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DE69735361T2 - Harzverkapselte halbleiteranordnung und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Harzverkapselte halbleiteranordnung und herstellungsverfahren dafür Download PDF

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DE69735361T2
DE69735361T2 DE69735361T DE69735361T DE69735361T2 DE 69735361 T2 DE69735361 T2 DE 69735361T2 DE 69735361 T DE69735361 T DE 69735361T DE 69735361 T DE69735361 T DE 69735361T DE 69735361 T2 DE69735361 T2 DE 69735361T2
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DE
Germany
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conductor
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conductors
frame
section
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Tetsuya Suwa-shi OTSUKI
Kenzo Suwa-shi YOSHIMORI
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Halbleixterbauelement, das durch eine Leiterkonstruktion gekennzeichnet ist, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Halbleiterbauelemente wie hochintegrierte Schaltungen (Very Large Integrated Circuits – VLSIs), die in hohem Maße integriert sind, erfordern eine große Anzahl Elektroden (Anschlussflächen – pads) zur Signaleingabe und -ausgabe auf dem Chip sowie eine große Anzahl Spannungsversorgungselektroden. Dies erfordert daher eine ähnlich große Anzahl Leitungen zum Anschluss der Elektroden.
  • Wenn Spannung an einen Halbleiter-Chip an verschiedenen Punkten angelegt wird, haben außerdem die Drähte für diese verschiedenen Anschlüsse unterschiedliche Längen und damit unterschiedliche Widerstandwerte. Als Ergebnis sind die Spannungsabfälle über sie unterschiedlich, und es ist schwierig, sicherzustellen, dass die gleiche Spannung an die verschiedenen Elektroden angelegt wird. Wenn ferner alle Drähte, die die Spannungsversorgung mit den verschiedenen Elektroden verbinden, die gleiche Länge haben sollen, müssen sie gleich lang wie der längste Draht sein, und somit nimmt die Gesamtlänge der Drähte zu, was insgesamt in einem höheren Spannungsabfall resultiert.
  • Die JP 4-174551 offenbart ein Halbleiterbauelement, das so konzipiert ist, dass es die obigen Probleme löst. Dieses Halbleiterbauelement stellt einen gemeinsamen inneren Leiter bereit, der mit einem isolierenden Kleber auf der Oberfläche der Halbleiter-Chipschaltung auflaminiert wird. Eine Mehrzahl innerer Signalleiter ist um den Halbleiter-Chip vorgesehen und elektrisch mit dem Halbleiter-Chip verbunden. Ferner ist der Halbleiter-Chip durch Formharz gekapselt, wobei er vom gemeinsamen inneren Leiter gestützt wird.
  • Dieses Halbleiterbauelement bietet insofern Vorteile, dass keine Lasche erforderlich ist, um den Halbleiter-Chip darauf zu installieren, ein Kurzschluss zwischen Lasche und Bondierungsdraht vermieden werden kann, indem der gemeinsame innere Leiter zur Spannungsversorgung verwendet wird, und die gemeinsame Nutzung der Leiterstifte auf einfache Weise implementiert werden kann. Insbesondere verringert die Bereitstellung des gemeinsamen inneren Leiters nicht nur die Anzahl der Leiter, sondern vermindert auch den Spannungsabfall durch Verkürzung der Drähte.
  • Bei einem derartigen Halbleiterbauelement bringt jedoch das Auflaminieren des gemeinsamen inneren Leiters auf der Halbleiter-Chipoberfläche Einschränkungen für die Anordnung der An schlussflächen auf der Halbleiter-Chipoberfläche mit sich. Außerdem bestehen weitere Probleme wie etwa die Verunreinigung des Chips durch den isolierenden Kleber, der den gemeinsamen inneren Leiter auf dem Halbleiter-Chip gebondet, sowie Bondierungsmängel, die durch Weichwerden des Klebers verursacht werden.
  • Des Weiteren offenbart die JP 6-66351 ein Halbleiterbauelement, bei dem der gemeinsame innere Leiter um den Halbleiter-Chip herum vorgesehen ist. Der gemeinsame innere Leiter ist nicht auf der Oberfläche des Halbleiter-Chips angeordnet, so dass es keine Einschränkungen hinsichtlich der Anordnung der Laschen auf der Halbleiter-Chipoberfläche gibt. Bondierungsmängel werden ebenfalls vermieden.
  • Da jedoch die Lasche, auf der der Halbleiter-Chip installiert wird, integral auf einem Leiter vorgesehen und der gemeinsame innere Leiter um diese Lasche herum angeordnet ist, ist es schwierig, eine ausreichende Isolierung zwischen der Lasche und dem gemeinsamen inneren Leiter sicherzustellen. Der gemeinsame innere Leiter wird so gebildet, dass ein Abschnitt abgeschnitten wird, um einen Kontakt mit dem Leiter, auf dem die Lasche ausgebildet ist, zu vermeiden, wodurch sich für die Auslegung Einschränkungen ergeben. Diese Einschränkungen bringen weitere Einschränkungen hinsichtlich der Position, an der Bondieren erfolgt, mit sich.
  • In den letzten Jahren hat sich durch den Anstieg der Leistungsaufnahme der VLSIs und ähnlicher Bauelemente die Nachfrage nach einem niedrigpreisigen Kunststoffgehäuse mit guter Wärmeabstrahlung verstärkt. Um diese Nachfrage hinsichtlich der verwendeten Materialien zu befriedigen, ist daran gedacht worden, die Wärmeleitfähigkeit des Leiterrahmens und des Kapselungsharzes zu erhöhen, und hinsichtlich des Aufbaus ist eine Verbesserung der Wärmeabstrahlungseigenschaften durch Änderung der Auslegung des Leiterrahmens oder durch Hinzufügen eines Wärmeableiters oder Wärmeabstrahlers erwogen worden. Insbesondere die Verbesserung der Wärmeabstrahlungseigenschaften durch Hinzufügen eines Wärmeabstrahlers ist die konservativste Maßnahme für hochintegrierte Schaltungen (Large Scale Integrated Circuits – LSIs), bei denen die Leistungsaufnahme nicht höher liegt als 2 W pro Chip.
  • Unter dem Gesichtspunkt der Wärmeabstrahlung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits früher die in der JP 6-53390 A offenbarte Erfindung gemacht. Diese Erfindung stellt einen Wärmeabstrahler mit hoher Wärmeleitfähigkeit bereit, der eine solche Struktur hat, dass darauf anstelle einer Anschlussfläche ein Bauelement installiert werden kann. In diesem Fall werden die inneren Leiter von einem auf dem Wärmeabstrahler angebrachten Isoliermaterial getragen.
  • Als Ergebnis kann durch diese Konstruktion ein Halbleiterbauelement mit hervorragenden der Wärmeabstrahlungseigenschaften geschaffen werden.
  • Die EP 0 693 779 A offenbart ein harzgekapseltes Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dieser Stand der Technik hat Stützstäbe, die integral mit dem Rahmenleiter ausgebildet sind, und nur eine Art Leiter, die nicht mit dem Rahmenleiter zusammenhängend angeordnet sind.
  • Das Dokument von KARNEZOS M. et al.: "EDQUAD – AN ENHANCED PERFORMANCE PLASTIC PACKAGE", Proceedings of the Electronic Components and Technology Conference, Washington, 1. bis 4. Mai 1994, Nr. Conf. 44, 1. Mai 1994, Seiten 63 bis 66, XP000479147 Institute of Electrical and Electronics Engineers, offenbart ein so genanntes EDQUAD-Gehäuse, das vier getrennte Abschnitte eines Rahmenleiters hat, wobei jeder Abschnitt von einem zugehörigen Stützstab, der integral mit dem Rahmenleiterabschnitt ausgebildet ist, abgestützt wird. Außerdem ist ein Leiter, der als Spannungsversorgungsleiter dient, integral mit mindestens zwei der vier Rahmenleiterabschnitte ausgebildet. Andere Leiter sind vorgesehen, die nicht mit den Rahmenleiterabschnitten zusammenhängend angeordnet sind.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein harzgekapseltes Halbleiterbauelement und ein Fertigungsverfahren für dieses bereitzustellen, die eine äußerst flexible Drahtanordnungsauslegung ermöglichen, indem Leiter gemeinsam genutzt werden, um die Anzahl der Leiter und den Spannungsabfall bei verkürzten Drähten zu verringern.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines kunststoffgekapselten Halbleiterbauelements, das einen guten Wärmeabstrahlungswirkungsgrad hat, sowie ein Herstellungsverfahren für dieses.
  • Diese Aufgaben werden durch ein harzgekapseltes Halbleiterbauelement gemäß Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 25 und ihre bevorzugten Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen gelöst.
  • Mit diesem Halbleiterbauelement kann eine stabile Spannung an die Elektroden des Halbleiterelements über eine geringe Anzahl Leiter geliefert werden, indem der Rahmenleiter zwischen dem Halbleiterelement und den Leitern angeordnet wird, und indem der Rahmenleiter und der zweite mit dem Rahmenleiter ständig verbundene Leiter z.B. als Spannungsversorgungsleiter verwendet werden. Dies ermöglicht eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit bei verringertem Rauschen der Spannungsversorgung.
  • Ferner stehen die Leiter, die den Leitern entsprechen, die durch den Rahmenleiter gemeinsam genutzt werden, zur Verwendung beispielsweise als Signalleiter zur Verfügung, so dass die Flexibilität der Auslegung verbessert wird.
  • Die Leiter des Halbleiterbauelements enthalten erste Leiter, die mit dem Rahmenleiter nicht zusammenhängend, und zweite Leiter, die integral mit dem Rahmenleiter angeordnet sind. Da der Rahmenleiter von den zweiten Leitern an einer Mehrzahl Stellen getragen wird, wird der Rahmenleiter mit hinreichender mechanischer Festigkeit an einer gegebenen Position in seiner Lage gehalten. Selbst wenn der Rahmenleiter aufgrund seines Gewichts etwas nach unten ausgelenkt wird, kann auf diese Weise ein ausreichender Abstand zwischen dem Rahmenleiter und dem Anbauelement des Halbleiterelements sichergestellt werden. Da die zweiten Leiter integral mit dem Rahmenleiter ausgebildet sind, kann die Anzahl der Drahtbondierungsschritte entsprechend verringert werden. Dies ist beim Herstellungsprozess vorteilhaft. Da außerdem die Querschnittsflächen der Leiter wesentlich größer sind als die der Drähte mit verringertem elektrischem Widerstand, kann der Spannungsabfall entsprechend reduziert werden.
  • Vorzugsweise sind bei dem Halbleiterbauelement die Endabschnitte der inneren Leiter, die die Teile der ersten Leiter bilden, zu Positionen geführt, an denen die Enden der inneren Leiter die Elementanbauoberfläche des Halbleiterelement-Anbauelements überlappen. Bei dieser Konstruktion kann die Elementanbauoberfläche während der Drahtbondierung der inneren Leiter auch zur Abstützung für die Endabschnitte der inneren Leiter dienen.
  • Vorzugsweise ist beim Halbleiterbauelement eine isolierende Leiterauflage mit dem Elementanbauelement und den Leitern gebondet, so dass sich ein Abschnitt der isolierenden Leiterauflage zwischen dem Elementanbauelement und den Leitern befindet, wobei die isolierende Leiterauflage gestattet, dass die freien Enden des inneren Leiters jedes der ersten Leiter die Elementanbauoberfläche des Elementanbauelements innerhalb der Grenzen der elastischen Verformung berührt. Bei dieser Konstruktion werden die freien Enden der inneren Leiter während des Drahtbondierungsschrittes nach unten verformt und berühren die Elementanbauoberfläche, wobei der Leiterauflageabschnitt als Drehpunkt dient, wodurch zuverlässige und stabile Drahtverbindungen ermöglicht werden, und die inneren Leiter werden vom Leiterauflageabschnitt zuverlässig gestützt.
  • Außerdem wird bevorzugt der Wärmeabstrahlungswirkungsgrad verbessert, indem das Elementanbauelement aus einer Substanz mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet wird.
  • Ferner weist das Elementanbauelement vorzugsweise eine Substanz auf, die nicht nur eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sondern auch eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, wie Kupfer, Aluminium, Silber oder Gold oder eine Metalllegierung, die eines oder mehrere dieser Metalle als Hauptbestandteile enthält, so dass das Elementanbauelement als Erdungskomponente verwendet werden kann.
  • Wenn z.B. das Elementanbauelement auf einem negativen Potential liegt, der Rahmenleiter auf einem positiven Potential liegt und der Rahmenleiter oberhalb des Elementanbauelements angeordnet ist, kommt dann, wenn der Rahmenleiter mit Harz gekapselt wird, hinzu, als ob ein Kondensator zwischen dem Elementanbauelement und dem Leiterrahmen eingebaut wäre, wodurch Rauschen verringert wird.
  • Ferner wird bei dem Halbleiterbauelement vorzugsweise mindestens entweder eine erste leitfähige Schicht oder eine zweite leitfähige Schicht auf der Elementanbauelement ausgebildet, wobei die erste leitfähige Schicht die Masse für die Elektroden des Halbleiterelements und die zweite leitfähige Schicht die Masse für die ersten Leiter bereitstellt. Bei dieser Konstruktion lassen sich die Elektroden des Halbleiterelements und die ersten Leiter von jeder Position aus an Masse legen. Als Ergebnis kann die Anzahl der Masseleiter reduziert werden, wodurch wiederum die Flexibilität der Drahtanordnungsauslegung verbessert wird.
  • Diese leitfähigen Schichten für den Masseschluss werden z.B. durch galvanische Beschichtung der Elementanbauoberfläche mit Silber, Gold, Palladium oder Aluminium ausgebildet.
  • Die erste und die zweite leitfähige Schicht können entweder voneinander getrennt oder zusammenhängend ausgebildet werden.
  • Bei dem Halbleiterbauelement wird vorzugsweise eine isolierende Schicht auf der Oberfläche des Elementanbauelements ausgebildet, wobei ein Bereich ausgespart wird, auf dem die erste und die zweite leitfähige Schicht ausgebildet sind. Die isolierende Schicht weist vorzugsweise einen Metalloxidfilm auf, der durch Oxidieren des Metalls, das das Elementanbauelement bildet, entsteht. Durch Ausformen dieser isolierenden Schicht kann ein Kurzschluss der Leiter und des Rahmenleiters mit dem elektrisch leitfähigen Elementanbauabschnitt verhindert werden. Wenn die isolierende Schicht einen Metalloxidfilm aufweist, hat dieser außerdem normalerweise eine dunkle Färbung, z.B. schwarz, wodurch die Leiter sich leicht mittels eines Bilderkennungssystems unterscheiden lassen, wenn Bondieren ausgeführt wird. Im Vergleich zum Metall hat dieser Metalloxidfilm bessere Hafteigenschaften mit Harz, das zur Bildung des Kunststoffverkapselungsabschnitts verwendet wird. Somit wird die mechanische Festigkeit des Gehäuses verbessert.
  • Das Elementanbauelement des Halbleiterbauelements kann entweder innerhalb des Kunststoffverkapselungsabschnitts gekapselt werden oder teilweise freiliegen. Um einen höheren Wärmeabstrahlungswirkungsgrad zu erzielen, wird der freiliegende Typ bevorzugt.
  • Beispielsweise hat das Elementanbauelement bevorzugt einen großen Abschnitt, der die Elementanbauoberfläche enthält, und einen kleinen Abschnitt, der aus diesem großen Abschnitt herausragt und einen auf dem Kopf stehenden T-förmigen Querschnitt bildet. Ferner ist bevorzugt die Endfläche des kleinen Abschnitts vom Kunststoffverkapselungsabschnitt frei. Da es mit dieser Konstruktion möglich ist, die Oberfläche des Elementanbauelements zu vergrößern, kann die vom Halbleiterelement erzeugte Wärme wirksam durch das Elementanbauelement abgeleitet und von der vom Kunststoffverkapselungsabschnitt freien Oberfäche nach außen abgestrahlt werden, wodurch ein guter Wärmeabstrahlungswirkungsgrad bereitgestellt wird. Da es möglich ist, den Abstand zwischen der Elementanbauoberfläche, auf der das Halbleiterelement installiert ist, und der vom Kunststoffverkapselungsabschnitt freien Oberfläche zu vergrößern, kann das Eindringen von Gas, Feuchtigkeit oder anderen Substanzen, die einen nachteiligen Einfluss auf das Halbleiterelement oder die Verdrahtung haben, unterbunden werden. Um die Verbindung zwischen dem Elementanbauelement und dem Kunststoffverkapselungsabschnitt zu verbessern, hat der kleine Abschnitt des Elementanbauelements vorzugsweise eine Hinterschneidung in Dickenrichtung oder der große Abschnitt Harzeindringlöcher, die in Dickenrichtung hindurchgehen.
  • Vorzugsweise hat beim Halbleiterbauelement der Rahmenleiter Identifizierungsnasen oder -kerben, die eine Markierungsfunktion bei der Bilderkennung der Drahtbondierung haben. Mit diesen Identifizierungsnasen oder -kerben können die Bondierungspositionen mittels der Bilderkennung während der Drahtbondierung genau und einfach identifiziert werden.
  • Ferner hat der Rahmenleiter vorzugsweise eine planare Konfiguration in Form eines im Wesentlichen abgerundeten Rechtecks oder Quadrats und wird durch Stützstäbe in den vier Ecken der ringförmigen Anordnung abgestützt. Auf diese Weise kann der Rahmenleiter zuverlässig von den Stützstäben getragen werden.
  • Es ist wünschenswert, dass der Außendurchmesser des Rahmenleiters vorzugsweise im Bereich zwischen 15% und 80%, mehr bevorzugt im Bereich zwischen 20% und 70%, des Außendurchmessers des Kunststoffverkapselungsabschnitts liegt. Der untere Grenzwert des obigen Bereichs hängt von der Größe eines auf dem Elementanbauelement platzierten Halbleiterelement ab. Mit anderen Worten, der Innendurchmesser des Rahmenleiters wird so eingestellt, dass zumindest ein ausreichender Raum sichergestellt wird, in dem der Rahmenleiter nicht mit dem Halbleiterelement in Kontakt kommt. Der obere Grenzwert des obigen Bereichs wird außerdem so eingestellt, dass ein Bereich sichergestellt wird, in dem die nicht mit dem Rahmenleiter zusammenhängenden ersten Leiter lokalisiert werden können. Wenn der Rahmenleiter größer ist als der obere Grenzwert, besteht die Gefahr, dass er sich durch sein eigenes Gewicht verformt. Dies resultiert in einer hohen Kurzschlusswahrscheinlichkeit zwischen dem Rahmenleiter und der Elementanbauoberfläche.
  • In der Praxis liegt die Breite des Rahmenleiters vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 2 mm und mehr bevorzugt zwischen 0,2 mm und 1 mm. Die Breite des Rahmenleiters wird in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren bezüglich des Halbleiterelements bestimmt, einschließlich Auslegungsaspekten, mechanische Festigkeit, Drahtbondierung, Ätzen.
  • Gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Halbleiterbauelement in wirksamer Weise hergestellt werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Abschnitte einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1;
  • 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die wesentlichen Abschnitte von 1 darstellt;
  • 4 ist eine schematische Darstellung des Drahtbondierungsprozesses der inneren Leiter;
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die den Zustand nach Abschluss der Drahtbondierung gemäß 4 zeigt;
  • 6 ist eine schematische Draufsicht eines Leiterrahmens, der zur Herstellung des Halbleiterbauelements der ersten Ausführungsform verwendet wird;
  • 7 ist eine schematische Darstellung, die das Verkapseln beim Herstellungsprozess des Halbleiterbauelements der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 8 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 9 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8;
  • 10A und 10B zeigen eine modifizierte Erdungsebene, wobei 10A ein Längsschnitt und 10B eine Draufsicht derselben ist;
  • 11 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 12 ist eine schematische Draufsicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 13 ist eine schematische Schnittansicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 14A und 14B zeigen ein Halbleiterbauelement gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 14A einen schematischen Querschnitt desselben und 14B einen vergrößerten Elementanbauabschnitt zeigt;
  • 15A bis 15D sind schematische Darstellungen des Herstellungsprozesses des in 14 dargestellten Elementanbauabschnitts;
  • 16 ist ein schematischer Längsschnitt einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
  • 17 ist ein schematischer Längsschnitt einer achten Ausführungsform der Erfindung;
  • 18 ist eine schematische Darstellung, die den Ablauf der Drahtbondierung der Elektroden-Anschlussflächen eines Halbleiterelements zeigt; und
  • 19A bis 19D sind schematische Darstellungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Kunststoffverkapselung zeigen.
  • BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 ist eine schematische Draufsicht, die ein Halbleiterbauelement einer ersten Ausführungsform der Erfindung ohne einen kunststoffgekapselten Abschnitt darstellt. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1.
  • Ein Halbleiterbauelement 100 dieser Ausführungsform weist einen Elementanbauabschnitt 10, ein Halbleiterelement 20, das auf einer Elementanbauoberfläche 12 des Elementanbauabschnitts 10 gebondet wird, eine Mehrzahl Leiter (Leitergruppen) 30 und einen Rahmenleiter 36 auf, der am Umfang des Halbleiterelements 20 angeordnet ist.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der Elementanbauabschnitt 10 einen großen Abschnitt 10a und einen kleinen daraus herausragenden Abschnitt 10b auf und bildet so im Querschnitt im Wesentlichen eine umgekehrte T-Form. Die untere Oberfläche des großen Abschnitts 10a bildet die Elementanbauoberfläche 12, und die obere Oberfläche des kleinen Abschnitts 10b bildet eine freiliegende Oberfläche 14.
  • Wie 1 zeigt, sind auf der Elementanbauoberfläche 12 eine erste leitfähige Schicht 18a mit einer Zone, auf der das Halbleiterelement 20 angeordnet ist, wobei die Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht 18a größer ist als die einer solchen Zone, und eine Mehrzahl punktförmiger zweiter leitfähiger Schichten 18b, die von der ersten leitfähigen Schicht 18a getrennt sind, ausgebildet. Außer den leitfähigen Schichten 18a und 18b ist eine isolierende Schicht 16 auf dem Elementanbauabschnitt 10 ausgebildet.
  • Der Elementanbauabschnitt 10 kann aus Epoxydsubstrat oder einem Keramikmaterial gebildet werden, weist aber vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges Material mit guter Wärmeleitfähigkeit auf, wie Kupfer, Aluminium, Silber oder Gold oder eine Legierung mit diesen Metallen als Hauptbestandteile. Insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist Kupfer ein bevorzugtes Metall.
  • Für das zur Ausformung der leitfähigen Schichten 18a und 18b verwendete Material bestehen keine besonderen Einschränkungen, aber als Beispiele seien Silber, Gold, Palladium und Aluminium genannt. Hinsichtlich der Leitfähigkeit und der Bondierungsfähigkeit mit dem Halbleiterelement 20 ist Silber besonders zu bevorzugen. Die leitfähigen Schichten 18a und 18b können durch Verfahren wie galvanische Beschichtung oder Bondieren aufgebracht werden und dienen als Erdungsoberflächen, wie nachstehend detailliert beschrieben wird.
  • Ferner besteht für das Material der isolierenden Schicht 16 keine besondere Einschränkung, so lang es gute Isoliereigenschaften hat, aber vorzugsweise wird ein Metalloxidfilm z.B. durch Oxidieren des den Elementanbauabschnitt 10 bildenden Metalls hergestellt. Wenn der Elementanbauabschnitt 10 z.B. Kupfer aufweist, kann die isolierende Schicht durch Aufbringen eines starken alkalischen Reagens zum Oxidieren der Oberfläche erhalten werden. Wenn der Elementanbauabschnitt 10 aus Aluminium besteht, kann er eloxiert werden, um einen Oxidfilm (Aluminite: Handelsname) zu erhalten, der seinerseits als isolierende Schicht verwendet wird. Durch Bereitstellen der isolierenden Schicht 16 ist es möglich, einen Kurzschluss der Leiter 30 und den Rahmenleiters 36 mit dem Elementanbauabschnitt 10 zu verhindern. Wenn außerdem die isolierende Schicht 16 z.B. Kupferoxid aufweist, hat sie normalerweise eine dunkle Färbung, z.B. schwarz oder braun, wodurch die Leiter 30 sich leicht mittels eines Bilderkennungssystems während des Drahtbondierens unterscheiden lassen. Ferner hat die isolierende Schicht 16 gute Hafteigenschaften mit einem Harz, das zur Bildung eines Kunststoffverkapselungsabschnitts 60 verwendet wird, und verbessert somit die mechanische Festigkeit des Gehäuses.
  • Das Halbleiterelement 20 wird unter Verwendung von z.B. einer Silberpaste auf der ersten leitfähigen Schicht 18a gebondet, die auf der Elementanbauoberfläche 12 des Elementanbauabschnitts 10 ausgebildet worden ist. Dann wird eine Mehrzahl Elektrodenanschlussflächen 22 in einer festen Anordnung auf der Oberfläche des Halbleiterelements 20 ausgebildet.
  • Der Leiterstützabschnitt 50 wird durch zusammenhängendes Bondieren um den Umfang der Elementanbauoberfläche 12 fixiert. Der Leiterstützabschnitt 50 kann ein streifenförmiges Material sein und besteht aus isolierendem Harz wie hitzehärtendem Polyimidharz oder Epoxydharz.
  • Die Leiter 30 weisen innere Leiter 32 auf, die erste innere Leiter 32a, die mit dem Rahmenleiter 36 nicht zusammenhängen, und zweite innere Leiter 32b, die integral mit dem Rahmenleiter 36 zusammenhängen, enthalten.
  • Die inneren Leiter 32 (d.h. 32a und 32b) sind, wie vergrößert in 3 dargestellt ist, fest mit dem Leiterstützabschnitt 50 an Positionen gebondet, die um einen vorgegebenen Abstand L von den Spitzen der ersten inneren Leiter 32a entfernt sind. Als Ergebnis sind die inneren Leiter 32 am Elementanbauabschnitt 10 mit einem dazwischen angeordneten Leiterstützabschnitt 50 fixiert.
  • Mit anderen Worten, der Leiterstützabschnitt 50 verfügt über eine relativ kleine Breite W um den Außenumfang des Elementanbauabschnitts 10, um die inneren Leiter 32 nur zum Teil abzustützen. Der Leiterstützabschnitt 50 weist ein Harz auf, dessen Eigenschaft ist, dass es im Wesentlichen Wasser absorbierend ist, aber da er die oben beschriebene geringe Breite hat, kann die absorbierte Wassermenge auf ein Minimum reduziert werden. Außerdem dient der Leiterstützabschnitt 50 dazu, den Bereich der Drahtbondierung für die ersten inneren Leiter 32a nicht zu berühren.
  • Die ersten inneren Leiter 32a sind elektrisch mit den Elektrodenanschlussflächen 22 des Halbleiterelements 20 über Drähte 40 aus Gold, Silber oder dgl. (z.B. Signalleitungsdrähte 42) verbunden.
  • Die Drahtbondierung zwischen den ersten inneren Leitern 32a und den Elektrodenanschlussflächen 22 ist in den 4 und 5 dargestellt. Es ist zu beachten, dass dann, wenn die Drahtbondierung als Folge beginnend mit den kürzesten Drähten ausgeführt wird, die Vorrichtung zum Einspannen der Drähte nicht an einem bereits gebondeten Draht hängen bleiben und ihn dadurch abreißen kann.
  • Wenn die Leiter-Druckstücke 1A und 1B wie in 4 dargestellt die freien Enden der ersten inneren Leiter 32a nach unten drücken, werden zunächst die freien Enden nach unten verformt, wobei der Leiterstützabschnitt 50 als Hebelunterlage dient, so dass ihre Endabschnitte die Elementanbauoberfläche 12 berühren. In diesem Zustand kann die Drahtbondierung ausgeführt werden, so dass eine gute und zuverlässige Verbindung mit den Drähten 40 (oder 42) bereitgestellt wird.
  • Dadurch kann der aus Harz bestehende Leiterstützabschnitt 50 durch die Wärme während der Drahtbondierung weich werden, aber da wie oben beschrieben der Leiterstützabschnitt 50 dazu dient, den Bereich der Drahtbondierung zu meiden, wird er von der Wärme nicht ohne weiteres betroffen. Es ist möglich, das Problem zu vermeiden, dass der Leiterstützabschnitt 50 wie ein Kissen wirkt und die Drahtbondierung erschwert.
  • Nach dem Abschluss der Drahtbondierung kehren nach Abnahme der Leiter-Druckstücke 1A und 1B die ersten inneren Leiter 32a aufgrund ihrer Elastizität wie in 5 dargestellt wieder in die Position zurück, in der sie waagrecht aufliegen. Ferner werden die inneren Leiter 32 und der Elementanbauabschnitt 10 durch den isolierenden Leiterstützabschnitt 50 elektrisch isoliert.
  • Bei der Vorbereitung eines solchen Bondierungsprozesses und hinsichtlich der mechanischen Stabilität der inneren Leiter sind Anforderungen zu berücksichtigen, wie etwa, dass die freien Enden der ersten inneren Leiter 32a eine ausreichende Länge haben müssen, um mit der Elementanbauoberfläche 12 innerhalb der Grenzen ihrer elastischen Verformbarkeit in Kontakt gebracht werden zu können, und eine ausreichende mechanische Festigkeit, damit sie nach Abschluss der Bondierung wieder vollständig in ihre ursprüngliche horizontale Position zurückkehren können. Die Länge und die mechanische Festigkeit der freien Enden der ersten inneren Leiter 32a sollten diesen Anforderungen entsprechen. Diese Anforderungen können je nach Größe des Bauelements, den Konstruktionsmerkmalen des Halbleiterelements 20, der Festigkeit des Leiters und anderen Faktoren verschieden ausfallen. Es bestehen außerdem Anforderungen, wonach der isolierende Leiterstützabschnitt 50 eine hinreichende Dicke haben soll, um die inneren Leiter 32 und den Elementanbauabschnitt 10 elektrisch isolieren zu können, die inneren Leiter 32 stabil zu stützen und um während der Wärmebehandlung die Verformung und Zustandsverschlechterung in Grenzen zu halten.
  • Bei Berücksichtigung der obigen Punkte kann die folgende Auslegungsregel als numerisches Beispiel für die in 3 gezeigten Parameter genannt werden: Breite W des Leiterstützabschnitts 50, Dicke T des Leiterstützabschnitts 50, Länge L der freien Enden der ersten inneren Leiter 32a und Dicke t der inneren Leiter 32.
    • W:
    ca. 0,5 mm bis 2 mm
    T:
    ca. 0,025 mm bis 0,125 mm
    t:
    ca. 0,10 mm bis 0,30 mm
    L:
    mindestens ca. 2,0 mm
  • Als Nächstes wird der Anschluss der Massedrähte anhand der 1 und 3 beschrieben.
  • Die leitfähigen Schichten 18a und 18b auf dem Elementanbauabschnitt 10 fungieren als Masseflächen. Im Einzelnen werden die freiliegende Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht 18a und eine Mehrzahl Elektrodenanschlussflächen 22 für den Masseschluss mit Massedrähten 44a verbunden, wodurch die freiliegende Oberfläche der ersten leitfähigen Schicht 18a für Masseschlusszwecke gemeinsam genutzt werden kann. Ferner kann die zweite leitfähige Schicht 18b durch Verbinden der zweiten leitfähigen Schicht 18b und der ersten inneren Leiter 32a mit Massedrähten 44b als Massefläche für die Leiter verwendet werden. Auf diese Weise fungieren die leitfähigen Schichten 18a und 18b jeweils entweder gemeinsam oder getrennt als Massefläche für die Elektrodenanschlussflächen 22 und die ersten inneren Leiter 32a. Als Ergebnis stehen die gemeinsam genutzten Masseleiter z.B. als Signalleiter zur Verfügung, und die Flexibilität der Verdrahtungsauslegung wird erhöht.
  • Der Masseschluss durch die leitfähigen Schichten 18a und 18b kann auf verschiedene Weise erfolgen, und nachstehend werden einige Beispiele aufgelistet.
    • a) Wenn auf der Seite des Halbleiterelements 20 keine Masse vorhanden ist und einer oder mehrere der ersten inneren Leiter 32a an Masse liegt, kann das Potential an der Rückseite des Halbleiterelements 20 als Massepotential herangezogen werden.
    • b) Wenn eine Mehrzahl der Elektrodenanschlussflächen 22 des Halbleiterelements 20 an Masse liegt und mindestens ein Leiter der ersten inneren Leiter 32a an Masse liegt, stellt mindestens einer der Leiter den Masseschluss für eine große Anzahl Massepunkte des Halbleiterelements 20 bereit, so dass ein stabiles Massepotential erzielt werden kann.
    • c) Wenn eine der Elektrodenanschlussflächen des Halbleiterelements 20 und ein Leiter der ersten inneren Leiter 32a an Masse liegen, können die Rückseite des Halbleiterelements 20, die Masse-Elektrodenanschlussfläche des Halbleiterelements 20 und die Leitermasse gemeinsam genutzt und an dasselbe Potential gelegt werden. Als Ergebnis kann ein stabiles Potential des Halbleiterelements und damit eine stabile Funktion erzielt werden.
  • Wie bei der oben beschriebenen Drahtbondierung sollten die Massedrähte in Folge, beginnend mit den kürzesten Drähten, angeschlossen werden.
  • Der Rahmenleiter 36 ist zwischen dem Halbleiterelement 20 und den ersten inneren Leitern 32a so angeordnet, dass er mit keinem von beiden in Kontakt kommt, und vorzugsweise an einer Position, die gegenüber den leitfähigen Schichten 18a und 18b versetzt ist, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Der Rahmenleiter 36 hat eine im Wesentlichen planare Konfiguration in Form eines abgerundeten Rechtecks oder Quadrats und wird durch Stützstäbe 38 in den vier Ecken stabil abgestützt. Ein Abschnitt der Stützstäbe 38 ist durch den Leiterstützabschnitt 50 fixiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Stützstäbe 38 keine Funktion als Leiter.
  • Wie in 1 dargestellt ist, hat der Rahmenleiter 36 eine Mehrzahl daran an vorgegebenen Positionen angeformter Identifizierungsnasen 36a. Die Identifizierungsnasen 36a erleichtern die Identifizierung der Bondierungspositionen beim Drahtbondierungsprozess. Mit anderen Worten, die Drahtbondierung erfolgt, indem zuerst Referenzkoordinaten für die Elektrodenanschlussflächen 22 am Halbleiterelement 20 und Referenzkoordinaten für die Bondierungspositionen am Leiterrahmen gespeichert werden und dann mit Hilfe eines Bilderkennungssystems die Abweichungen der tatsächlichen Koordinaten der zu bondierenden Elektrodenanschlussflächen 22 und des Leiterrahmens detektiert und auf dieser Basis korrigierte Koordinaten berechnet werden, gefolgt von der automatischen und kontinuierlichen Ausführung der Operation. Dabei fungieren die Identifizierungsnasen 36a als Markierungen zur Detektion der Bondierungspositionen mittels des Bilderkennungssystems. Alternativ können die Identifizierungsnasen 36a durch Kerben (nicht dargestellt) ersetzt werden, die im Leiterrahmen 36 ausgebildet werden.
  • Dieser Leiterrahmen 36 sowie die zweiten inneren Leiter 32b, die mit dem Leiterrahmen 36 zusammenhängen, dienen als Leiter für die Versorgungsspannung (Vcc) oder als Leiter für die Referenzspannung (Vss). Wenn der Rahmenleiter 36 z.B. als Vcc-Leiter verwendet wird, ist eine Mehrzahl Elektrodenanschlussflächen 22 für die Versorgungsspannung mit dem Rahmenleiter 36 über entsprechende Spannungsversorgungsdrähte 46 verbunden, und deshalb kann die Anzahl der zur Spannungsversorgung dienenden inneren Leiter 32 erheblich verringert werden. Als Ergebnis ist es möglich, die Anzahl der als Signalleiter verwendbaren Leiter entsprechend zu erhöhen, wodurch die Flexibilität der Drahtanschlüsse zwischen Elektrodenanschlussflächen des Halbleiterelements und den Leitern verbessert wird, was unter Konstruktionsaspekten günstig ist.
  • Des Weiteren ermöglicht die Bereitstellung des Rahmenleiters 36 die Lieferung einer festen Versorgungsspannung oder Referenzspannung an jeden beliebigen Punkt auf der Oberfläche des Halbleiterelements 20, wodurch die Betriebsgeschwindigkeit bei verringertem Rauschen der Spannungsversorgung gesteigert werden kann.
  • Da der Rahmenleiter 36 außerhalb des Halbleiterelements 20 positioniert ist, gibt es wenig räumliche Einschränkungen, und der Rahmenleiter 36 kann mit ausreichender Breite bereitgestellt werden. Wenn der Rahmenleiter 36 als Spannungsversorgungsleiter dient, kann deshalb sein elektrischer Widerstand auf einen niedrigen Wert gebracht und an jeden beliebigen Punkt eine stabile Spannung geliefert werden.
  • Da die leitfähigen Schichten 18a und 18b zu beiden Seiten des Rahmenleiters 36 liegen, wirken diese und der Rahmenleiter 36, wenn er als Spannungsversorgungsleiter dient, insgesamt als Kondensator, wodurch nicht nur das Rauschen der Spannungsversorgung verringert, sondern auch ein hochschneller Betrieb unterstützt wird.
  • Das Halbleiterbauelement der vorliegenden Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass es eine ausreichende Tragfestigkeit hat, da der Rahmenleiter 36 zusätzlich zu den Stützstäben 38 von der Mehrzahl der zweiten inneren Leiter 32b getragen wird. Selbst wenn der Leiterrahmen 36 durch sein Gewicht nach unten ausgelenkt wird, kann der Spalt zwischen dem Rahmenleiter 36 und dem Elementanbauelement 10 auf einem gegebenen Wert gehalten werden, z.B. gleich oder größer 3,0 m. Ferner hat jeder der zweiten inneren Leiter 32b einen verringerten elektrischen Widerstand, weil seine Querschnittsfläche größer ist als die der Bondierungsdrähte. Somit können die zweiten inneren Leiter 32b eine stabile Spannung mit verringertem Spannungsabfall an den Rahmenleiter 36 liefern. Außerdem erfordern die zweiten inneren Leiter 32b keinerlei Bondierungsschritte zum Verbinden der inneren Leiter und des Rahmenleiters, da sie integral mit dem Rahmenleiter 36 ausgebildet sind. Dies ist für den Fertigungsprozess vorteilhaft.
  • Wie beschrieben werden Anzahl und Auslegung der zweiten inneren Leiter 32b hauptsächlich durch Aspekte der Konstruktion des Halbleiterbauelements sowie der Tragfestigkeit des Rahmenleiters 36 bestimmt. Unter dem Gesichtspunkt der Stützung des Rahmenleiters 36 ist es wünschenswert, die zweiten inneren Leiter 32b bezüglich jeder Seite des Rahmenleiters 36 symmetrisch anzuordnen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige symmetrische Anordnung beschränkt, sondern kann für verschiedene Formen in Abhängigkeit von Größe, Form usw. des Bauelements angewendet werden, sofern der Spalt zwischen dem Rahmenleiter 36 und der Elementanbauoberfläche 12 sicher eingehalten wird. Mit anderen Worten, die zweiten inneren Leiter 32b können an beiden Seiten des Rahmenleiters 36 hinsichtlich Anzahl und Auslegung unterschiedlich sein. Alternativ kann der Rahmenleiter 36 eine Seite haben, an der sich keine zweiten inneren Leiter 32b befinden.
  • Nunmehr wird das Herstellungsverfahren für das Halbleiterbauelement 100 dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird anhand von 6 ein Leiterrahmen 1000 beschrieben. Der Leiterrahmen 1000 hat innere Leiter 32, die erste innere Leiter 32a und zweite innere Leiter 32b enthalten, Leiter 30, die äußere Leiter 34 enthalten, einen Rahmenleiter 36 und Stützstäbe 38, die auf einem Substratrahmen 70 in einer gegebenen Anordnung integral gehalten und ausgebildet sind. Die äußeren Leiter 34 sind durch einen Verstärkungsstab 72 miteinander gekoppelt, der den Leiterrahmen verstärkt. Die inneren Leiter 32 verlaufen von den äußeren Leitern 34 aus auf eine solche Weise, dass eine zentrale Zone, d.h. ein Elementloch, frei bleibt. Der Rahmenleiter 36 ist innerhalb dieser Zone angeordnet, wobei die vier Ecken des Rahmenleiters 36 von den Stützstäben 38 abgestützt werden und jede Kante des Rahmenleiters 36 von den zweiten inneren Leitern 32b abgestützt wird. Jeder der Stützstäbe 38 ist mit dem Verstärkungsstab 72 verbunden.
  • Auf dem Elementanbauabschnitt 10 werden, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, leitfähige Schichten 18a und 18b in bestimmten Zonen des Hauptelementanbauabschnitts, der den großen Abschnitt 10a und den kleinen Abschnitt 10b aufweist, durch galvanische Silberbeschichtung ausgebildet. Nachdem die leitfähigen Schichten 18a und 18b maskiert worden sind, wird der Hauptelementanbauabschnitt einige Sekunden lang z.B. in "Ebonol" (Warenzeichen) von Meltex und Co. getaucht, um die Oberfläche zu oxidieren und die isolierende Schicht 16 zu bilden. Die auf diese Weise ausgebildete isolierende Schicht hat eine Filmdicke von z.B. 2 tm bis 3 tm und einen spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens ca. 1013 tcm, d.h. seine Isoliereigenschaften haben sich als gut erwiesen.
  • Es ist ebenso gut möglich, die obige Prozedur in umgekehrter Reihenfolge auszuführen und die leitfähigen Schichten 18a und 18b nach der isolierenden Schicht 16 auszuformen.
  • Das Halbleiterelement 20 wird an einer festen Position auf der Elementanbauoberfläche 12 des Elementanbauabschnitts 10, der im obigen Prozess herausgearbeitet worden ist, unter Verwendung eines leitfähigen Klebers wie Silberpaste gebondet. Danach werden der Elementanbauabschnitt 10, der Leiterstützabschnitt 50 und der Leiterrahmen 1000 aufeinander ausgerichtet und übereinander platziert, worauf diese drei Bauteile aneinander durch Thermodruck-Bonden unter Verwendung eines Klebers wie Epoxidharz befestigt werden. Anschließend wird mittels des herkömmlichen Verfahrens eine Drahtbondiermaschine eingesetzt, um den Signaldrähte 42, die Massedrähte 44a und 44b sowie die Spannungsversorgungsdrähte 46 in einer festen Anordnung anzubringen.
  • Indem die Drahtbondierung bei diesem Drahtbondierungsprozess z.B. in der Reihenfolge der Bondierung der Massedrähte, der Spannungsversorgungsdrähte und dann der Signaldrähte erfolgt, so dass die Positionen mit kürzerem Bondierungsabstand zuerst behandelt werden, kann z.B. der Kontakt mit benachbarten Drähten vermieden werden, wodurch eine zuverlässige Drahtbondierung möglich ist.
  • Anschließend wird der Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 mit z.B. Epoxidharz unter Anwendung des normalen Vergießverfahrens vergossen. Dabei erfolgt das Vergießen so, dass die freiliegende Oberfläche 14 des Elementanbauabschnitts 10 vom Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 freibleibt.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der Beziehung, die für eine Form 80 und den Elementanbauabschnitt 10 sowie den Leiterstützabschnitt 50 im Vergießverfahren maßgebend ist. Wie aus 7 ersichtlich ist, ist die Summe h1 + h2 aus der Höhe h1 des Elementanbauabschnitts 10 und der Höhe (Dicke) h2 des Leiterstützabschnitts 50 im Wesentlichen gleich der Tiefe H eines Hohlraums 84 einer unteren Form 82. Wenn also in einem bestimmten Fall die Dicke h2 des Leiterstützabschnitts 50 z.B. zwischen ca. 0,05 mm und 0,5 mm beträgt, liegt die Differenz H – h1 zwischen der Tiefe H des Hohlraums 84 und der Höhe h1 des Elementanbauabschnitts 10 vorzugsweise zwischen ca. 0 und 0,5 mm. Durch Einstellen der Höhe h1, der Dicke h2 und der Tiefe H in dieser Weise kann das Harz bei genau positioniertem Halbleiterelement 20 und Leiterrahmen 1000 vergossen werden. Außerdem stellt der Prozess sicher, dass die freiliegende Oberfläche 14 des Elementanbauabschnitts 10 zuverlässig vom Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 freibleibt.
  • Danach werden der Substratrahmen 70 und der Verstärkungsstab 72 zugeschnitten und die äußeren Leiter 34 wie erforderlich geformt.
  • Die grundlegenden Funktionen und Wirkungen des Halbleiterbauelements 100 dieser Ausführungsform lassen sich wie folgt zusammenfassen.
    • 1) Bei diesem Bauleiterbauelement 100 wird die vom Halbleiterelement 20 erzeugte Wärme über den Elementanbauabschnitt 10, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, wirksam nach außen über die freiliegende Oberfläche 14, die vom Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 nicht bedeckt ist, abgelei tet. Da der Elementanbauabschnitt 10 einen Querschnitt in Form eines umgekehrten T hat, kann seine Oberfläche vergrößert und die Wärmeabstrahlungswirkung verbessert werden.
    • Indem ferner eine konvexe Struktur der Rückseite der Elementanbauoberfläche 12, an der das Halbleiterelement 20 installiert wird, vorgesehen wird wie in 20 dargestellt, kann der Abstand von der freiliegenden Oberfläche 14 zur Elementanbauoberfläche 12 vergrößert werden, und eine Zustandsverschlechterung der Eigenschaften des Bauelements durch Eindringen von Gas oder Wasser oder anderen Stoffen kann auf ein Minimum beschränkt werden.
    • Da wie bereits erwähnt auf der Oberfläche des Elementanbauabschnitts 10 eine isolierende Schicht 16 ausgebildet wird, kann ein Kurzschluss zwischen den Leitern 30 und dem Rahmenleiter 36 und dem Elementanbauabschnitt 10 verhindert werden. Die isolierende Schicht 16 hat eine dunkle Färbung, was die Leitererkennung beim Drahtbondierungsprozess vereinfacht, und verbessert den Kontakt mit dem Kunststoffverkapselungsabschnitt 60.
    • 2) Der Rahmenleiter 36 ist zwischen dem Halbleiterelement 20 und den Leitern 30 angeordnet, und durch Verwendung dieses Rahmenleiters 36 z.B. als Versorgungsspannungsleiter (Vcc- oder Vss-Leiter) kann eine geringe Anzahl Leiter 30 zur Lieferung einer vorgegebenen stabilen Spannung an die Elektrodenanschlussflächen 22 der Spannungsversorgung an beliebigen Stellen des Halbleiterelements 20 eingesetzt werden, was das Rauschen der Spannungsversorgung vermindert und eine Steigerung der Betriebsgeschwindigkeit gestattet.
    • Der Rahmenleiter 36 ermöglicht die gemeinsame Nutzung der Versorgungsspannungsleiter und die Verringerung der Anzahl Leiter, die als Versorgungsspannungsleiter erforderlich sind, so dass mehr Leiter z.B. zur Verwendung als Signalleiter zur Verfügung stehen, wodurch die Flexibilität der Auslegung der Verdrahtungsanordnung verbessert wird.
    • 3) Da der Rahmenleiter 36 zusätzlich zur Abstützung durch die Stützstäbe 38 von der Mehrzahl der zweiten inneren Leiter 32b getragen wird, kann eine ausreichende Tragfestigkeit sichergestellt werden. Selbst wenn der Rahmenleiter 36 durch sein Gewicht nach unten ausgelenkt wird, kann der Spalt zwischen dem Rahmenleiter 36 und dem Elementanbauelement 10 auf einem gegebenen Wert gehalten werden. Außerdem hat jeder der zweiten inneren Leiter 32b einen verringerten elektrischen Widerstand, der kleiner ist als der der Bondierungsdrähte. Somit können die zweiten inneren Leiter 32b eine stabile Spannung mit reduziertem Spannungsabfall zum Rahmenleiter 36 liefern. Des Weiteren erfordern die zweiten inneren Leiter 32b keinerlei Drahtbondierungsschritte, da sie integral mit dem Rahmenleiter 36 ausgebildet sind. Dies ist für den Herstellungsprozess von Vorteil.
    • 4) Indem die leitfähigen Schichten 18a und 18b bereitgestellt werden, die elektrisch mit dem leitfähigen Hauptelementanbauabschnitt an der Elementanbauoberfläche 12 des Elementanbauabschnitts 10 verbunden werden, und die Masseelektrodenanschlussflächen 22 am Halbleiterelement oder die Leiter 30 und die leitfähigen Schichten 18a und 18b mit den Massedrähten 44a und 44b entsprechend verbunden werden, kann jede beliebige Zone in gewünschter Weise an Masse gelegt werden. Da es möglich ist, die Anzahl der Masseleiter zu verringern, stehen als Ergebnis mehr Leiter zur Verwendung beispielsweise als Signalleiter zur Verfügung, was ebenfalls eine Verbesserung der Flexibilität der Leiteranordnungsauslegung bedeutet.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Ein Halbleiterbauelement 200 dieser Ausführungsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente in diesen Figuren, die im Wesentlichen die gleiche Funktion haben wie entsprechende Elemente des Halbleiterbauelements 100 der ersten Ausführungsform mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • Der erste Punkt, in dem sich das Halbleiterbauelement 200 dieser Ausführungsform vom Halbleiterbauelement 100 der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist der, dass die obere Oberfläche des Elementanbauabschnitts 10 mit längeren und kürzeren Seiten rechteckig ist und dass der Leiterstützabschnitt ein Paar Leiterstützabschnitte 52 und 54 aufweist, die entlang der kürzeren Seiten angeordnet sind, d.h. die in Längsrichtung einander gegenüberliegen.
  • Die Leiterstützabschnitte 52 und 54 sind teilweise deshalb vorgesehen, da es zur Sicherstellung einer Zone für das Halbleiterelement 20 und den Rahmenleiter 36 unabdingbar ist, dass die Länge der inneren Leiter 32, die sich in der kürzeren Richtung erstrecken, kleiner ist als die Länge der freien Enden der ersten inneren Leiter 32a, die sich in der längeren Richtung erstrecken. Mit anderen Worten, wenn ein Leiterstützabschnitt für die inneren Leiter 32, die sich in der kürzeren Richtung erstrecken, vorgesehen wäre, wäre es nicht möglich, eine ausreichende Länge L (siehe 3) für die freien Enden der ersten inneren Leiter 32a bereitzustellen, und es bestünde daher die Gefahr, dass der Drahtbondierungsprozess nicht zuverlässig ausgeführt werden kann. Wie jedoch aus 9 deutlich wird, kann während des Drahtbondierungsprozesses eine angemessene Stabilität aufgrund der mechanischen Festigkeit des Leiterrahmens und der Leiter selbst dann sichergestellt werden, wenn keine Struktur entsprechend dem Leiterstützabschnitt bereitgestellt ist, da die Länge der inneren Leiter 32, die sich in der kürzeren Richtung erstrecken, kleiner ist als die Länge der inneren Leiter 32, die sich in der längeren Richtung erstrecken.
  • Der zweite Punkt, in dem sich das Halbleiterbauelement 200 dieser Ausführungsform vom Halbleiterbauelement der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist der, dass die zweite leitfähige Schicht 18b, die die Erdungsoberfläche für die ersten inneren Leiter 32a bildet, nicht punktförmig ist, sondern eine sich entlang der Seite des Rahmenleiters 36 kontinuierlich erstreckende Streifenform hat. Durch die zweite leitfähige Schicht 18b mit langer und schmaler Form wird der Raum zur Ausbildung der Massedrähte 44b größer und die Auslegung der Verdrahtungsanordnung vereinfacht.
  • Der dritte Punkt, in dem sich das Halbleiterbauelement 200 dieser Ausführungsform vom Halbleiterbauelement der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist der, dass Harzeindringlöcher 62 im großen Abschnitt 10a ausgebildet werden, die sich in Dickenrichtung erstrecken. Die Ausformung dieser Harzeindringlöcher 62 ermöglicht, dass das den Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 bildende Harz in die Harzeindringlöcher 62 fließen kann, wodurch die Bondierungsfestigkeit des Elementanbauabschnitts 10 und des Kunststoffverkapselungsabschnitts 60 erhöht und die mechanische Festigkeit des Gehäuses weiter verbessert wird.
  • Diese Ausführungsform stellt ebenfalls grundsätzlich die gleichen Funktionen bereit wie die erste Ausführungsform. Speziell werden erstens durch die Bereitstellung des Elementanbauabschnitts 10 gute Wärmeabstrahlungseigenschaften erzielt, und durch die Bereitstellung der isolierenden Schicht 16 auf der Oberfläche des Elementanbauabschnitts 10 kann ein Kurzschluss zwischen den Leitern 30 und dem Rahmenleiter 36 sowie dem Elementanbauabschnitt 10 verhindert werden, und möglicherweise lassen sich noch andere Vorteile erzielen. Zweitens können durch die Bereitstellung des Rahmenleiters 36 z.B. Spannungsversorgungsleiter gemeinsam genutzt und eine vorgegebene Spannung stabil an die Spannungsversorgungs-Elektrodenanschlussflächen 22 auf dem Halbleiterelement 20 geliefert werden, und möglicherweise lassen sich noch andere Vorteile erzielen. Drittens ist der Rahmenleiter 36 integral mit den zweiten inneren Leitern 32b ausgebildet, so dass der Rahmenleiter 36 ortsfest gehalten und eine gegebene Spannung wirksam an den Rahmenleiter 36 geliefert werden kann. Viertens kann durch die Bereitstellung der leitfähigen Schichten 18a und 18b auf dem Elementanbauabschnitt 10 eine gemeinsame Erdungsoberfläche bereitgestellt und eine geringe Anzahl Leiter für eine große Anzahl Massepunkte verwendet werden, und möglicherweise lassen sich noch andere Vorteile erzielen.
  • (Modifizierte Form der Erdungsoberfläche)
  • Die Struktur der leitfähigen Schicht auf dem Elementanbauabschnitt 10, die die Erdungsoberfläche bildet, ist nicht auf diejenige der obigen Ausführungsform beschränkt, und es sind zahlreiche Varianten ebenfalls möglich. Wie in den 10A und 10B gezeigt kann die Erdungsoberfläche z.B. als leitfähige Schicht 18c ausgebildet werden, die eine zusammenhängende Erdungsoberfläche sowohl für das Halbleiterelement 20 als auch für die inneren Leiter 32 bildet. Da bei dieser modifizierten Ausführungsform der Rahmenleiter 36 über der leitfähigen Schicht 18c ausgebildet ist, um Kurzschluss zwischen den beiden Komponenten zu vermeiden, ist beispielsweise zu erwägen, ob eine starre Fixierung der Rahmenleiterstütze wünschenswert ist.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 11 ist eine Draufsicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt. Das Halbleiterbauelement 300 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform des Halbleiterbauelements 100 in der Form des Rahmenleiters. Da der Aufbau mit Ausnahme des Rahmenleiters der gleiche ist wie der des in 1 dargestellten Halbleiterbauelements 100, werden in der Beschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • 11 zeigt einen Rahmenleiter 336 ohne die Identifizierungsnasen 36a am Rahmenleiter 36 in 1. Wie oben beschrieben erleichtern die Identifizierungsnasen 36a die Identifizierung der Bondierungspositionen, aber ihr Wegfall hat keinerlei nachteilige Einflüsse auf die Funktion des Rahmenleiters selbst.
  • Da jedoch die Identifizierung der Bondierungspositionen erschwert wird, wird vorzugsweise als Ausgleich ein anderes Mittel eingesetzt. Eine Möglichkeit, eine leicht erkennbare Bondierungsposition bereitzustellen, ist z.B. die Elektrodenanschlussflächen 22 des Elementanbauabschnitts 10 zuerst mit den ersten inneren Leitern 32a zu verbinden, und die Positionen dieser Drähte als Bezug zur Identifizierung der Bondierungspositionen am Rahmenleiter 336 zu verwenden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 12 ist eine Draufsicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements 400 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt. Das Halbleiterbauelement 400 unterscheidet sich von der in 11 dargestellten dritten Ausführungsform des Halbleiterbauelements 300 in der Form der zweiten leitfähigen Schicht. Da der Aufbau mit Ausnahme der zweiten leitfähigen Schicht der gleiche ist wie der des in 11 dargestellten Halbleiterbauelements 300, werden in der Beschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Im Gegensatz zur zweiten leitfähigen Schicht 18b, die wie in 11 dargestellt als Mehrzahl punktförmige Schichten ausgebildet ist, ist die zweite leitfähige Schicht 418b in 12 als abgerundetes Rechteck oder Quadrat in der Zone zwischen den ersten inneren Leitern 32a und dem Rahmenleiter 36 ausgebildet.
  • Auf diese Weise kann eine leitfähige Schicht so ausgebildet werden, dass sie den Rahmenleiter 336 in einer einfacheren Weise umgibt, als wenn eine Mehrzahl zweiter leitfähiger Schichten an verschiedenen Orten ausgebildet werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 13 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements 500 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt. Das Halbleiterbauelement 500 unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Halbleiterbauelement 100 in der Form der ersten leitfähigen Schicht. Da der Aufbau mit Ausnahme der ersten leitfähigen Schicht der gleiche ist wie der des in 2 dargestellten Halbleiterbauelements 100, werden in der Beschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Aus 2 ist zu ersehen, dass die erste leitfähige Schicht 18a eine größere Oberfläche hat als die Fläche, die vom Halbleiterelement 20 eingenommen wird. Im Gegensatz dazu hat gemäß 13 eine erste leitfähige Schicht 518a eine kleinere Oberfläche als die Fläche, die vom Halbleiterelement 20 eingenommen wird.
  • Der Grund dafür ist der folgende. Wie oben beschrieben wird die erste leitfähige Schicht 18a z.B. durch galvanische Silberbeschichtung aufgebracht, aber diese Silberbeschichtung hat schlechte Hafteigenschaften mit dem Harz, das den Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 bildet. Andererseits wird die isolierende Schicht 16 durch Oxidation gebildet und hat gute Hafteigenschaften mit dem Harz. Wenn deshalb wie in 2 gezeigt die erste leitfähige Schicht 18a so ausgebildet wird, dass sie aus dem Halbleiterelement 20 nach außen ragt, verschlechtert sich der Haftkontakt mit dem Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 mit diesem Abschnitt etwas.
  • In diesem Fall hat die erste leitfähige Schicht 518a wie in 13 dargestellt eine kleinere Oberfläche als die Fläche, die das Halbleiterelement 20 einnimmt, und die erste leitfähige Schicht 518a ist so angeordnet, dass sie nicht vom Halbleiterelement 20 aus nach außen ragt. Da bei dieser Anordnung der Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 nicht mit der ersten leitfähigen Schicht 518a in Kontakt kommt, kann die Kunststoffverkapselung vollständig sein.
  • Wenn die erste leitfähige Schicht 518a auf diese Weise ausgebildet wird, ist es nicht möglich, die Massedrähte 44a anzuschließen, und es wird bevorzugt, eine leitfähige Schicht 518b (siehe 13) getrennt von der ersten leitfähigen Schicht 518a auszubilden. Diese erste leitfähige Schicht 518b wird in einer Zone ausgebildet, die nicht mit der Rückseite des Halbleiterelements 20 zusammenhängt, so dass sie keinen negativen Einfluss auf die Hafteigenschaften des Halbleiterelements 20 mit dem Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 hat.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Die 14A und 14B sind Schnittansichten, die wesentliche Abschnitte eines Halbleiterbauelements 600 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellen. Elemente dieses Halbleiterbauelements 600, die im Wesentlichen die gleiche Funktion haben wie entsprechende Elemente des Halbleiterbauelements 100 der ersten Ausführungsform sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung wird hier verzichtet.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das vom Halbleiterbauelement 100 verschiedene Merkmal die Form des Elementanbauabschnitts 10. So hat speziell der kleine Abschnitt 10b eine hinterschnittene Form, wobei die Breite X der freiliegenden Oberfläche 14 größer ist als die Breite Y unterhalb der und parallel zur freiliegenden Oberfläche 14. Durch diese hinterschnittene Form sichert der kleine Abschnitt 10b den Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 und erhöht außerdem die mechanische Festigkeit des Gehäuses.
  • Außerdem vergrößert sich wegen der hinterschnittenen Form der Abstand von der freiliegenden Oberfläche 14 zum großen Abschnitt 10a, und es wird zumindest ein gewisser Schutz gegen das Eindringen von Wasser erzielt.
  • Es ist zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform keine leitfähige oder isolierende Schicht auf der Oberfläche des Elementanbauabschnitts 10 ausgebildet wird.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für das Herstellungsverfahren des Elementanbauabschnitts 10 dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 15A bis 15D beschrieben.
  • Zunächst wird wie in 15A gezeigt ein erster Resist-Film 82 auf einer Oberfläche eines Metallblechs 80, das z.B. aus Kupfer besteht, mit derselben Dicke wie der auszuformende Elementanbauabschnitt 10 aufgebracht. Der erste Resist-Film 82 wird in vorgegebenen Abständen in Abschnitten entsprechend der freiliegenden Oberfläche 14 des Elementanbauabschnitts 10 aufgebracht. Ein zweiter Resist-Film 84 wird auf der Unterseite des Metallblechs 80 aufgebracht.
  • Wie in 15B dargestellt ist, wird unter Nutzung der Resist-Filme 82 und 84 als Maske das Metallblech 80 durch Tauchen in eine Ätzlösung mit z.B. Eisenchlorid als Hauptbestandteil geätzt. Das Metallblech 80 wird auf eine Tiefe entsprechend der Dicke des kleinen Abschnitts 10b des Elementanbauabschnitts 10 geätzt.
  • Danach werden wie in 15C gezeigt, die Resist-Filme 82 und 84 entfernt, und dann wird wie in 15D dargestellt das Metallblech 80 mechanisch an Positionen entfernt, die die großen Abschnitte 10a der Elementanbauabschnitte 10 begrenzen, wobei z.B. ein Pressarbeitsgang oder spanende Bearbeitung eingesetzt wird, wodurch die Elementanbauabschnitte 10 ausgebildet werden.
  • Da beim oben beschriebenen Prozess ein isotroper Ätzprozess wie Tauchätzen ausgeführt wird, bilden die dem Ätzen unterworfenen Seitenflächen eine Hinterschneidung.
  • Ferner bildet sich durch das Tauchätzen eine Oxidschicht auf der geätzten Oberfläche aus, die nicht nur als isolierende Schicht wirkt, sondern auch eine Oberfläche mit guten Hafteigenschaften mit dem den Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 bildenden Harz bereitstellt.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Ein Halbleiterbauelement 700 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung wird anhand von 16 beschrieben. In 16 Elemente sind, die im Wesentlichen die gleiche Funktion haben wie entsprechende Elemente der sechsten Ausführungsform, mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung wird hier verzichtet.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das charakteristische Merkmal, dass auf dem Elementanbauabschnitt 10 eine leitfähige Schicht 64 aus beispielsweise Lot ausgebildet ist. Diese leitfähige Schicht 64 wird beispielsweise ausgebildet, während eine Lot-Plattierungsschicht 34a auf der Oberfläche der äußeren Leiter 34 und im selben Arbeitsschritt wie die Lot-Plattierungsschicht 34a ausgebildet wird. Durch die Ausbildung der leitfähigen Schicht 64 auf diese Weise kann die Korrosionsbeständigkeit der freiliegenden Oberfläche 14 des Elementanbauabschnitts 10 verbessert werden. Ferner vereinfacht die Bereitstellung der leitfähigen Schicht 64 sowohl die Drahtanschlüsse für den Fall, dass eine feste Spannung einschließlich Massepotential an den Elementanbauabschnitt 10 angelegt wird als auch das Anbringen einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Kühlrippe.
  • Nun sei näher auf das Anbringen einer Kühlrippe eingegangen; wenn eine Kühlrippe durch einen Kleber angebracht wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich aufgrund der Wärmeentwicklung löst. Wenn eine Kühlrippe durch einen Klemmmechanismus befestigt wird, ist die Kontaktfläche zwischen dem Elementanbauabschnitt 10 und der Kühlrippe klein. Im Ergebnis stellt die Ausformung einer leitfähigen Schicht 64 aus Lot und das Anbringen einer Kühlrippe ein wirksames Verfahren dar.
  • Im Einzelnen wird das Lot zuerst auf die Kühlrippe aufgebracht, dann wird die leitfähige Schicht auf ca. 180 tC und die Kühlrippe auf ca. 300 tC erwärmt. Wenn beide miteinander in Kontakt gebracht werden, schmilzt das Lot bei ca. 180 tC und die leitfähige Schicht 64 sowie die Kühlrippe werden vollständig miteinander verbunden. Da nur die Kühlrippe auf eine hohe Temperatur erwärmt und das Halbleiterbauelement 700 auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten wird, kann das Halbleiterelement 20 gegen Hitze geschützt werden.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Ein Halbleiterbauelement 800 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand von 17 beschrieben.
  • In 17 sind Elemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion haben wie entsprechende Elemente der ersten Ausführungsform mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet und auf eine detaillierte Beschreibung wird hier verzichtet. Außerdem entfällt die Beschreibung der Massedrähte in 17.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das charakteristische Merkmal, dass der Elementanbauabschnitt 10 gegenüber dem Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 nicht freiliegt, sondern statt dessen im Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 gekapselt ist. Bei dem Typ des Halbleiterbauelements 800, bei dem der Elementanbauabschnitt 10 auf diese Weise gekapselt ist, ist der Wärmeabstrahlungswirkungsgrad schlechter als beim Typ mit freiliegendem Abschnitt. Dennoch sind das Halbleiterelement und die umgebende Verdrahtung im Wesentlichen vollkommen im Kunststoffverkapselungsabschnitt 60 gekapselt, so dass das Eindringen von Substanzen, die das Halbleiterelement oder die Verdrahtung nachteilig beeinflussen könnten, wirksam verhindert werden kann.
  • Ferner sind bei dieser Ausführungsform die Leiter 30 mit Stützarmen 30a versehen, die integral mit ihnen ausgebildet sind, so dass die Abstützung der Leiter 30 sichergestellt ist und ihre Verformung verhindert wird. Da die Stützarme 30a elektrisch leitfähig sind, muss eine isolierende Schicht 16 zumindest in der Zone des Elementanbauabschnitts 10 ausgebildet werden, die mit den Enden der Stützarme 30a in Kontakt steht.
  • Bei einem Halbleiterbauelement 800 dieses Typs, bei dem der Elementanbauabschnitt 10 gekapselt ist, werden die Stützarme 30a vorzugsweise bereitgestellt; wenn jedoch die Festigkeit des Leiterrahmens erhöht wird, kann möglicherweise auf die Stützarme 30a verzichtet werden.
  • (Drahtbondierung)
  • 18 zeigt den Ablauf der Drahtbondierung der Drähte 40 auf den Elektrodenanschlussflächen eines Halbleiterelements 20.
  • Wie beispielsweise in 1 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl Elektrodenanschlussflächen 22 um den Umfang der Oberfläche des Halbleiterelements 20 angeordnet, und Drähte 40, die mit diesen Elektrodenanschlussflächen 22 verbunden sind, sind vom Mittelpunkt des Halbleiterelements 20 aus radial angeordnet.
  • Mit anderen Worten, sind an einer Seite des quadratischen Halbleiterelements 20 die Drähte 40, die mit Elektrodenanschlussflächen 22 in der Nähe der Ecken verbunden sind, schiefwinklig zur Seite geneigt, während die Drähte 40, die mit den Elektrodenanschlussflächen 22 nahe der Seitenmitte verbunden sind, im Wesentlichen im rechten Winkel zur Seite angeordnet sind. Die Neigung wird umso schiefwinkliger, je näher sich die Drähte an der Ecke befinden.
  • Um denselben Sachverhalt noch einmal umgekehrt auszudrücken: die Drähte 40 in der Nähe der Ecken sind unter einem großen schiefen Winkel zur Seite geneigt, und bei Bewegung parallel zur Ausrichtung der Elektrodenanschlussflächen zur Mitte hin, wird der schiefe Winkel immer kleiner, so dass in der Nähe der Mitte die Drähte im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ausrichtung angeordnet sind.
  • Dies ist in 18 vergrößert dargestellt.
  • Die hier vorgeschlagene Drahtbondierung wird in Folge ausgeführt, beginnend in der Nähe einer Ecke und zur Mitte weitergehend. Mit anderen Worten, die Drahtbondierung geht von Drähten, die unter einer großen Neigung zur Ausrichtung der Elektrodenanschlussflächen 22 (die Drähte 40 in der Nähe der Ecke) angeordnet sind, zu Drähten 40 weiter, die unter einem Winkel nahe der Senkrechten zur Ausrichtung der Elektrodenanschlussflächen 22 (die Drähte 40 in der Nähe der Mitte) angeordnet sind, und in der Richtung, in der sich die Neigung immer mehr der Senkrechten annähert. Im Einzelnen werden gemäß 18 die Drähte 40a, 40b, 40c usw. in Folge mit den Elektrodenanschlussflächen 22a, 22b, 22c usw. verbunden. Der Grund hierfür ist, dass dann, wenn die Drahtbondierung in umgekehrter Richtung erfolgt, die Vorrichtung zum Einspannen der Drähte 40 an einem bereits verbundenen Draht hängen bleiben und ihn dadurch abreißen kann.
  • Es sei z.B. der Fall betrachtet, in dem die Elektrodenanschlussflächen 22 in der Folge 22c, 22b und 22a von der Mitte aus zur Ecke mit den Drähten 40c, 40b und 40a verbunden werden. Wenn in diesem Fall nachdem zuerst der Draht 40c verbunden worden ist, der Draht 40b verbunden wird, kommt die Vorrichtung zum Einspannen des Drahtes (als gestrichelter Kreis in der Figur angedeutet) mit dem Draht 40c in Kontakt. Wenn analog nach dem Verbinden des Drahtes 40b der Draht 40a verbunden wird, kommt die Vorrichtung zum Einspannen des Drahtes mit dem Draht 40b in Kontakt.
  • Wenn also die Drahtbondierung auf diese Weise in Richtung von der Mitte zur Ecke einer Seite des Halbleiterelements 20 ausgeführt wird, kommt die Vorrichtung mit vorhandenen Drähten in Kontakt.
  • Wenn dagegen die Drahtbondierung in Richtung von der Ecke zur Mitte einer Seite des Halbleiterelements 20 ausgeführt wird, ergibt sich dieses Problem nicht. Mit anderen Worten, wenn nach dem Verbinden des Drahtes 40a der Draht 40b verbunden wird, kommt die Vorrichtung zum Einspannen des Drahtes 40b (als gestrichelter Kreis in der Figur angedeutet) nicht mit dem vorhandenen Draht 40a in Kontakt. Wenn analog nach dem Verbinden des Drahtes 40b der Draht 40c verbunden wird, kommt die Vorrichtung zum Einspannen des Drahtes nicht mit dem Draht 40b in Kontakt. Auf diese Weise kann eine einwandfreie Drahtbondierung ausgeführt werden.
  • (Kunststoffverkapselungsprozess)
  • Die 19A bis 19D veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der Kunststoffverkapselung.
    • a) Zunächst werden wie in 19A dargestellt der Elementanbauabschnitt 10, das Halbleiterelement 20, der Leiterstützabschnitt 50 und die Leiter 30 in der erforderlichen Anordnung gebondet, und dann werden das Halbleiterelement 20 und die Leiter 30 durch die Drähte 40 verbunden.
    • b) Wie in 19B dargestellt wird Harz entweder im geschmolzenen oder im gelösten Zustand durch Vergießen auf nur eine Zone aufgebracht, so dass das Halbleiterelement 20, die Leiter 30 und die Drähte 40 bedeckt werden, um eine Kunststoffverkapselung 90 zu bilden. Vergießen auf diese Weise kann verhindern, dass die Drähte 40 durch den Druck des eingespritzten Harzes abreißen.
    • c) Wie in 19C dargestellt wird der Elementanbauabschnitt 10 mit den obigen darauf angebrachten Elementen so angeordnet, dass die Leiter 30 zwischen den Formen 92 und 94 zu liegen kommen, und das Harz wird eingespritzt. Da die Drähte 40 bereits mit der im Schritt des Vergießens ausgebildeten Harzverkapselung 90 gekapselt worden sind, sind die Drähte 40 gegen den Einspritzdruck geschützt, und Drahtbrüche können verhindert werden.
  • Somit wird wie in 19D dargestellt ein Kunststoffverkapselungsabschnitt 96 ausgebildet und das Halbleiterbauelement 100 hergestellt.

Claims (27)

  1. Halbleiterbauelement des kunststoffgekapselten Typs, aufweisend: ein Elementmontageteil (10) mit einer Elementmontagefläche (12) zum Installieren eines Halbleiterelements (20); ein Halbleiterelement (20), das auf der Elementmontagefläche (12) des Elementmontageelements (10) gebondet ist; einen Rahmenleiter (36), der um den Umfang des Halbleiterelements (20) angeordnet und vom Halbleiterelement (20) und der Elementmontagefläche (12) getrennt ist, wobei der Rahmenleiter (36) zusammenhängend um den Umfang des Halbleiterelements (20) verläuft; Stützstäbe (38), die den Rahmenleiter (36) an allen Ecken des Rahmenleiters (36) abstützen; eine Mehrzahl Leiter (32), die am Elementmontageteil (10) angeordnet und gegen dieses isoliert sind, wobei die Leiter (32) vom Halbleiterelement (20) getrennt sind; eine Mehrzahl Drähte (40), die zumindest Drähte enthalten, die die Leiter (32) mit den Elektroden des Halbleiterelements (20) elektrisch verbinden, und Drähte, die den Rahmenleiter (36) mit den Elektroden des Halbleiterelements (20) elektrisch verbinden; und einen Kunststoffverkapselungsabschnitt (60) zum Kapseln des Elementmontageelements (10), des Halbleiterelements (20), Teile der Leiter (32) und des Rahmenleiters (36), bei dem die Mehrzahl Leiter (32) aufweist: erste Leiter (32a), die mit dem Rahmenleiter (36) nicht zusammenhängend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl Leiter (32) ferner aufweist: zweite Leiter (32b), die integral mit dem Rahmenleiter (36) und zwischen benachbarten Stützstäben (38) angeordnet sind.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Rahmenleiter (36) und die zweiten Leiter (32a) als Spannungsversorgungsleiter verwendet werden.
  3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die ersten Leiter (32a) einen inneren Leiter aufweisen, wobei ein Ende des inneren Leiters die Elementmontagefläche (12) des Elementmontageelements (10) überlappt.
  4. Bauelement nach Anspruch 3, bei dem ein isolierender Leiterstützabschnitt (50) an das Elementmontageteil (10) und die Leiter (32) gebondet ist, so dass ein Abschnitt des isolierenden Leiterstützabschnitts (50) zwischen dem Elementmontageteil (10) und den Leitern (32) liegt, wobei es der isolierende Leiterstützabschnitt (50) ermöglicht, dass die freien Enden des inneren Leiters jedes der ersten Leiter (32a) die Elementmontagefläche (12) des Elementmontageelements (10) innerhalb der Grenzen der elastischen Verformung berühren.
  5. Bauelement nach Anspruch 4, bei dem der isolierende Leiterstützabschnitt (50) zusammenhängend um den gesamten Umfang der Elementmontagefläche (12) ausgebildet ist.
  6. Bauelement nach Anspruch 4, bei dem der isolierende Leiterstützabschnitt (50) teilweise um den Umfang der Elementmontagefläche (12) ausgebildet ist.
  7. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Elementmontageteil (10) eine Substanz mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  8. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Elementmontageteil (10) ein leitfähiges Material aufweist.
  9. Bauelement nach Anspruch 8, bei dem das Elementmontageteil (10) mindestens eines von Kupfer, Aluminium, Silber, Gold und einer Legierung mit diesen Metallen als Hauptbestandteil aufweist.
  10. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine erste leitfähige Schicht (18a) und eine zweite leitfähige Schicht (18b) auf der Elementmontagefläche (12) ausgebildet sind, wobei die erste leitfähige Schicht (18a) die Masse für die Elektroden des Halbleiterelements (20) und die zweite leitfähige Schicht (18b) die Masse für die ersten Leiter (32a) bereitstellt.
  11. Bauelement nach Anspruch 10, bei dem die erste und die zweite leitfähige Schicht (18a, 18b) mindestens eines von Silber, Gold, Palladium oder Aluminium aufweisen.
  12. Bauelement nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die erste und die zweite leitfähige Schicht (18a, 18b) in einer voneinander getrennten Weise ausgebildet sind.
  13. Bauelement nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die erste und die zweite leitfähige Schicht (18a, 18b) auf zusammenhängende Weise ausgebildet werden.
  14. Bauelement nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die isolierende Schicht (16) auf der Oberfläche des Elementmontageelements (10) ausgebildet ist, wobei die isolierende Schicht (16) und die erste und die zweite leitfähige Schicht sich jeweils gegenseitig ausschließend auf der Oberfläche des Elementmontageelements (10) ausgebildet werden.
  15. Bauelement nach Anspruch 14, bei dem die isolierende Schicht (16) einen Metalloxidfilm aufweist, der durch Oxidation des Metalls erhalten wird, das das Elementmontageteil (10) bildet.
  16. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Elementmontageteil (10) einen großen Abschnitt (10a) und einen aus dem großen Abschnitt herausragenden kleinen Abschnitt (10b) aufweist, wobei eine Oberfläche des großen Abschnitts die Elementmontagefläche (12) ist und der Querschnitt des großen und kleinen Abschnitts eine umgekehrte T-Form hat.
  17. Bauelement nach Anspruch 16, bei dem der Kunststoffverkapselungsabschnitt (60) das Elementmontageteil (10) mit Ausnahme einer oberen Oberfläche des kleinen Abschnitts des Elementmontageelements (10) kapselt.
  18. Bauelement nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der kleine Abschnitt (10b) eine sich in Dickenrichtung erstreckende Hinterschneidung hat.
  19. Bauelement nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der große Abschnitt (10a) des Elementmontageelements (10) ein Kunststoffeindringloch hat, wobei das Kunststoffeindringloch im großen Abschnitt in Dickenrichtung mit Ausnahme des kleinen Abschnitts ausgebildet ist.
  20. Bauelement nach Anspruch 17, bei dem eine Lotschicht auf der oberen Oberfläche des kleinen Abschnitts des Elementmontageelements (10) ausgebildet ist.
  21. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Elementmontageteil (10) vom Kunststoffverkapselungsabschnitt (60) im Wesentlichen umschlossen und gekapselt ist.
  22. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Rahmenleiter (36) Identifizierungsnasen (36a) oder -kerben hat, die eine Markierung zur Bilderkennung beim Drahtbonden bereitstellen.
  23. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Rahmenleiter (36) eine im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch ringförmige planare Konfiguration hat, wobei der Rahmenleiter (36) an vier Ecken von Stützstäben (38) abgestützt wird.
  24. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Außendurchmesser des Rahmenleiters (36) im Bereich von 15% bis 80% bezogen auf den Außendurchmesser des Kunststoffverkapselungsabschnitts (60) liegt.
  25. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements des kunststoffgekapselten Typs, die Schritte aufweisend: (a) Bonden eines Halbleiterelements (20) an einer festen Position auf einer Elementmontagefläche (12) eines Elementmontageelements (10) unter Verwendung eines Klebers; (b) Anordnen eines isolierenden Leiterstützabschnitts (50) auf der Elementmontagefläche (12) des Elementmontageelements (10), Anordnen eines Leiterrahmens, der integral mindestens einen Rahmenleiter (36), erste Leiter (32a), die mit dem Rahmenleiter (36) nicht zusammenhängen, zweite Leiter (32b), die mit dem Rahmenleiter (36) zusammenhängen, und Stützstäbe (38), die den Rahmenleiter (36) an allen seinen Ecken abstützen und mit dem Rahmenleiter (36) zusammenhängen, aufweist, bei dem der Rahmenleiter (36) um den Umfang des Halbleiterelements (20) herum angeordnet und vom Halbleiterelement (20) und der Elementmontagefläche (12) getrennt ist und um den Umfang des Halbleiterelements (20) zusammenhängend verläuft, und die zweiten Leiter (32b) zwischen benachbarten Stützstäben (38) angeordnet sind und das Elementmontageteil (10) sowie der Leiterrahmen mit dem dazwischen angeordneten Leiterstützabschnitt mittels Kleber gebondet werden; (c) Ausbilden von Drähten (40), die Drähte enthalten, die die ersten Leiter (32a) und die Elektroden des Halbleiterelements (20) elektrisch verbinden, und Drähte, die den Rahmenleiter (36) und die Elektroden des Halbleiterelements (20) elektrisch verbinden, unter Verwendung eines Drahtbondmittels; und (d) Anordnen der in den Schritten (a) bis (c) ausgebildeten Komponenten in einer Metallform und Ausbilden eines Kunststoffverkapselungsabschnitts (60) durch einen Formprozess.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem ein in Schritt (a) verwendeter Kleber elektrisch leitfähig ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem in Schritt (c) die Drähte (40), die die ersten Leiter (32a) und die Elektroden des Halbleiterelements (20) verbinden, durch Leiter-Druckstücke nach unten gedrückt werden, so dass die Enden der ersten Leiter (32a) mit der Elementmontagefläche (12) des Elementmontageelements (10) in Kontakt gebracht werden.
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