren Fläche des dicken Bereichs erstrecken. Dadurch ist eine einfache Montage, z. B. mit einer Leiterplatte, möglich. Da der Leiterrahmen monolithisch ausgebildet ist, ist eine preiswerte Herstellung desselben möglich.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht in vereinfachter Form auf eine eine Vielzahl von Einheiten aufweisende Leiterrahmen-An­ ordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht in vereinfachter Form auf das Ende des Leiterrahmens nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine einzelne Einheit des Lei­ terrahmens nach Fig. 1, wobei weitere Details ge­ zeigt sind,

Fig. 4 und Fig. 5 in vereinfachten Form Seiten- und Vorder­ ansicht des Leiterrahmen-Bereiches nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht in vereinfachter Form auf eine ein­ gekapselte Anordnung gemäß einer ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 einen Teilabschnitt des Endes und eine aufgebrochene Ansicht der Anordnung nach Fig. 6 entsprechend der Schnittlinie in Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht in vereinfachter Form auf eine ein­ gekapselte Anordnung gemäß einer weiteren Ausführ­ ungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 in vereinfachter Form eine Vorderansicht der Anord­ nung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Vorderansicht eines zum Durchlauf vorbereiteten Metall-Bandes, das für die Herstellung eines Leiter­ rahmens, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung geeignet ist,

Fig. 11 eine Seitenansicht desselben Bandes wie in Fig. 10 in einem Verfahrensabschnitt, in dem abgeschliffen wird, um Bereiche des einlaufenden Metall-Bandes zu entfernen, um so ein dünneres Netz mit einem zentra­ len Kamm derselben Dicke wie das einlaufende Ma­ terial zu bilden,

Fig. 12 eine Seitenansicht des einlaufenden Metallbandes, das zur Herstellung eines Leiterrahmens, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, geeignet ist, und zwar gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung, wobei ein dickerer zentraler Kamm auf ein dünneres einlaufendes Metall-Band aufgebracht wird,

Fig. 13 ein Metall-Band, das für die Herstellung des Leiter­ rahmens, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, geeignet ist, und zwar nach den Verfahrensstufen, wie sie in den Fig. 11 oder 12 gezeigt sind, allerdings bevor die Öffnungen, die in dem Leiterrahmen nach Fig. 1 ge­ zeigt sind, gebildet wurden, und

Fig. 14 eine Ansicht auf das Ende des Metallstreifens nach Fig. 13.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf eine eine Viel­ zahl von Einheiten aufweisende Anordnung aus Leiterrahmen 10 und die Fig. 2 zeigt eine entsprechende seitliche Ansicht dazu. Die Anordnung der Vielzahl von Einheiten der Leiter­ rahmen 10 besitzt sich wiederholende einzelne Leiterrahmen- Einheiten 12, wie sie durch den Kreis 3, der in Fig. 1 ge­ zeigt ist, umgeben sind. Verschiedene Öffnungen 14 sind in dem Leiterrahmen 10 beispielsweise durch Stanzen oder Ätzen gebildet, um zu definieren, wo der spätere Verbindungsbe­ reich 16 des Bauelementes und die Anschlüsse 18, 20 (siehe Fig. 3 bis 5) anzuordnen sind.

Der in Fig. 1 durch den Kreis 3 eingeschlossene Bereich 3 wird in den Fig. 3 bis 5 in einer vergrößerten Darstellung detailliert gezeigt. Der Leiterrahmen 10 ist ein mono­ lithisches Metallband, das aus einer Anzahl von einzelnen Leiterrahmen-Einheiten 12 besteht, die zeitweilig (während des Herstellungsverfahrens) durch die seitlichen Führungs­ ränder 22 zusammengehalten sind, und das einen zentralen Kamm 24 der Dicke 26 und der Breite 27 besitzt, der sich entlang der Achse des Leiterrahmens 10 mit dünneren Berei­ chen 28, 30 entlang jeder Seite des dickeren zentralen Kam­ mes 24 erstreckt. Es ist erwünscht, daß die obere Fläche 36 der dünneren Bereiche 28, 30 und der zentrale Bereich 16 oberhalb des Kammes 24 im wesentlichen koplanar sind (in einer Ebene liegen), während die unteren Flächen 38, 40 und 54 dies nicht sind. Seiten 42 des zentralen Kammes 24 sind durch die unterbrochenen Linien in den Fig. 1, 3 und 6 angedeutet. Der Leiterrahmen 10 besitzt eine Gesamtdicke 44.

In den Fig. 3 bis 5 ist eine einzelne Einheit 12 des Leiter­ rahmens 10 in einer etwas vergrößerten Darstellung gezeigt. Der zentrale Bereich 16 der oberen Fläche 36 oberhalb des Kammes 24 trägt ein elektronisches Element 46, z. B. ein Halbleiter-Bauelement wie ein Transistor, eine Diode oder einen integrierten Schaltkreis (IC) oder andere funktionelle Bauteile. Das elektronische Element 46 ist über Bonddrähte oder andere Verbindungs-Teile 48 mit dem zentralen Be­ reich 16 der oberen Fläche 36 jeder einzelnen Leiterrahmen- Einheit 12 und durch Bonddrähte oder andere Verbindungstei­ le 50 mit den Anschluß-Bereichen 18 der oberen Fläche 36 je­ der einzelnen Leiterrahmen-Einheit 12 verbunden. Einrich­ tungen oder Verfahren, um solche Bonddrähte oder andere Ver­ bindungs-Teile anzubringen, sind nach dem Stand der Technik bekannt.

Das elektronische Bauelement 46 und die Bonddrähte 48, 50 sind durch eine Einkapselung 52, beispielsweise aus einem Kunstharz, eingehüllt. Andere Materialien für die Einkapse­ lung können auch verwendet werden, allerdings ist Kunstharz als das bevorzugtes Material anzusehen. Die untere Fläche 54 des zentralen Kammes 24 ist an einer unteren Fläche 56 der Einkapselung 52 frei liegend abgeordnet. Es ist erforder­ lich, einen Bauelementen-Überzug (nicht dargestellt) über die obere Fläche des Elementes 46 aufzubringen, bevor die Einkapselung 52 vorgenommen wird. Die Einkapselung 52 wird in herkömmlicher Weise durch Spritzpressen oder Spritzgießen hergestellt, es sind jedoch auch andere Verfahren nach dem Stand der Technik anwendbar. Bevorzugt wir das Spritzpressen angewendet.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung 60, die durch die einzelnen Einheiten 12 des Leiterrahmens 10 nach der Einkapselung und dem Entfernen der seitlichen Führungs­ ränder 22 (siehe Fig. 1) gebildet sind, und Fig. 7 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung auf das Ende der An­ ordnung nach Fig. 6. Die Fig. 7 zeigt die Befestigung an ei­ ner Leiterplatte (PC) oder ähnlichem. Das Element 46 ist an einem zentralen Bereich 16 der oberen Fläche 36 des Berei­ ches 12 des Leiterrahmens oberhalb des longitudinalen Kam­ mes 24 angeordnet. Nachdem die seitlichen Führungsränder 22 abgetrennt wurden, liegen die einzelnen Einheiten 12 der Leiterrahmen in der Form eines "H" vor.

Die untere Fläche des Elementes 46 ist auf den zentralen Be­ reich 16 oberhalb des longitudinalen Kammes 24 unter Verwen­ dung von Maßnahmen, wie sie nach dem Stand der Technik be­ kannt sind, angebondet. Löten wird bevorzugt. Bonddrähte 48 verbinden Kontaktstellen an der oberen Fläche des Elemen­ tes 46 mit dem zentralen Bereich 16, der den Bereich des Querbalkens des "H", der sich von einer Seite des "H" zu der anderen Seite erstreckt, bildet. Äußere Anschlußdrähte 20 bilden die nach unten und nach oben sich erstreckenden Arme des "H" und sind üblicherweise als ein Teil der dünneren Be­ reiche 28, 30 des Bereiches 12 des Leiterrahmens gebildet. Die äußeren Verbindungsarme 20 des "H" verbinden den zentra­ len Bereich 16 und stellen üblicherweise Kontakte mit einer niedrigen Impedanz im Hinblick auf die Referenzverbindung des elektronischen Elementes dar.

Zwischen den Anschlußteilen 20 sind einer oder mehrere An­ schluß-Bereiche 18 vorhanden, die durch Bonddrähte 50 mit den anderen Kontaktfeldern (Pads) auf dem Bauelement 46 ver­ bunden sind. Hierdurch werden in herkömmlicher Weise die Eingangs-Ausgangs- (I/O-) Anschlüsse der Anordnung gebildet, sie können allerdings auch für andere elektrische Anwen­ dungen verwendet werden. Durch die Verwendung von gemeinsa­ men Anschlußteilen 20, die sich entlang einer Seite der I/O-Anschlußdrähte 18 erstrecken, wird die parasitäre Kopp­ lung (Streueinkopplung) mit anderen Anordnungen und Drähten, die sich auf derselben Leiterplatte wie die Anordnung 60 be­ finden, verringert. Die Anschlußteile 18, 20 sind in her­ kömmlicher Weise nach unten gebogen, wie dies in Fig. 7 ge­ zeigt ist, so daß die unteren Flächen 62 der Anschlußen­ den 64 der Anschlußteile 18, 20 im wesentlichen koplanar (in einer Ebene liegend) mit der frei liegenden Fläche 54 des zentralen Kammes 24 verlaufen. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Anordnung 60 durch die Oberflächenbefestigung mit den Kontaktfeldern 66, 68, beispielsweise einer PC-Leiter­ platte 70, in der Oberflächentechnik verbunden werden können. Die Anschlußenden 64 und die Bodenfläche 54 (untere Fläche 54) des zentralen Kammes 24 werden an den planaren Kontaktfeldern 66, 68 angelötet, obwohl andere Verbindungs­ maßnahmen entsprechend dem Stand der Technik verwendet wer­ den können.

Die Fig. 3 bis 5 und 6 bis 7 veranschaulichen, daß die elektronischen Bauelemente oder Halbleiter-Bauelemente 46 mit verschiedenen Abmessungen in Verbindung mit der Leiter­ rahmen-Einheit 12, mit den Bonddrähten 48, 50 und der Ein­ kapselung 52 verwendet werden können. Dem Fachmann wird auf­ grund der Ausführungen ersichtlich, in welcher Art und Weise er die Abmessungen des zentralen Bereiches 16 der Fläche 36 des Bereiches 12 des Leiterrahmens vornehmen kann, um die Bauelemente der verschiedenen Größen anzupassen.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Vorderan­ sicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung. Die Anordnung 72 ist in ihrem Aufbau der Anordnung 60 ähnlich, mit der Ausnahme, daß sich der zentrale Kamm 24' der Fig. 8 bis 9 über die Enden der Einkapselung 52 hinaus erstreckt und Befestigungsöffnungen 76 oder andere Öffnungen aufweist, um die Befestigung der Anordnung 72 auf einer PC-Leiterplatte oder einem anderen Träger zu erleichtern. Hierbei werden diesselben Bezugszeichen in den Fig. 8 bis 9 entsprechend der Fig. 6 bis 7 verwendet. Anschlußdrähte 18, 20 sind nach unter gebogen, so daß die unteren Flächen 62 der Enden 64 der Anschlußdrähte im wesentlichen koplanar mit der unteren Fläche 54' des zentralen Kammes 24', die zwi­ schen der unteren Fläche 56 der Einkapselung 52 frei liegend angeordnet ist, verlaufen.

Wie die Fig. 3, 4, 6, 7 und 8 zeigen, liegen die Seiten 42 des dickeren zentralen Kammes 24, 24' innerhalb von gegen­ überliegenden Rändern 74 des zentralen Bereiches 16; dies ist deutlich in Fig. 7 zu sehen, die eine teilweise ge­ schnittene Darstellung und eine Ansicht auf das Ende entlang der zentralen Achse des Leiterrahmens 10, z. B. parallel zu den zentralen Kämmen 24, 24', darstellt. Es ist angestrebt, daß die dickeren zentralen Kämme 24, 24' eine Breite 27 ha­ ben, die geringer ist als die Breite 75 zwischen den Ecken oder Kanten 74 des zentralen Bereiches 16, so daß die Kan­ ten 74 des zentralen Bereiches 76 über die Seiten 42 (siehe Fig. 7) des zentralen Kammes 24 um den Betrag 78 überstehen. Es ist günstig, daß der überstehende Abschnitt 78 annähernd gleich groß entlang der beiden Kanten des zentralen Berei­ ches 16 verläuft. Der überstehende Bereich 78 erleichtert die Bildung und Handhabung des Leiterrahmens 10 und stellt eine besondere Ausführungsform dar. Weiterhin wird eine günstige "Verriegelung" für die Befestigung der Einkapselung 52 um das Element 46, die zentralen Käm­ me 24, 24' und die inneren Enden der Anschlußdrähte 18, 20 angegeben.

Es ist wichtig, daß der Leiterrahmen 10 in sich homogen ist, d. h. er ist aus dem gleichen Material anstatt aus verschie­ denen Materialien oder verschiedenen unterschiedlichen Tei­ len aus demselben Material, die nur an kleinen Punkten oder ähnlichem miteinander verbunden sind, gebildet. Dadurch wird das Problem der verschiedenen thermischen Ausdehnungen und der Verbindung oder Zwischenverbindung verringert, wodurch ungünstige elektrische oder thermische Impedanzen entstehen könnten.

Die Art und Weise, in der dies ausgeführt wird, wird anhand der Fig. 10 bis 14 erläutert.

Fig. 10 zeigt eine Ansicht auf die Kante eines einlaufenden Metallbandes 80, das gegenüberliegende Flächen 82, 84 auf­ weist und eine Dicke 32 oder 44 (siehe Fig. 1) besitzt, und aus dem ein Leiterrahmen ähnlich dem Leiterrahmen 10 nach der Fig. 1 hergestellt werden soll. OFHC-Kupfer ist das be­ vorzugte Grundmaterial, es können allerdings andere für Lei­ terrahmen geeignete Materialien, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Metallband 80 eine Dicke 44 auf und es wird, wie in Fig. 11 gezeigt, abgeschliffen oder abgetra­ gen, um die Dicke des in den Bereichen 28, 30 verbleibenden Metalles (siehe Fig. 1 und 2) zu verringern, während die Be­ reiche, die den zentralen Kamm 24 bilden, unverändert ver­ bleiben. Die sich hieraus ergebende Anordnung ist in den Fig. 13 und 14 gezeigt. Abtragen ist das gleichmäßige Ab­ schaben oder Abspanen eines Metallbandes, um dessen Dicke zu verringern.

Wie die Fig. 11 zeigt, wird das Metallband 80, das eine Dicke 44, beispielsweise entsprechend einer erforderlichen Dicke 44 des Leiterrahmens 10 besitzt, mittels Walzen in Richtung 88 gegen das Abschabmesser 92, das eine keilförmige Messer-Kante 94 aufweist, gedrückt oder gezogen. Das Ab­ schabmesser 92 ist im Querschnitt in Fig. 11 gezeigt und be­ sitzt zwei voneinander beabstandete Bereich 92, 92', die mit unterbrochenen Linien in Fig. 13 dargestellt sind, mit einem Zwischenraum oder Spalt in einem gleichen Abstand zu der er­ forderlich Breite 27 (siehe Fig. 4, 13) des zentralen Kam­ mes 24. Der zentrale Kamm 24 nach den Fig. 10 und 11, 13 und 14 ist dem zentralen Kamm 24 nach den Fig. 1 und 2 zuge­ ordnet. Die Fläche 82 nach den Fig. 10 und 11, 13 und 14 ist der Fläche 54 und der Fläche 84 entsprechend der Fläche 36 der Fig. 1 und 2 zugeordnet. Das Abschaben (skiving) hat den Vorteil, daß ein Leiterrahmen, der verschiedene Bereiche von genau gesteuerter Dicke und Breite aufweist, in einem ein­ zigen kostengünstigen Arbeitsgang gebildet werden kann. Ein Abschaben ist nach der vorliegenden Ausführungsform möglich, da ein dickerer Bereich 96, 94, 24 in Form eines Kammes, der longitudinal entlang der Länge des Metall­ bandes 80 verläuft, vorliegt. Wenn einmal begonnen wurde, das Metallband 80 abzuschaben, um die selektiven verdünnten Metallstreifen 80', wie sie in den Fig. 13 bis 14 gezeigt sind, zu bilden, werden Löcher 14 (siehe Fig. 1) in das Band 80' gestanzt oder geätzt, um einen Leiterrahmen 10 oder ähnliches zu erhalten. Während es als bevorzugt anzusehen ist, den Kamm 24 zuerst auszuschaben und dann als zweiten Schritt die Öffnungen 14 zu stanzen oder zu ätzen, können die Verfahrensschritte auch umgekehrt werden, wobei dieses allerdings als weniger zweckmäßig anzusehen ist.

Wie die Fig. 12 zeigt, besitzt das Metallband zu Beginn eine Dicke 32, die der Dicke 32 der dünneren Bereiche 28, 30 des Leiterrahmens 10 in Fig. 1 entspricht, wobei das Metallband in Richtung 102 durch die Walzen 104 gedrückt und gezogen wird, wo dann ein schmaler Streifen 106 einer Breite 27 und einer Dicke 26 und möglichst aus dem gleichen Metall des einlaufenden Metallbandes 80 unter Druck angedrückt und auf das Band 80 durch die Walzen 104 unter Wärme aufgescheißt wird. Das sich hieraus ergebende Metallband 108 ist im wesentlichen homogen, da die zwei Bereiche ohne ein Lötmit­ tel oder ein fremdes Zusatzmaterial miteinander verbunden werden. Das Band 108 mit dem angeschweißten zentralen Kamm 106, entsprechend dem Kamm 24, hat das Aussehen, wie es in den Fig. 13 bis 14 dargestellt ist, und ist für die Her­ stellung von Leiterrahmen 10 in der gleichen Art und Weise wie für das Band 80' geeignet. Während es als bevorzugt an­ zusehen ist, das Band 108 zuerst zu befestigen und dann als zweiten Schritt die Öffnungen 14 zu stanzen oder zu ätzen, können die Schritte auch umgekehrt werden, obwohl dies als weniger bevorzugt anzusehen ist.

Wenn der Kamm 24 gebildet worden ist und das Metall­ band 80', 108 gelocht oder geätzt wurde, um die Öffnungen 14 oder ähnliches darin (siehe Fig. 1) zu erhalten, wird das Bauelement 46 an dem zentralen Bereich 16 befestigt, Bond­ drähte und andere Verbindungs-Teile 48, 50 angebracht und der Leiterrahmen in eine Beschichtungspresse zur Herstellung der Einkapselung 52, die den Chip 46 und die Drähte 48, 50 umgibt, allerdings den Bodenbereich 50, 54' des zentralen Kammes 24, 24' unbedeckt frei läßt, zu bilden.

Seitliche Führungsränder 22 werden abgeschnitten, so daß die Anschlußdrähte 18, 20 davon und gegeneinander abgetrennt werden. In dem gleichen oder in einem nachfolgenden Arbeits­ schritt werden die Anschlußdrähte 18, 20 in der gewünschten Form nach unten gebogen, um eine Anordnung zu erhalten, die für die Oberflächenbefestigung, wie sie in den Fig. 6 bis 9 gezeigt ist, vorzubereiten.

In einer typischen Anordnung mit acht Anschlußdrähten mit einer "H"-förmigen Anordnung, wie sie in den Fig. 1 bis 9 gezeigt ist, liegt die Dicke der Bereiche 28, 30 des Leiter­ rahmens, z. B. die Dimension 32 in Fig. 2, üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, bevorzugt bei 0,15 bis 0,25 mm und besonders bevorzugt bei etwa 0,2 mm. Der zentrale Kamm 24 hat eine Dicke 26 in dem Bereich von etwa 0,5 bis 2,5 mm, bevorzugt etwa 1 bis 2 mm und insbesondere etwa 1,5 mm, der zentrale Kamm 24 hat eine Breite 27 im Be­ reich von etwa 0,5 bis 2,5 mm, bevorzugt 1 bis 2 mm und ins­ besondere etwa 1,3 mm, wobei diese Werte als typisch anzu­ sehen sind. Die Breite 74 des Befestigungsbereiches 16 (siehe Fig. 7) des Elementes beträgt etwa 0,1 bis 0,3 mm mehr als der zentrale Kamm 24, mit typischerweise 0,25 mm. Demzufolge betragen die überstehenden Abschnitte 78 zwischen den Seiten 42 des Kammes 24 und der Ränder 74 des Verbin­ dungsbereiches 16 des Elementes etwa die Hälfte, beispiels­ weise etwa 0,13 mm. Die Anschlußdrähte 18, 20 sind üblicher­ weise in der gleichen Dicke wie die Dicke 32 (siehe Fig. 2) des dünneren Bereiches des Leiterrahmens 10 dimensioniert.

Die Anschlußdrähte 18 sind üblicherweise etwa 0,25 bis 0,51 mm breit, typischerweise etwa 0,41 mm, und die An­ schlußdrähte 20 sind üblicherweise etwa zweimal so breit. Der Zwischenraum zwischen den Anschlußdrähten ist üblicher­ weise etwa 0,25 bis 0,76 mm, bevorzugt etwa 0,51 mm. Die Länge der Anschlußdrähte, beispielsweise die Längs über die sie von den Seiten der Einkapselung (des Körpers) 52 ab­ stehen, wird durch die Anordnung vorgegeben, in der sie ein­ gesetzt werden sollen.

Dort, wo die Anschlußdrähte nach unten entweder in der Form einen Möwen-Schwinge (gull-wing) oder in J-Form verlaufen sind sie typischerweise etwas länger für die Mehrfachbiegung ausgebildet, wie sie für den zusätzlichen Abstand von der Ebene des Bond-Bereiches 16 zu der Ebene der freien unteren Fläche 54 des Kammes 24 erforderlich ist. Fig. 7 zeigt eine sogenannte Möwen-Schwingen-Anordnung. Dennoch können die An­ schlußdrähte 18, 20 ebenso in der ähnlichen "J"-Anordnung gebogen werden, wobei das untere Ende jedes Anschlußdrahtes zurück in Richtung oder in eine schmale Ausnehmung in der unteren Fläche der Einkapselung 52 gebogen ist. In jedem Fall (z. B. der "Möwen-Schwingen"-Anordnung oder der "J"-Form) ist es erforderlich, daß die Enden 64 der Anschluß­ drähte, die die Befestigungs-Kontaktfelder 66 der PC-Leiter­ platte verbinden sollen, eine untere Fläche aufweisen, die im wesentlichen koplanar mit der unteren Fläche 54 des Kam­ mes 24 ist.

Aufgrund der vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die Anordnung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungs­ formen eine verbesserte Leistungs-Anordnung und/oder ein Package für den Hochfrequenz-Bereich angibt, insbesondere eine Anordnung und/oder ein Package, das billige Materialien und Verfahren verwendet und das eine niedrige thermische und parasitäre Impedanz aufweist. Weiterhin ermöglichen diese Ausführungen und Verfahren in Verbindung mit Anordnungen und/oder Packages geeignete Vorraussetzungen für die Ober­ flächenbefestigung.

Die Ausführung führt zu sehr kurzen Anschlußdrähten zwischen dem Bauelement innerhalb des Package und der äußeren PC-Lei­ terplatte, mit der die Anordnung letztlich verbunden wird. Dieser geringe Abstand reduziert die parasitäre Induktivi­ tät, Kapazität und Rückkopplung. Dies führt zu einer verbes­ serten Tauglichkeit im Hochfrequenzbereich unter den glei­ chen Betriebsbedingungen.

Ein anderer Gesichtspunkt besteht darin, daß das Bauelement 46 an einen Metallbereich 16, 24 homoge­ ner Dicke angebondet wird, der seine untere Fläche 54 frei liegend außerhalb der Einkapselung 52 im Hinblick auf eine effiziente Ableitung und Abführung der Wärme aufweist. Hier­ durch weist das Package und die Anordnung eine im wesent­ lichen niedrige thermische Impedanz auf, so daß die maximale RF-Ausführung (HF-Ausführung) für eine vorgegebene Verlust­ leistung realisiert werden kann.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Ausführungsform ist die Bil­ dung von "H"-förmigen gemeinsamen oder elektrischen Re­ ferenz-Anschlußdrähten 20, die die aktiven Anschlußdrähte 18 abschirmen, die bevorzugt zwischen den Armen des "H" aus Gründen der parasitären Rückkopplung und der Einkopplung in andere Bereiche des Schaltkreises angeordnet sind. Dies ver­ bessert weiterhin die elektrischen Eigenschaften.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Ausführungsform liegt darin, daß die Anordnung unter der Verwendung einer minimalen An­ zahl von Einzelteilen hergestellt ist, beispielsweise aus dem aktiven Bauelement, ein Bereich eines einteiligen Lei­ terrahmens, den Bonddrähten und der Einkapselung. Der ein­ teilige Leiterrahmen ist vergleichbar billig. Beispielsweise sind die Kosten des Abtragens oder Vertiefens des unbear­ beiteten Metallbandes, um die Anordnung, wie sie in den Fig. 13 und 14 und 1 bis 2 gezeigt ist herzustellen, bezogen auf eine Einheit sehr gering, verglichen mit den Kosten der Herstellung und des Zusammenbaus, die unter Verwendung eines keramischen Trägers, Dünnfilmträger oder Trägers mit einer Vielzahl von Leiterrahmen nach dem Stand der Technik anfallen.

Weiterhin hat der beschriebene Aufbau des Leiterrahmens eine im wesentlichen planare obere Fläche 36. Dies erleich­ tert sehr das Aufbringen oder Anbonden des Bauelementes und der Anschlußdrähte oder ähnliches. Weiterhin ist der homogen in einem Stück ausgeschliffene oder kontinuierlich ge­ schweißte Leiterrahmen wesentlich einfacher zu handhaben als ein aus vielen Teilen bestehender Leiterrahmen und/oder Bau­ teile, die als Zwischenkomponenten gefertigt sind, und auf keramischen Platten oder anderen komplexen Substraten befes­ tigt werden. Folglich ist die Anordnung und das Verfahren gemäß der Ausführungsform sehr gut für die automatisierte Ferti­ gung geeignet.

Aufgrund der vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß die Anordnung und das Verfahren nach der Ausführungsform eine ver­ besserte Anordnung und/oder ein Package für den hochfrequen­ ten Leistungsbereich angibt, insbesondere eine Anordnung und/oder eine Package-Anordnung, mit der sich geringe Ma­ terial- und Fertigungskosten verbinden und die eine geringe thermische und parasitäre Impedanz aufweist. Weiterhin wer­ den Ausführungen und Verfahren in Verbindung mit Anordnungen und/oder Packages angegeben, die für die Oberflächenbefes­ tigung geeignet sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von besonderen Aus­ führungsformen erläutert wurde, sind die Grundgedanken in einem großen Bereich variierbar. Z. B. ist der gezeigte Kamm 24 als Bereich 28, 30, der zentral angeordnet ist, von etwa dergleichen Breite von näherungsweise der Breite wie die Anschlußdrähte 18, 20, die die Arme des "H" bilden, und die etwa die gleiche Länge aufweisen, wobei dies nicht als wesentlich anzusehen ist, und der sich längs erstreckende Kamm 24 kann außerhalb des Zentrums in dem Leiterrahmen 10 angeordnet sein, solange noch ein überstehender Abschnitt 78 vorhanden ist. Obwohl es als bevorzugt anzusehen ist, den zentralen Kamm 24 vor dem Stanzen oder Ätzen der verschie­ denen Öffnungen in dem Band 80, 108 auszuführen, um den Leiterrahmen mit den Vielfach-Achlüssen zu schaffen, ist dies nicht als zwangsläufige Maßnahme anzusehen. Der zen­ trale Kamm 24 kann gebildet werden, nachdem die verschie­ denen Öffnungen und Löcher in dem verbleibenden Band gebil­ det worden sind. In dem letzteren Fall müssen die Bereiche des zentralen Kammes 24 nicht Teil der fertiggestellten An­ ordnung bleiben und können im gleichen Verfahrensschritt, wie die Entfernung der Führungsränder, abgetrennt werden.

Claims (4)

1. Halbleiter-Leistungs-Anordnung für Hochfrequenz-Anwendungen, mit
mindestens einem Halbleiter-Bauelement (46),
einem metallischen Leiterrahmen (12) zur Aufnahme des Halblei­ ter-Bauelementes (46), und
einer Einkapselung (52) zum Einkapseln des Halbleiter-Bauele­ mentes (46) und Teile des Leiterrahmens (12), wobei
der Leiterrahmen (12) einen dünnen Bereich (18, 20) zum Bilden externer elektrischer Verbindungen mit der Anordnung (60) und einen dicken Bereich (24) zur Aufnahme des Halbleiter-Bauele­ mentes (46) aufweist, und wobei eine obere Fläche (36) des dün­ nen Bereichs (18, 20) koplanar zur oberen Fläche (36) des dicken Bereichs (24) verläuft,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leiterrahmen monolithisch und H-förmig ausgebildet ist, wobei der Querbalken des "H" den dicken Bereich (24) enthält, der sich quer von der einen Seite des "H" zu der anderen Seite des "H" erstreckt, und wobei die Arme (20) des "H" Teil des dünnen Bereichs (18, 20) sind und gemeinsame externe elektri­ sche Verbindungen zu der Anordnung (60) bilden,
daß eine untere Fläche (54) des dicken Bereichs (24) an einer unteren Fläche (56) der Einkapselung (52) freiliegt,
daß zwischen den Armen (20) jeweils mindestens ein Anschlußteil (18), das Teil des dünnen Bereichs (18, 20) ist, angeordnet ist, das mit dem Halbleiter-Bauelement (46) zur Bildung von I/O-Anschlüssen verbunden ist, und
daß die Arme (20) und die Anschlußteile (18) sich solcherart nach unten gebogen erstrecken, daß die unteren Flächen (62) von deren Anschlußenden (64) koplanar zur unteren Fläche (54) des dicken Bereichs (24) verlaufen.

2. Verfahren zur Bildung einer Halbleiter-Leistungs-Anordnung für Hochfrequenz-Anwendungen, mit den Stufen:
Herstellung eines monolithischen, metallischen Leiterrahmens (12), der eine im wesentlichen ebene obere Fläche (36) und einen ersten Bereich (18, 20) zur Herstellung von externen elektrischen Verbindungen zu der Anordnung (60) und einen zen­ tral gelegenen zweiten Bereich (24) zur Aufnahme eines Halbleiter-Bau­ elementes (46) und Verbindungen damit aufweist, wobei der erste Bereich (18, 20) dünner ausgeführt ist als der zentral gelegene zweite Bereich (24) und wobei der Leiterrahmen (12) H-förmig mit einem Bereich in Form eines Querbalkens (16) des "H" gebil­ det ist, der den dicken Bereich umfaßt und der sich quer von einer Seite des "H" zu dessen anderer Seite erstreckt, wobei Arme (20) des "H" Teile des dünnen Bereichs (18, 20) sind und gemeinsame äußere elektrische Verbindungen zu der Vorrichtung (60) bilden und wobei zwischen den Armen (20) jeweils minde­ stens ein Anschlußteil (18), das Teil des dünnen Bereichs (18, 20) ist, angeordnet ist;
Aufbonden eines Halbleiter-Bauelementes (46) auf die obere Fläche (36, 16) des zweiten Bereichs (24);
Herstellung der Verbindungen zwischen dem Halbleiter-Bauelement (46) und dem zweiten Bereich (24) und den Anschlußteilen (18) zur Bildung von I/O-Anschlüssen; und
Einkapselung des Halbleiter-Bauelements (46) und des Leitrrah­ mens (12) derart, daß der externe elektrische Verbindungsbe­ reich des ersten Bereichs (18, 20) sich von den Seiten der Ein­ kapselung (52) heraus erstreckt und eine gegenüber der oberen Fläche (36) liegende untere Fläche (54) des zweiten Bereichs (24) an einer unteren Fläche (56) der Einkapselung (52) frei liegend angeord­ net ist, und daß die Arme (20) und die Anschlußteile (18) sich solcherart nach unten gebogen erstrecken, daß die unteren Flä­ chen (62) von deren Anschlußenden (64) koplanar zur unteren Fläche (54) des dicken Bereichs (24) verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von einzelnen monolithischen Leiterrahmen (12) in Form eines Bandes (80) miteinander verbunden sind, wobei die einzel­ nen Leiterrahmen (12) durch längsverlaufende seitliche Füh­ rungsränder (22) gestützt oder gehalten werden, und Bildung des dickeren und dünneren Bereichs durch Druckschweißen eines dickeren zentralen Kammes (106) entlang einer Längsachse des Bandes (80) entweder vor oder nach dem Stanzen oder Ätzen des streifenförmigen Bandes (80), um die einzelnen monolithischen Leiterrahmen (12) herzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von einzelnen monolithischen Leiterrahmen (12) in Form eines Bandes (80) miteinander verbunden sind, wobei die einzel­ nen Leiterrahmen (12) durch längsverlaufende seitliche Füh­ rungsränder (22) gestützt oder gehalten werden, und Bildung des dickeren und dünneren Bereiches durch Abtragen von Metall von diesen Bereichen des Bandes (80), um die dünneren Bereiche (18, 20) zu bilden, entweder vor oder nach dem Stanzen oder Ätzen des streifenförmigen Bandes (80), um die einzelnen monolithi­ schen Leiterrahmen (12) herzustellen, wobei ein dickerer zentra­ ler Kamm (24) entlang einer Längsachse des Bandes (80) ver­ bleibt, um die dickeren Bereiche (24) zu bilden.