DE10157299A1 - Halbleiterchipgehäuse mit Kühlvorrichtung - Google Patents

Halbleiterchipgehäuse mit Kühlvorrichtung

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterchipgehäuse (1) mit Kühlvorrichtung, die insbesondere die Wärme schnell vom Halbleiterchip (11) wegführen kann, Störungen filtern kann und die Induktivität während des Betriebs reduzieren kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterchipgehäuse mit Kühlvorrichtung.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine herkömmliche Wärmeableitvorrichtung für Halbleiterchips einfach eine Wärmesenke 13' zum Abdecken eines Halbleiterchips 1' auf einem Substrat 15'. Zwei Metallerhebungen 11' sind auf dem Substrat 15' angeordnet, um den Halbleiterchip 1' zu unterstützen. Ein wärmeleitendes Bindemittel 12' ist zwischen die Oberseite des Halbleiterchips 1' und die Unterseite der Wärmesenke 13' gefüllt. Die Unterkante der Wärmesenke 13' ist durch ein Bindemittel am Substrat 15' befestigt. Fig. 2 zeigt eine weitere herkömmliche Wärmeableitvorrichtung für Halbleiterchips. Wie gezeigt ist, wird der Halbleiterchip 2' zuerst mittels Golddrähten 21' mit dem Substrat 25' verbunden, mit Epoxydharz 24' gekapselt, eine Schicht eines wärmeleitenden Bindemittels 22 auf die Oberseite des Epoxydharzes 24' aufgetragen und anschließend die Wärmesenke 23' auf dem wärmeleitenden Bindemittel 22' befestigt.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Halbleiterchipgehäuse mit Kühlvorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Kühlwirkung hat und Störungen filtern sowie die Induktivität reduzieren kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kühlkörper nach Anspruch 1 bzw. ein Halbleiterchipgehäuse nach Anspruch 2. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
  • Fig. 1 die bereits erwähnte Ansicht einer Wärmeableitvorrichtung für einen Halbleiterchip des Standes der Technik;
  • Fig. 2 die bereits erwähnte Ansicht einer zweiten Wärmeableitvorrichtung für einen Halbleiterchip des Standes der Technik;
  • Fig. 3A eine Explosionsansicht der Erfindung;
  • Fig. 3B eine Ansicht der zusammengefügten Erfindung; und
  • Fig. 4 die Verbindung zwischen der Erfindung und einer gedruckten Leiterplatte.
  • Wie in den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 3A und 3B gezeigt, umfaßt die Erfindung im wesentlichen einen Kühlkörper 15 und ein Substrat 14. Die Wärmesenke 15 weist einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt auf, um somit eine Aussparung 160 an der inneren Unterseite auszubilden, wobei sich mehrere Stifte 151 von der unteren Umfangskante der Wärmesenke 5 nach unten erstrecken. Der Stift 151 ist mit einem Hals 154, einem vergrößerten Kopf 153 und einem offenen Schlitz 152 versehen, der den vergrößerten Kopf 153 und den Hals 154 in zwei Abschnitte trennt.
  • Das Substrat 14 ist mit mehreren Durchgangslöchern 142 versehen, die so angeordnet und bemessen sind, daß sie mit den Stiften 151 des Kühlkörpers 15 in Eingriff gelangen. Das Substrat 14 ist mit einer Erdungsschaltung versehen, die mit den Durchgangslöchern 142 verbunden ist. Das Substrat 14 ist mit mehreren Metallerhebungen 12 versehen, um darauf den Halbleiterchip 11 zu unterstützen. Eine Schicht eines wärmeleitenden Bindemittels 13 ist auf die Oberseite des Halbleiters 11 aufgetragen. Der Kühlkörper 15 ist auf den Substrat 14 montiert, wobei die Stifte 151 durch die Durchgangslöcher 142 und die Aussparung 160 verlaufen und an der Oberseite des Halbleiterchips 11 mittels eines wärmeleitenden Bindemittels 13 befestigt sind. Die vergrößerten Köpfe 153 der Stifte 151 sind durch die Löcher 142 eingesetzt, so daß die Hälse 154 der Stifte 151 mit den Löchern 142 in Eingriff sind (siehe Fig. 3A und 3B).
  • Der Kühlkörper 15 ist vorzugsweise aus Aluminium, Kupfer oder dergleichen gefertigt, so daß die vom Halbleiterchip 11 erzeugte Wärme während des Betriebs auf den Kühlkörper 5 übertragen wird, welche ihrerseits durch Luft gekühlt wird. Andrerseits wird die vom Halbleiterchip 11 erzeugte Wärme über die Löcher 142 auf die Erdungsschaltung 141 übertragen. Die Erdungsschaltung 151 wird ferner verwendet, um Störungen zu filtern und die Induktivität zu reduzieren.
  • Da ferner der Kühlkörper 15 auf dem Substrat 14 befestigt ist, bietet der Kühlkörper 15 eine hervorragende Kontrolle des Drucks auf den Halbleiterchip 11, wobei der Abstand zwischen dem Kühlkörper 15 und dem Halbleiterchip 11 auf einem festen Wert gehalten wird, um somit die Zuverlässigkeit der Ableitungsfähigkeit der Erfindung sicherzustellen.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, kann das Halbleitergehäuse 1 mit einer gedruckten Leiterplatte verbunden sein, die eine elektrische Schaltung 21 und Anschlußflächen 22 an der Oberseite aufweist. Wie gezeigt ist, sind Zinnkugeln 143 an der Unterseite des Halbleiterchipgehäuses 1 mit den Anschlußflächen 22 der gedruckten Leiterplatte 2 durch Löten verbunden. Außerdem können die vergrößerten Köpfe 153 der Stifte 151 des Kühlkörpers 15 mit den Anschlußflächen 22 der gedruckten Leiterplatte durch Löten verbunden sein, um somit die Gesamtstruktur zu verstärken und die Ableitfähigkeit zu erhöhen.

Claims (4)

1. Kühlkörper (15) zum Abdecken wenigstens eines Halbleiterchips (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (15) einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt, um eine Aussparung (160) an seiner inneren Unterseite zu bilden, die zum Abdecken wenigstens eines Halbleiterchips (11) dient, sowie mehrere Stifte (151) aufweist, die sich von einer unteren Umfangskante des Kühlkörpers (15) nach unten erstrecken, wobei jeder der Stifte (151) mit einem Hals (154), einem vergrößerten Kopf (153) und einem offenen Schlitz (152) versehen ist, der den Hals (154) und den vergrößerten Kopf (153) in zwei Abschnitte trennt.
2. Halbleiterchipgehäuse (1) mit Kühlvorrichtung,
gekennzeichnet durch,
einen Kühlkörper (15), der einen umgekehrt U-förmigen Querschnitt, um somit eine Aussparung (160) an ihrer inneren Unterseite zu bilden, die zum Abdecken wenigstens eines Halbleiterchips (11) dient, sowie mehrere Stifte (151) aufweist, die sich von einer unteren Umfangskante des Kühlkörpers (15) nach unten erstrecken, wobei jeder der Stifte (151) mit einem Hals (154), einem vergrößerten Kopf (153) und einem offenen Schlitz (152) versehen ist, der den Hals (154) und den vergrößerten Kopf (153) in zwei Abschnitte trennt; und
ein Substrat (14), das mit mehreren Durchgangslöchern (142) versehen ist, die so angeordnet und bemessen sind, daß sie mit den Stiften (151) des Kühlkörpers (15) in Eingriff gelangen, wobei das Substrat (14) mit mehreren Metallerhebungen (12) versehen ist, um darauf einen Halbleiterchip (11) zu unterstützen, wobei eine Schicht eines wärmeleitenden Bindemittels (13) auf der Oberseite des Halbleiters (11) aufgetragen ist und der Kühlkörper (15) auf dem Substrat (14) so montiert ist, daß sich die Stifte (151) durch die Durchgangslöcher (142) und die Aussparung (160) erstrecken und an der Oberseite des Halbleiterchips (11) mittels des wärmeleitenden Bindemittels (13) befestigt sind, und wobei die vergrößerten Köpfe (153) der Stifte (151) durch die Durchgangslöcher (142) geführt sind und die Hälse (154) der Stifte (151) mit den Durchgangslöchern (142) in Eingriff sind.
3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (14) mit einer Erdungsschaltung (141) versehen ist, die mit den Durchgangslöchern (142) verbunden ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine gedruckte Leiterplatte, die eine elektrische Schaltung (21) und Anschlußflächen (22) auf ihrer Oberseite aufweist, wobei das Substrat (14) eine Unterseite aufweist, die mit Zinnkugeln (143) versehen ist, die mit den Anschlußflächen (22) der gedruckten Leiterplatte durch Löten verbunden sind, und wobei die vergrößerten Köpfe (153) der Stifte (151) mit den Anschlußflächen (22) der gedruckten Leiterplatte durch Löten verbunden sind, um somit die Gesamtstruktur zu verstärken und die Ableitfähigkeit zu erhöhen.
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