DE10106346A1 - Elektronisches Bauteil, Vorrichtung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit wenigstens einem elektronischen Bauteil, beispielsweise einem Halbleiterchip (2), und mit einer diesem zugeordneten Umverdrahtungsplatte (4), auf der das elektronische Bauteil im montierten Zustand aufliegt, wobei zumindest die der Umverdrahtungsplatte (4) abgewandten Oberflächen des elektronischen Bauteils der Anordnung mit einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen aus spritzvergossenem Kunststoff versehen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Anordnung.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil, eine Vor­ richtung sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Bei elektronischen Bauteilen, die mit einem Gehäuse verklei­ det sind, beispielsweise bei auf einer Umverdrahtungsplatte montierten Halbleiterbauelementen mit rückseitigem Kanten­ schutz ist zur Kühlung des Bauteils eine möglichst effektive Wärmeabfuhr an die Umgebung oder an einen Kühlkörper notwen­ dig. Sogenannte BOC(Board on Chip)-Gehäuse werden zur Kühlung mit einer ebenen Gehäuseoberfläche versehen, auf die ein Kühlkörper montiert wird, wobei als Zwischenschicht eine Wär­ meleitpaste Verwendung findet.

Bei der Verkleidung des Halbleiterchips mit einem gegossenen Kunststoffgehäuse besteht die Gefahr, dass bei nicht fugen­ frei auf der Umverdrahtungsplatte verklebtem Halbleiterchip flüssiger Kunststoff zwischen die Umverdrahtungsplatte und den Halbleiterchip gepresst wird und diesen von seiner Aufla­ ge abhebt, da der Kunststoff mit hohem Druck in seine Form gedrückt wird. Dieses sogenannte "flashing/bleed out" kann im Extremfall dazu führen, dass die Kontaktierungen zwischen Halbleiterchip und Umverdrahtungsplatte abgerissen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung aus einem elek­ tronischen Bauteil, zugehöriger Umverdrahtungsplatte und Kunststoffverkleidung sowie eine Vorrichtung und ein Verfah­ ren zur Herstellung dieser Anordnung zur Verfügung zu stel­ len, die eine einfache Herstellbarkeit und eine effektive Kühlung der Anordnung im Betrieb ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Gegenstand des unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiter­ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An­ sprüchen.

Erfindungsgemäß weist eine Anordnung wenigstens ein elektro­ nisches Bauteil und eine diesem Bauteil zugeordnete Umver­ drahtungsplatte auf, auf der das elektronische Bauteil im montierten Zustand aufliegt. Dabei sind zumindest die der Um­ verdrahtungsplatte abgewandten Oberflächen des elektronischen Bauteils der Anordnung mit einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen aus spritz­ vergossenem Kunststoff versehen. Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere um einen Halbleiterchip handeln.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Gehäusegestaltung in Form von Kühlelementen eine günstige Wärmeableitung des elektronischen Bauteils gestattet. Insbesondere wenn es sich bei dem elektronischen Bauteil um einen Halbleiterchip han­ delt, kann dieser unter Umständen eine erhebliche Verlustwär­ me produzieren, die über eine mittels Kühlrippen vergrößerte Gehäuseoberfläche besser nach außen abgegeben werden kann. Weiterhin besteht bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des geschlossenen Kunststoffgehäuses der Vorteil eines optimalen mechanischen Schutzes der vom Kunststoffgehäuse umschlossenen Bauteile.

In einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kühlele­ mente aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff, was den Vorteil einer leichten Verarbeitbarkeit im Gussver­ fahren bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität und Ei­ gendämpfung des Materials hat.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kühlelemente aus einem Mehrkomponentenharz, was den Vor­ teil einer gegenüber thermoplastischem Kunststoff nochmals erhöhten mechanischen Stabilität bei gleichzeitig geringfügig verbesserter Wärmeleitfähigkeit hat. Ein solches Mehrkomponentenharz muss allerdings relativ zügig verarbeitet werden, soll es nicht bereits während des Formprozesses seine leichte Fließfähigkeit verlieren.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kühlelemente aus geraden rippenförmigen Abschnitten be­ stehen, die sich über eine Längs- oder Quer- oder Diagonal­ seite zumindest der zur Oberfläche des elektronischen Bau­ teils parallelen Ebene erstrecken. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform hat den Vorteil einer gegenüber einer ebenen Gestaltung der Gehäuseoberfläche deutlich vergrößerten wirk­ samen Oberfläche mit der daraus resultierenden deutlich ver­ besserten Wärmeaustauschfähigkeit zur Umgebung.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die geraden rippenförmigen Abschnitte jeweils eine quaderförmige Kontur mit zur Bauteiloberfläche im wesentlichen senkrechten Kanten auf. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vor­ teil einer einfachen Struktur des Formwerkzeugs mit entspre­ chend günstigen Werkzeugkosten.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die ge­ raden rippenförmigen Abschnitte jeweils eine quaderförmige Kontur mit zur Bauteiloberfläche schräg geneigten Kanten auf­ weisen, was insbesondere den Vorteil hat, dass das Kunst­ stoffgehäuse nach dem Formprozess sehr leicht vom Formwerk­ zeug getrennt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Kühlelemente aus einer Struktur aus sich kreuzenden jeweils parallelen geraden rippenförmigen Abschnitten, die sich über eine Längs- oder Quer- oder Diagonalseite der Oberfläche des elektronischen Bauteils erstrecken, wodurch eine gitterartige Struktur entsteht. Dies hat den Vorteil einer nochmals ver­ größerten wirksamen Gehäuseoberfläche mit daraus resultieren­ der nochmals verbesserter Wärmeaustauschfähigkeit mit der Um­ gebung. Zudem weist diese Gestaltung aufgrund der Vernetzungen eine erhöhte mechanische Stabilität auf. Gleichzeitig ist mit einer solchen Struktur ein reduzierter Materialeinsatz verbunden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kühlelemente aus einer Bauteildeckschicht mit regelmäßig darin angeordneten zylindrischen Ausbrüchen bestehen, deren Grund auf der Bauteiloberfläche endet. Diese lochblechähnli­ che Ausgestaltung der Kühlelemente hat den Vorteil einer ho­ hen Eigendämpfung des Materials für das Kunststoffgehäuse. Zudem weisen eine Vielzahl von zylindrischen Ausbrüchen eine insgesamt sehr große wirksame Gehäuseoberfläche auf. Die zy­ lindrischen Ausbrüche, deren Grund jeweils bis zur Bautei­ loberfläche des elektronischen Bauteils bzw. des Halbleiter­ chips reicht, entstehen durch entsprechende zylindrische Stempel, die aus der Negativform des Formwerkzeugs ragen und das elektronische Bauteil auf eine gegenüber liegende Aufla­ gefläche im Formwerkzeug drücken. Diese Vielzahl von Stempeln eignen sich sehr gut zum Andrücken des elektronischen Bau­ teils auf die Umverdrahtungsplatte und können dadurch sehr effektiv ein Unterwandern deren Berührfläche mit flüssigem Kunststoff beim Formprozess verhindern.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die er­ habenen Abschnitte jeweils durch nut-, quaderförmige oder zy­ lindrische Abschnitte getrennt, deren Grund jeweils bis zur Bauteiloberfläche reicht, was wie bei den zuvor beschriebenen zylindrischen Stempeln den Vorteil hat, dass ein Unterwandern der Berührfläche zwischen elektronischem Bauteil und Umver­ drahtungsplatte wirksam verhindert werden kann.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die erhabenen Abschnitte jeweils durch nut,- quaderförmige oder zylindrische Abschnitte getrennt sind, deren Grund je­ weils eine Deckschicht über die Bauteiloberfläche ist. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung bietet den Vorteil einer her­ metischen Versiegelung des elektronischen Bauteils und damit dessen Schutz vor denkbaren schädlichen Umwelteinflüssen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Oberflächen des elektronischen Bauteils und der Umver­ drahtungsplatte jeweils von der Kunststoffschicht umschlossen sind, wobei lediglich die der Umverdrahtungsplatte abgewand­ ten Seiten der Anordnung mit Kühlelementen versehen sind. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass damit ein noch besserer Schutz der Anordnung gegen Umwelteinflüsse ermöglicht ist.

Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Anordnung mit wenig­ stens einem elektronischen Bauteil und einer diesem Bauteil zugeordneten Umverdrahtungsplatte, auf der das elektronische Bauteil im montierten Zustand aufliegt, wobei zumindest die der Umverdrahtungsplatte abgewandten Oberflächen des elektro­ nischen Bauteils der Anordnung mit einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen aus spritzvergossenem Kunststoff versehen sind, umfasst ein Formwerkzeug zum Einlegen der montierten Anordnung, wobei die Umverdrahtungsplatte auf einer Auflagefläche des Formwerkzeu­ ges aufliegt. Die Vorrichtung ist mit wenigstens einer Zu­ führöffnung zum Einbringen von flüssiger Kunststoffschmelze unter hohem Druck versehen und umfasst weiterhin eine Nega­ tivform zur Aufbringung einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen auf den der Umverdrahtungsplatte abgewandten Seiten der Anordnung.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass da­ mit auf einfache Weise ein das elektronische Bauteil bedec­ kendes Kunststoffgehäuse in einem einzigen Arbeitsgang mit einer kühlkörperähnlichen Struktur bzw. Gestaltung versehen werden kann.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Negativform wenigstens zwei voneinander beabstande­ te Stempel auf, die die Bauteiloberfläche bei geschlossenem Formwerkzeug gegen die Umverdrahtungsplatte und diese gegen die Auflagefläche des Formwerkzeugs drücken. Diese Ausgestal­ tung hat den Vorteil, dass damit auf zuverlässige Weise ein Unterwandern der Berührfläche zwischen elektronischem Bauteil und Umverdrahtungsplatte mit flüssigem Kunststoff, der unter hohem Druck von mehr als 80 bar steht, verhindert werden kann.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass die wenigstens zwei Stempel der Negativform jeweils federnd längs verschieblich in senkrechter Richtung zur Bau­ teiloberfläche gelagert sind, was den Vorteil hat, dass damit alle Unebenheiten oder Schiefstellungen des elektronischen Bauteils auf der Umverdrahtungsplatte ausgeglichen werden können.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die elastisch gelagerten Stempel im wesentlichen quaderförmig sind und an sich gegenüber liegenden Randbereichen der Bau­ teiloberfläche angeordnet sind. Dies hat den Vorteil mehrerer kleinerer Abstützstellen für das elektronische Bauteil, wo­ durch dieses gleichmäßiger auf die Umverdrahtungsplatte ge­ drückt wird. Auf diese Weise kann ein Unterwandern der Be­ rührfläche zwischen elektronischem Bauteil und Umverdrah­ tungsplatte noch zuverlässiger verhindert werden.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung sieht vor, dass die wenigstens zwei Stempel längsverschieblich in der Nega­ tivform gelagert sind, wobei jeweils eine Andrückvorrichtung zwischen Stempel und Negativform für eine Andrückung des Stempels auf der Bauteiloberfläche sorgt. Dies hat den Vor­ teil einer sehr gleichmäßigen Andrückung der Anordnung gegen­ einander und auf die Auflagefläche des Formwerkzeugs auch bei einer Vielzahl von nacheinander folgenden Formvorgängen.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Andrückvorrichtung aus hydraulischen Druckzylindern gebildet, was den Vorteil hat, dass damit einerseits eine sehr gleichmäßige Andrückkraft auf die Bauteiloberflächen si­ chergestellt werden kann. Andererseits können diese hydrauli­ schen Druckzylinder auf einfache Weise zum Ausformen des fer­ tig gegossenen und abgekühlten Bauteils dienen. Ein Verklem­ men der Hydraulikzylinder aufgrund von in ihre Führung einge­ drungenem flüssigen Kunststoff kann durch eine entsprechend genaue Passung verhindert werden.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sieht vor, dass die Andrückvorrichtung aus Federelemen­ ten gebildet ist, was den Vorteil einer besonders einfach aufgebauten elastischen Lagerung der Andrückvorrichtungen hat.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sieht vor, dass die wenigstens vier Stempel, die jeweils einen zylindrischen oder quadratischen Querschnitt aufweisen, in weitgehend symmetrischer Anordnung vorgesehen sind. Dies hat den Vorteil einer sehr gleichmäßig über die Bauteilober­ fläche verteilten Druckkraft durch die elastischen Stempel.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit wenigstens einem elektronischen Bauteil und mit diesem zugeordneter Um­ verdrahtungsplatte, wobei zumindest die dem elektronischen Bauteil zugewandte Oberfläche der Anordnung mit einer dreidi­ mensionalen Struktur in Form von Kühlelementen versehen ist, sieht die folgenden Verfahrensschritte vor. Ein elektroni­ sches Bauteil mit einer diesem zugeordneten Umverdrahtungs­ platte wird bereitgestellt und in ein Formwerkzeug einge­ bracht, wonach das Formwerkzeug geschlossen wird. Dabei drüc­ ken die in der der Bauteiloberfläche zugeordneten Formhälfte befindlichen elastisch gelagerten Stempel das elektronische Bauteil im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs fest an die Umverdrahtungsplatte. Danach wird eine flüssige Kunst­ stoffmasse in das Formwerkzeug durch die wenigstens eine Zu­ führöffnung unter hohem Druck eingedrückt. Anschließend kann das Formwerkzeug abkühlen, wonach die fertige Anordnung aus­ geformt bzw. ausgestossen wird.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass damit auf einfache und schnelle Weise eine wirksame Verkapselung eines elektroni­ schen Bauteils mit einem Kunststoffgehäuse ermöglicht ist, das zudem eine gute Wärmeableitung aufgrund seiner Kühlkör­ pergestaltung ermöglicht. Bei dem Verfahren wird aufgrund der fest auf das elektronische Bauteil drückenden Stempel ein Un­ terwandern der Berührflächen des elektronischen Bauteils zur Umverdrahtungsplatte mit flüssigem Kunststoff sicher verhin­ dert.

Beim ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird der flüs­ sige Kunststoff unter einem Druck von wenigstens 80 bis 100 bar in das Formwerkzeug eingebracht, was den Vorteil hat, dass der ausreichend flüssige Kunststoff dadurch alle Stellen und Hohlräume im Formwerkzeug in ausreichender Geschwindig­ keit erreicht, ohne zuvor abzukühlen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass der flüssige Kunststoff unter einer Temperatur von we­ nigstens 160°C bis 200°C in das Formwerkzeug eingebracht wird. Dies hat den Vorteil einer guten Verarbeitbarkeit von thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen, die bei diesen Temperaturen eine ausreichende Viskosität aufweisen.

Zusammenfassend ergeben sich die folgenden vorteilhaften Merkmale der Erfindung. Eine gerippte Oberfläche bei verklei­ deten Halbleiterbauelementen (sogenannte "nicht Bare Die An­ wendung") ermöglicht aufgrund des Kühlrippeneffekts einen niedrigen thermischen Widerstand zur Umgebung. Zudem bietet eine solche Gestaltung eine günstige Gusswerkzeuggestaltung, da im Werkzeug Rippen oder Stifte vorgesehen sind, auf denen sich das zu vergießende Bauteil abstützen kann; auf diese Weise entsteht eine Kombination von Kühlrippen und Abstütz­ stellen für den Spritzgussprozess. Ein Unterwandern der Abstützstellen mit flüssigem Kunststoff beim Formprozess ist dabei unproblematisch und bringt keine Nachteile mit sich, nicht dagegen ein Unterwandern der Kontaktkante zwischen dem elektronischen Bauteil und der Umverdrahtungsplatte, auf der dieses montiert ist. Die Druckverteilung an der Bauteilrück­ seite über die Abstützstellen kann dabei sehr günstig gleich­ mäßig und symmetrisch verteilt werden. Diese Druckverteilung kann noch weiter optimiert werden, wenn sich die Abstützstel­ len im Formwerkzeug elastisch abstützen können, beispielswei­ se mittels Federkraft oder über eine hydraulische Stem­ pelanordnung.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittdarstellung einer ge­ häuseverkleideten erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine perspektivische Schemadarstellung der Anord­ nung entsprechend Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Querschnittdarstellung einer Va­ riante der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 4 eine schematische Querschnittdarstellung einer wei­ teren Variante der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 5 eine perspektivische Schemadarstellung der Anord­ nung entsprechend Fig. 4,

Fig. 6 eine perspektivische Schemadarstellung einer drit­ ten Variante der erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 7 einen Detailausschnitt eines elastisch gelagerten Stempels einer Gussform.

Die folgenden Figuren zeigen verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung, wobei gleiche Teile grund­ sätzlich mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und teil­ weise nicht mehrfach erläutert werden.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen jeweils einen flachen Halbleiter­ chip 2, der formschlüssig auf einer etwas größeren flachen Umverdrahtungsplatte 4 aufliegt. Die Verbindungsfläche zwi­ schen dem Halbleiterchip 2 und der Umverdrahtungsplatte 4 kann beispielsweise durch Verkleben eine feste Fügefläche bilden. An der Unterseite der Umverdrahtungsplatte 4 sind je­ weils mehrere halbkugelförmige Kontaktanschlüsse 6 erkennbar, welche beispielsweise auf einer - hier zeichnerisch nicht dargestellten - Leiterplatte durch Löten befestigt werden können und auf diese Weise eine mechanische und elektrische Verbindung zu dieser herstellen können. Auf der der Umver­ drahtungsplatte 4 abgewandten Oberfläche des Halbleiterchips 2 ist ein Gehäuse 8 vorgesehen, das vorzugsweise mittels Spritzgussverfahren auf die Anordnung aus Umverdrahtungsplat­ te 4 und darauf verklebtem und elektrisch kontaktiertem Halb­ leiterchip 2 aufgebracht worden ist.

Das Gehäuse 8 besteht vorzugsweise aus einem thermoplasti­ schen Kunststoff, der sich sehr gut zur Spritzgussverarbei­ tung eignet. Ebenso gut kann das Gehäuse 8 jedoch auch aus einem duroplastischen Kunststoff oder beispielsweise aus ei­ nem Mehrkomponentenharz bestehen. Ein derartiges Material hat den Vorteil einer geringfügig besseren Wärmeleitfähigkeit als manche Thermoplaste bei gleichzeitig erhöhter mechanischer Festigkeit über einen höheren Temperaturbereich. Auf der der Umverdrahtungsplatte 4 abgewandten flachen Oberseite 10 des Gehäuses 8 sind bei allen gezeigten Ausführungsformen jeweils räumliche Strukturen in Form von Kühlrippen (Fig. 1 bis 5) oder -durchbrüchen (Fig. 6) vorgesehen.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anordnung, wobei an der Oberseite 10 des Gehäuses 8 mehrere sich über die gesamte Gehäuseoberfläche erstreckende quaderförmige Rippen 12 vorgesehen sind, die sich mit entsprechenden Nuten 14 in Form von länglichen, im Querschnitt rechteckigen Vertiefungen ab­ wechseln, wie dies in der perspektivischen Ansicht der Fig. 2 erkennbar ist. Der Grund der jeweiligen Nuten 14 reicht bei dieser Ausführungsform nicht bis zur Bauteiloberfläche des Halbleiterchips 2 hinunter, so dass dieser keine freie Stelle mit direktem Kontakt zur Umgebungsluft aufweist.

Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung mit zwei Kanälen 16 jeweils am Rand des Gehäuses 8, die bis zur Bauteiloberfläche des Halbleiterchips 2 reichen und auf diese Weise einen direkten Luftkontakt des Halbleiter­ chips 2 zur besseren Kühlung ermöglichen. In erster Linie dienen diese rechteckförmigen Kanäle 16 jedoch zur besseren Formung beim Vergießen des Gehäuses 8, da die Negativform des Formwerkzeugs an diesen Stellen jeweils mit entsprechend ge­ formten rechteckförmigen Stempeln 20 versehen ist, deren Stirnflächen sich nach dem Einlegen des auf der Umverdrah­ tungsplatte 4 montierten Halbleiterchips 2 auf diesem abstüt­ zen und so den Halbleiterchip 2 fest an die Umverdrahtungs­ platte 4 drücken. Auf diese Weise kann wirksam verhindert werden, dass sich beim Spritzgießen mit dem unter hohem Druck von ca. 90 bar eingebrachten flüssigen Kunststoff dieser zwi­ schen den Halbleiterchip 2 und die Umverdrahtungsplatte 4 drücken und diese Bauteile voneinander abheben kann.

Die Fig. 4 zeigt in einer Querschnittansicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der nicht nur zwei Kanäle 16 zwischen den erhabenen Rippen 12 vorgesehen sind, sondern bei der alle Zwischenräume zwischen benachbarten erhabenen Rippen 12 als bis auf die Bauteilober­ fläche des Halbleiterchips 2 reichende Kanäle 16 ausgebildet sind.

Die Fig. 5 zeigt diese Ausführungsform entsprechend Fig. 4 in perspektivischer Schemadarstellung, wobei hier insbesondere ein die Rippen 12 verbindender umlaufender Randabschnitt 18 erkennbar ist, auf den die Rippen 12 in senkrechter Rich­ tung treffen und der gleichzeitig eine umlaufende obere Kante des Gehäuses 8 bildet.

Die Fig. 6 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der anstatt Rippen und Nuten bzw. Kanälen das Gehäuse 8 von einer Vielzahl von senk­ recht zur Gehäuseoberseite 10 orientierten und bis zur Bau­ teiloberfläche des Halbleiterchips 10 reichenden zylindri­ schen Ausbrüchen 22 durchzogen ist, wodurch eine Gehäuseober­ seite in Form eines Lochblechs entsteht. Die Ausbrüche können anstatt der gezeigten zylindrischen Kontur jedoch ebenso gut jede andere fertigungstechnisch sinnvolle Kontur aufweisen, beispielsweise indem sie mit einem ovalen, einem rechteckför­ migen oder quadratischen Querschnitt versehen sind.

Die Fig. 7 zeigt in einem Detailausschnitt eine beispielhaf­ te Ausführungsform eines elastisch gelagerten Stempels 20, der längs verschieblich senkrecht zu seiner Längsachse in ei­ nem Formwerkzeug 24 gelagert ist und der sowohl für eine Ab­ stützung des Halbleiterchips als auch für eine entsprechende Gestaltung beim Umspritzen des Stempels 20 beim Formprozess sorgt. Eine Vielzahl von runden Stempeln 20 entsprechend Fig. 7, die jeweils elastisch gelagert sind und sich somit je­ weils auf der Bauteiloberfläche des Halbleiterchips 2 abstüt­ zen, sorgen nach dem Formprozess für eine Ausgestaltung des Gehäuses 8 wie in Fig. 6 (Lochblechdesign) gezeigt. Die ela­ stische Längsführung des Stempels 20 im Formwerkzeug 24 er­ folgt durch eine sich zwischen einer im Formwerkzeug 24 ver­ ankerten Kappe 30 und einem am Stempel 20 stirnseitig ange­ ordneten Teller 26 angeordneten Spiralfeder 28, welche den Teller 26 und damit den Stempel 20 aus dem Formwerkzeug 24 in Richtung des Halbleiterchips 2 drückt. Bei leicht schief auf der Umverdrahtungsplatte 4 aufliegendem Halbleiterchip 2 kann der Stempel somit um einen geringen Weg ausweichen, indem er gegen die Kraft der Feder 28 in Richtung nach oben in das Formwerkzeug gedrückt wird.

Das Formwerkzeug weist typischerweise eine Auflagefläche für die Unterseite der Umverdrahtungsplatte 4 mit entsprechenden Aussparungen für die Kontaktanschlüsse 6 auf. Auf diese Auf­ lagefläche wird die Umverdrahtungsplatte 4 abgelegt und an­ schließend eine obere Hälfte mit darin befindlichen Stempeln 20 über die Auflagefläche des Formwerkzeugs gebracht und dicht verschlossen. Je nach Ausführungsform kann die Negativ­ form der oberen Hälfte des Formwerkzeuges im geschlossenen Zustand von der Bauteiloberfläche des Halbleiterchips 2 beab­ standet sein (Fig. 1 und 2). In alternativen Ausführungs­ formen kann die Negativform der oberen Hälfte jedoch auch durch bis auf die Bauteiloberfläche des Halbleiterchips 2 reichende runde Stempel 20 (Fig. 6 und 7) oder längliche Rippen (Fig. 3 bis 5) gebildet sein, wobei diese Stempel 20 oder Rippen vorzugsweise elastisch gelagert sind und auf diese Weise für eine optimale Andrückung auf die Bauteilober­ fläche des Halbleiterchips 2 sorgen und dieses Bauteil fest an die Umverdrahtungsplatte 4 andrücken.

Beim folgenden Formprozess, bei dem flüssiger Kunststoff un­ ter hohem Druck von ca. 80 bis 100 bar durch eine Öffnung im Formwerkzeug eingebracht wird, wird durch die beschriebene Andrückung verhindert, dass der Kunststoff die Berührfläche zwischen Halbleiterchip 2 und Umverdrahtungsplatte 4 unter­ wandern und diese Teile auseinander drücken kann.

Die Temperatur des flüssigen Kunststoffes kann dabei vorzugs­ weise zwischen 160 und 200°C liegen, da bei diesem Tempera­ turbereich die vorzugsweise verwandten thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffe eine für die leichte Verarbeit­ barkeit notwendige optimale Fließfähigkeit aufweisen. Nach dem Abkühlen der fertig in einem Kühlkörpergehäuse 8 vergos­ senen Anordnung kann diese aus dem Formwerkzeug ausgeformt bzw. ausgestoßen werden.

Bezugszeichenliste

2

Halbleiterchip

4

Umverdrahtungsplatte

6

Kontaktanschlüsse

8

Gehäuse

10

Oberseite

12

Rippen

14

Nuten

16

Kanal

18

Randabschnitt

20

Stempel

22

Ausbruch

24

Formwerkzeug

26

Teller

28

Feder

30

Kappe

Claims (23)

1. Anordnung mit wenigstens einem elektronischen Bauteil, beispielsweise einem Halbleiterchip (2), und mit einer diesem zugeordneten Umverdrahtungsplatte (4), auf der das elektronische Bauteil im montierten Zustand auf­ liegt, wobei zumindest die der Umverdrahtungsplatte (4) abgewandten Oberflächen des elektronischen Bauteils der Anordnung mit einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen aus spritzver­ gossenem Kunststoff versehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente aus thermoplastischem Kunststoff beste­ hen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente aus einem Mehrkomponentenharz bestehen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente aus geraden rippenförmigen Abschnitten (12) bestehen, die sich über eine Längs- oder Quer- oder Diagonalseite zumindest der zur Oberfläche des elektro­ nischen Bauteils parallelen Ebene erstrecken.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden rippenförmigen Abschnitte (12) jeweils eine quaderförmige Kontur mit zur Bauteiloberfläche im we­ sentlichen senkrechten Kanten aufweisen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden rippenförmigen Abschnitte (12) jeweils eine quaderförmige Kontur mit zur Bauteiloberfläche schräg geneigten Kanten aufweisen.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente aus einer Struktur aus sich kreuzenden jeweils parallelen geraden rippenförmigen Abschnitten bestehen, die sich über eine Längs- oder Quer- oder Dia­ gonalseite der Oberfläche des elektronischen Bauteils erstrecken.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente aus einer Bauteildeckschicht mit regel­ mäßig darin angeordneten zylindrischen Ausbrüchen (22) bestehen, deren Grund auf der Bauteiloberfläche endet.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Abschnitte jeweils durch nut-, quaderför­ mige oder zylindrische Abschnitte getrennt sind, deren Grund jeweils bis zur Bauteiloberfläche reicht.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Abschnitte jeweils durch nut,- quaderför­ mige oder zylindrische Abschnitte getrennt sind, deren Grund jeweils eine Deckschicht über die Bauteiloberflä­ che ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des elektronischen Bauteils und der Um­ verdrahtungsplatte (4) jeweils von der Kunststoffschicht umschlossen sind, wobei lediglich die der Umverdrah­ tungsplatte (4) abgewandten Seiten der Anordnung mit Kühlelementen versehen sind.

12. Vorrichtung zur Herstellung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
mit einem Formwerkzeug (24) zum Einlegen der mon­ tierten Anordnung, wobei die Umverdrahtungsplatte (4) auf einer Auflagefläche des Formwerkzeuges (24) aufliegt,
mit wenigstens einer Zuführöffnung zum Einbringen von flüssiger Kunststoffschmelze unter hohem Druck,
und mit einer Negativform zur Aufbringung einer dreidimensionalen Struktur in Form von regelmäßig angeordneten Kühlelementen auf die der Umverdrah­ tungsplatte (4) abgewandten Seiten der Anordnung.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativform wenigstens zwei voneinander beabstandete Stempel (20) aufweist, die die Bauteiloberfläche bei ge­ schlossenem Formwerkzeug (24) gegen die Umverdrahtungs­ platte (4) und diese gegen die Auflagefläche des Form­ werkzeugs (24) drücken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Stempel (20) der Negativform jeweils federnd längs verschieblich in senkrechter Richtung zur Bauteiloberfläche gelagert sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch gelagerten Stempel (20) im wesentlichen quaderförmig sind und an sich gegenüberliegenden Randbe­ reichen der Bauteiloberfläche angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Stempel (20) längsverschieblich in der Negativform gelagert sind, wobei jeweils eine Andrückvorrichtung zwischen Stempel (20) und Negativform für eine Andrückung des Stempels (20) auf der Bautei­ loberfläche sorgt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückvorrichtung aus hydraulischen Druckzylindern gebildet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückvorrichtung aus Federelementen (28) gebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier Stempel (20) in weitgehend symmetrischer Anordnung vorgesehen sind, die jeweils einen zylindri­ schen oder quadratischen Querschnitt aufweisen.

20. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit wenigstens einem elektronischen Bauteil und mit diesem zugeordneter Umverdrahtungsplatte (4), wobei zumindest die dem elek­ tronischen Bauteil zugewandte Oberfläche der Anordnung mit einer dreidimensionalen Struktur in Form von Kühle­ lementen versehen ist und das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

• - Bereitstellen eines elektronischen Bauteils mit diesem zugeordneter Umverdrahtungsplatte (4),
• - Einbringen dieser Baugruppe in ein Formwerkzeug (24),
• - Schließen des Formwerkzeugs (24), wobei die in der der Bauteiloberfläche zugeordneten Formhälfte be­ findlichen elastisch gelagerten Stempel (20) das elektronische Bauteil im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs (24) fest an die Umverdrahtungsplatte (4) drücken,
• - Einbringen eines flüssigen Kunststoffes in das Formwerkzeug (24) durch die wenigstens eine Zuführ­ öffnung unter hohem Druck,
• - Abkühlen des Formwerkzeugs (24)
• - Ausformen bzw. Ausstossens der fertig vergossenen Anordnung.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kunststoff unter einem Druck von wenigstens 80 bis 100 bar in das Formwerkzeug (24) eingebracht wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Kunststoff unter einer Temperatur von we­ nigstens 160°C bis 200°C in das Formwerkzeug (24) ein­ gebracht wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22 zur Her­ stellung einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.