DD296580A5

DD296580A5 - Gehaeuse zur abfuehrung mittlerer verlustleistung

Info

Publication number: DD296580A5
Application number: DD34270990A
Authority: DD
Inventors: Martin Bennemann; Kurt Kahlisch; Georg Riepel
Original assignee: Veb Halbleiterwerk Betrieb Im Veb Kombinat Mikroelektronik,De
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1991-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehaeuse zur Abfuehrung mittlerer Verlustleistung. Anwendungsgebiet ist die Montage von Halbleiterbauelementen in face-down-Technologie. Das Gehaeuse besteht aus einem vorgefertigten Gehaeuseteil aus Kunststoff oder Keramik und enthaelt Justierelemente fuer die Chipaufnahme. Dabei ist die Rueckseite des im Gehaeuse versenkten Chips definiert vergroeszert und/oder dunkelgefaerbt, schlieszt mit der Gehaeuseteiloberflaeche ab und bildet mit einer Substanz zwischen der Chiprueckseite und der Gehaeuseteiloberflaeche einen quasi-hermetischen Verschlusz.{Gehaeuse; Verlustleistung; Halbleiterbauelemente; face-down-Technologie; Kunststoff; Keramik; Justierelemente; Chipoberflaeche; Vergroeszerung; Dunkelfaerbung; quasi-hermetischer Verschlusz}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Abführung mittlerer Verlustleistung im Bereich von 1...5Wfür diskrete und integrierte bipolare und unipolare Halbleiterbauelemente in face-down-Bauweise.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus DE 2107786 ist ein Gehäuse bekannt, das zwecks Abführung der thermischen Verlustleistung des betreffenden Halbleiterbauelementes zusätzliche Kühlelemente enthält.

Nachteilig ist, daß im Falle plastverschlossener Bauelemente bei nicht paralleler Lage von Chipträger und Kühlelement- durch Zwischenfließen der Plastmasse-ein erhöhter Wärmewiderstand entsteht. Ein direkter Anschluß externer Kühlkörper ist nicht möglich. Weitere wärmeabführende Gehäusevarianten sind in DE 2444418 und DE 3814469 ausgeführt. Sie sind sehr aufwendig und enthalten zahlreiche fehlerverursachende Schwachstellen. Dies trifft auch für die DE 3817600 zu, in der eine face-down-Technologievariante dargelegt wird. Bei diesen Lösungen wird die im Chip entstehende Wärme über Zwischenschichten und Löt- bzw. Klebeverbindungen an die Oberfläche geleitet und dort erst an das umgebende Medium abgeführt.

In den aufgeführten und weiteren technischen Lösungen stellt der Kühlkörper selbst einschließlich seiner Kontaktzone einen zusätzlich externen Wärmewiderstand dar und steht aus Geometriegründen der angestrebten Miniaturisierung der Bauelemente entgegen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Angabe eines Gehäuses, das in ökonomisch großtechnisch beherrschbarer Weise die Langzeitstabilität der Bauelementeparameter sichert, wobei gleichzeitig die thermische Verlustleistung im mittleren Niveau aus dem bauelementeaktiven Chipbereich direkt abgeleitet wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein quasi-hermetisches Gehäuse für eine Wärmeabfuhr im Leistungsintervall N = 1W... 5 W bei miniaturisierter Bauweise insbesondere unter Ausschluß externer Kühlelemente zu realisieren.

Das als Gehäuseverschluß dienende Chip ist mit der bauelementeaktiven Chipfläche in mit Justageelementen versehenem Gesenk des Gehäuses auf der Kontaktzone der Anschlüsse angeordnet.

Der quasi-hermetische Verschluß wird dabei durch eine nichtmetallische, niedrigschmelzende, fließfähige und

oberflächenpassivierende Substanz zwischen Chip und Gehäuse gebildet. Die Oberfläche der Chiprückseite ist zur Verbesserung

der Wärmeabführung definiert vergrößert und/oder dunkelbraun bis schwarz gefärbt. Die Oberflächenpunkte maximaler Materialdicke schließen dabei plan mit der Oberfläche des Gehäuseteiles ab.

Der Chipeinsatz kann wahlweise in einem Keramik- oder in einem Plastkörper erfolgen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Die bauelementestrukturierte, abgedünnte Siliziumscheibe ist auf der Rückseite mittels Rohdiamant im Parallelspurbetrieb in einem definierten Abstand bis zu einer Tiefe von etwa 25 pm mechanisch gestört und mittels anisotropem Atzer mit einem Oberflächenrelief 3 versehen.

Wahlweise kombiniert mit der genannten Vorpräparation oder auch separat ist die Scheibenrückseite mit geeigneten Mitteln, bevorzugt mittels anodischer Oxidation, dunkel bis schwarz eingefärbt. Nach der Chipvereinzelung erfolgt die Montage. Gemäß Figur 1 ist in ein vorgefertigtes Gehäuseteil 2 eines Keramikgehäuses ein Chip 1 so eingefügt, daß es im Gesenk des Gehäuseteiles 2 bei Verbleib eines Freiraumes 5 von 30... 50 Mm im Bereich der Justageelemente 4 plaziert ist. Die Positionierung des Chip 1 unter Wärmeeinwirkung ist durch die Formgebung vom Gesenk des Gehäuseteiles 2 und Chip 1 so gegeben, daß die lötfähigen, erhabenen Metallschichtsysteme 6 des Chip 1 mit den Kontaktzonen 11 der Anschlüsse 7 in Übereinstimmung sind. Dabei sind die Seitenflächen 9 des Gesenks des Gehäuseteiles 2 mit einer nichtmetallischen niedrigschmelzenden Substanz 8 so beschichtet, daß eine Randwulst ausreichenden Vorrat für die spätere Benetzung auch der unbeschichteten Positionierelemente 4 liefert. In einem Wärmedurchlauf (N₂-Atmosphäre, 4,5min bei 400⁰C) bei Beauflagung des Chip 1 mit einer definierten Kraft durch eine Andruckvorrichtung schmelzen sowohl die lötfähigen erhabenen Metallschichtsysteme 6 als auch die der Abdichtung dienende, am Rand des Gesenks des Gehäuseteiles 2 wulstförmig aufgetragene Substanz. Durch Benetzung aller Randbereiche erfolgt der quasihermetische Verschluß.

Claims

Gehäuse zur Abführung mittlerer Verlustleistung, bei dem ein Chip durch eine face-down-Montage in ein vorgefertigtes Gehäuseteil aus Kunststoff oder Keramik, das Justierelemente enthält, eingesetzt ist, wobei die zu kontaktierenden Bereiche durch Auftragen von Metallschichtsystemen erhaben und lötfähig gestaltet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Rückseite des Chips (1) geometrisch definiert vergrößert und/oder zur Verbesserung der thermischen Emission dunkelgefärbt ist, daß das Chip (1) so eingesetzt ist, daß die Oberflächenpunkte maximaler Materialdicke (3) mit der Oberfläche des vorgefertigten Gehäuseteiles (2) in einer Ebene liegen und daß die Chipstirnflächen und das vorgefertigte Gehäuseteil (2) durch eine Substanz (8), welche durch thermische Einwirkungen veränderliche Fließeigenschaften aufweist, verbunden sind und einen quasi-hermetischen Verschluß bilden.

Hierzu 1 Seite Zeichnung