DE19828190A1 - Anschlußanordnung - Google Patents

Abstract

Die Anschlußanordnung umfaßt einen Leiterrahmen (1) mit mehreren Kontaktflächen (5), mit denen zu Anschlußkontakten (14) eines Bauteils (8) führende Anschlußdrähte (12) elektrisch verbunden sind. Um bedarfsweise hohe Leistungen über Aluminium-Bonddrähte übertragen und Signal- und Steuerleitungen mit dünnen Gold-Bonddrähten realisieren zu können, sind die Kontaktflächen (5) mit einem Material (10) beschichtet, das sowohl zum Boden von Gold-Anschlußdrähten als auch zum Bonden von ALuminium-Anschlußdrähten geeignet ist. Zumindest ein zu einem Leistungs-Anschlußkontakt führender Anschlußdraht ist ein Aluminium-Anschlußdraht.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Massenfertigung von Halbleiterbauelementen, bei denen üblicherweise ein Funktion­ selement oder elektronisches Bauteil (beispielsweise ein in­ tegrierter Schaltkreis (IC)) zur externen Kontaktierung mit einem Leiterrahmen verbunden wird. Als Bezeichnung für solche Leiterrahmen hat sich in der Fachterminologie der Begriff "Leadframe" durchgesetzt. Ein Leadframe kann eine Auflage- oder Montagefläche haben, auf der das Bauteil mittels bekann­ ter Montage- und Klebetechniken (sog. "Diebonden") befestigt wird. Der Leadframe bildet mit äußeren Leitungsenden ("outer leads") Anschlußkontakte zur späteren externen Kontaktierung das Bauteils. Innere korrespondierende Leiterenden ("inner leads") weisen Kontaktstellen (sog. "contact pads") auf, mit denen elektrische Anschlußkontakte des Bauteils über Verbin­ dungsdrähte ("Bonddrähte") kontaktiert sind. Dazu werden üb­ licherweise Drahtbondverfahren angewendet.

Die Erfindung betrifft eine Anschlußanordnung mit einem me­ tallischen Leiterrahmen mit mehreren Kontaktflächen, mit de­ nen Gold-Anschlußdrähte durch Bonden verbunden sind, die zu Signal- und/oder Steuer-Anschlußkontakten eines elektroni­ schen Bauteils führen.

Eine derartige, aus der EP-0 513 521 A2 bekannte Anschluß­ anordnung umfaßt einen Leiterrahmen aus einer Kupferlegierung oder aus einem mit einer Kupferlegierung beschichtetem Me­ tall. Ein von dem Leiterrahmen getragenes Bauteil ist mit diesem verbunden, indem Golddrähte (Bonddrähte) von Anschluß­ kontakten des Bauteils zu Kontaktflächen auf den "inner leads" des Leiterrahmens führen.

Diese Verbindungen können insbesondere bei Leistungs-Halb­ leiterbauteilen, bei denen erhebliche elektrische Leistungen über die Bonddrähte zu übertragen sind, zur Problemen führen. Bei der Verwendung von Gold-Bonddrähten sind als Leistungszu­ leitungen vergleichsweise dicke und ggf. mehrere parallele Gold-Bonddrähte vorzusehen. Dabei muß aus prozeßtechnischen Gründen der gleiche Bonddraht - d. h. auch der gleiche Gold- Draht-Durchmesser - auch für mit wesentlich geringeren Lei­ stungen beaufschlagte Steuer- oder Signalleitungen verwendet werden. Dies stellt einen teueren Kompromiß bei insgesamt nur unbefriedigender Leistungsfähigkeit der Verbindung dar.

Eine Alternative könnte in der Verwendung von Aluminium- Bonddrähten auf mit Nickel oder Nickel-Phosphor (Ni/NiP) be­ schichteten Leiterrahmen bestehen. Dabei sind für mit hoher Leistung beaufschlagte Verbindungen relativ dicke Aluminium- Bonddrähte (von beispielsweise 125 bis 650 µm) vorzusehen, wo­ bei ggf. auch hier mehrere parallele Verbindungen erforder­ lich sind. Für die Verbindungen der Steuer- oder Signallei­ tungen müßten vergleichsweise dünne Aluminium-Bonddrähte (mit einem Durchmesser von weniger als 125 µm) verwendet werden. Dazu muß aber ein Aluminium-Dünndraht-Bondprozeß eingesetzt werden, der gegenüber bekannten Gold-Nailhead-Bondprozessen teuerer ist und größere Bondflächen erfordert. Ein weiteres Problem hinsichtlich der Variabilität beim Einsatz verschie­ dener Bondprozesse bei demselben Leiterrahmen besteht nämlich darin, daß Aluminium nur sehr eingeschränkt auf Silber­ beschichteten Trägerrahmen bondbar ist, während Gold sich nur sehr bedingt bzw. schwierig auf mit Nickel/Nickel-Phosphor bzw. mit reinem Kupfer beschichteten Leiterrahmen bonden läßt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung ei­ ner Anschlußanordnung, die für Hochleistungs-Bauteile eine kostenoptimierte Gestaltung erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anschlußanord­ nung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kon­ taktflächen mit einem Material beschichtet sind, das sowohl zum Bonden von Gold-Anschlußdrähten als auch zum Bonden von Aluminium-Anschlußdrähten geeignet ist, und daß zumindest ein zu einem Leistungs-Anschlußkontakt führender Anschlußdraht ein Aluminium-Anschlußdraht ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be­ steht darin, daß die Kontaktflächen-Beschichtung wahlweise sowohl ein Bonden von Aluminium-Drähten als auch ein Bonden von Gold-Drähten erlaubt. Der Leiterrahmen ist daher je nach spezifischen Leistungsanforderungen ggf. mit unterschiedli­ chen Bonddrähten kontaktierbar. Dies ermöglicht, Steuer- oder Signalleitungen weiterhin unter Verwendung von Gold-Bond­ drähten zu realisieren, deren Bonden vergleichsweise preis­ wert ist.

Bevorzugt ist (als "preplated lead frame") zur Beschichtung Aluminium oder eine nickelhaltige Verbindung, beispielsweise Nickel-Gold (NiAu), Nickel-Palladium (NiPd), Nickel- Palladium-Gold (NiPdAu) oder Nickel-Silber-Palladium (NiPdAg) vorgesehen.

Aluminium kann grundsätzlich galvanisch auf den Leiterrahmen aufgebracht werden. Eine besonders kostengünstige und prozeß­ technisch bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht aller­ dings vor, daß das Aluminium auf die Kontaktflächen durch Walzplattieren aufgebracht ist.

Eine weitere Vereinfachung des Fertigungsprozesses und eine erhebliche Einsparung von Beschichtungsmaterial läßt sich nach einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß der Leiterrahmen nur partiell auf den Kontakt­ flächen beschichtet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; dabei zeigen vergrößert:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anschlußanordnung,

Fig. 2 einen Querschnitt der entlang der Linie I-I in Fig. 1 und

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Anschlußanordnung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anschlußanordnung um­ faßt einen Leiterrahmen 1 (auch als Zuleitungsrahmen oder "Leadframe" bezeichnet), der zunächst Bestandteil eines Lei­ terrahmenbandes 2 sein kann, das eine Vielzahl entsprechender Leiterrahmen enthält. Die Leiterrahmen sind in an sich be­ kannter Weise beispielsweise durch Stanzen eines Ausgangsban­ des aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Im Ausfüh­ rungsbeispiel sind jeweils zwei Leiterrahmen spiegel­ symmetrisch zur Längsachse A erzeugt. Bevorzugt wird als Lei­ terrahmenwerkstoff Kupfer oder eine Kupferlegierung verwen­ det. Der Leiterrahmen weist Leitungen 3 auf, die äußere Enden 3a ("outer leads") und innere Enden 3b ("inner leads") haben. An den inneren Enden 3b sind Kontaktflächen 5 zur Kontaktie­ rung eines nur in Fig. 1 andeutungsweise dargestellten elek­ tronischen Bauteils 8 vorgesehen.

Die Kontaktflächen 5 sind mit Aluminium 10 beschichtet, wobei die Beschichtung nur zur Verdeutlichung in Fig. 1 (beim rechten Leiterrahmen) kreuzschraffiert dargestellt ist. Mit der Aluminiumschicht ist durch Bonden ein Verbindungsdraht (Bonddraht) 12, 12' verbunden, der zu einem Anschlußkontakt 14, 14' des Bauteils 8 führt. Der Draht 12, 12' ist mit dem jeweiligen Anschlußkontakt ebenfalls durch Bonden verbunden.

Wie Fig. 1 verdeutlicht, ist der Leiterrahmen 1 nur partiell auf den Kontaktflächen 5 mit Aluminium 10 beschichtet. Das Aluminium ist bevorzugt durch Walzplattieren aufgebracht, wo­ bei vorteilhafterweise gleichzeitig mehrere Kontaktflächen 5 und 15 (vgl. linker Teil der Fig. 1) beschichtet werden.

Die in Fig. 3 dargestellte Anschlußanordnung umfaßt einen Kupfer-Leiterrahmen ("Leadframe") 100, von dem in Fig. 3 nur sein Innenbereich mit inneren Enden 101b von Zuleitungen 101 dargestellt ist. Auf dem Leiterrahmen 100 sind z. B. zwei elektronische Leistungs-Bauelemente 102, 103 montiert. Die Bauelemente 102, 103 können z. B. mittels Weichlot ("soft sol­ dering") oder Epoxydharz auf Inseln 105, 106 des Leiterrah­ mens 100 fixiert sein. An den inneren Enden 101b sind Kon­ taktflächen 108 zur Kontaktierung der elektronischen Bauele­ mente 102, 103 vorgesehen.

Die Kontaktflächen 108 sind mit einer nickelhaltigen Be­ schichtung 110 z. B. aus Nickel-Palladium (NiPd), Nickel- Palladium-Gold (NiPdAu) oder Nickel-Palladium-Silber (NiPdAg) versehen. Die Beschichtung ist zur Hervorhebung in Fig. 3 schraffiert dargestellt. Die Beschichtung kann bereits vor der endgültigen Strukturierung und Formung (z. B. durch einen Stanzvorgang) des Leiterrahmens 100 an den Stellen des Lei­ terrahmens 100 aufgebracht werden, an denen später die inne­ ren Enden 101b entstehen (sog. "preplated leadframe"). Mit der Beschichtung 110 ist jeweils durch Bonden ein Verbin­ dungsdraht 112 verbunden, der zu einem Anschlußkontakt 114 des Bauelements 102 führt. Der Draht 112 ist mit dem An­ schlußkontakt 114 ebenfalls durch Bonden verbunden. Der An­ schlußkontakt 114 ist einem Steuer- oder Signaleingang des Bauelements 102 zugeordnet, der mit einer nur geringen Si­ gnalleistung beaufschlagt wird. Demgemäß kann für den Bond­ draht 112 ein Golddraht (Au-Bonddraht) eingesetzt werde, der kostengünstig bondbar ist und nur einen vergleichsweise ge­ ringen Durchmesser und einen geringen Flächenbedarf hat, so daß die Flache des Anschlußkontaktes 114 vergleichsweise klein und platzsparend ausgeführt werden kann.

Die Bauelemente 102, 103 sind als Leistungs-Bauelemente mit Leistungs-Anschlüssen (Leistungsanschluß-Kontakten) 117, 118 versehen, über die Ströme mit erheblicher Leistung fließen. Dazu sind entsprechend größere Leitungsquerschnitte auch der Anschlußdrähte vorgesehen. Die dafür verwendeten Anschluß­ drähte 120, 121 sind Aluminium-Bonddrähte.

Der Leiterrahmen gestattet aufgrund der Beschichtung seiner Kontaktflächen 5 (Fig. 1 und 2) bzw. 108 (Fig. 3) sowohl die Verwendung von Gold-Bonddrähten 12 bzw. 112 als auch Alu­ minium-Bonddrähten 12' bzw. 121. Dies eröffnet die vorteil­ hafte Möglichkeit, das Material der Bonddrähte anwendungsspe­ zifisch auszuwählen. Insbesondere können für Leistungsverbin­ dungen vergleichsweise dicke Aluminium-Bonddrähte eingesetzt werden, während für Steuer- oder Signalleitungen dünne Gold- Bonddrähte verwendet werden können, so daß sich insgesamt die Kosten zur Herstellung der Bondverbindungen erheblich redu­ zieren lassen.

Claims (4)

1. Anschlußanordnung

• - mit einem metallischen Leiterrahmen (1) mit mehreren Kon­ taktflächen (5), mit denen Gold-Anschlußdrähte (12) durch Bonden verbunden sind, die zu Signal- und/oder Steuer- Anschlußkontakten (14) eines elektronischen Bauteils (8) führen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Kontaktflächen (5) mit einem Material (10) beschichtet sind, das sowohl zum Bonden von Gold-Anschlußdrähten (12) als auch zum Bonden von Aluminium-Anschlußdrähten (12') ge­ eignet ist, und daß
• - zumindest ein zu einem Leistungs-Anschlußkontakt (14', 117) führender Anschlußdraht ein Aluminium-Anschlußdraht (12') ist.

2. Anschlußanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kontaktflächen (5) mit Aluminium oder einer nickelhal­ tigen Verbindung beschichtet sind.

3. Anschlußanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium (10) auf die Kontaktflächen (5) durch Walzplat­ tieren aufgebracht ist.

4. Anschlußanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterrahmen (1) nur partiell auf den Kontaktflächen (5) beschichtet ist.