DE102004015929A1 - Electronic component, typically memory module, containing semiconductor element on main face of circuit board, and heat convecting element extending along entire semiconductor element and thermally coupled to circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit einer Leiterplatine und mit einem Halbleiterbaustein. Solche elektronischen Bauteile, beispielsweise Speichermodule, weisen in der Regel mehrere Halbleiterbausteine auf, die auf einer Leiterplatine angeordnet sind. Die Leiterplatine enthält Leiterbahnen, die in einer oder mehreren Schichten der Leiterplatine angeordnet sind und zum Ansteuern der Halbleiterbausteine dienen. Die Leiterbahnen der Platine führen von einer Kontaktleiste am Rand der Leiterplatine bis zu Anschlüssen der Halbleiterbausteine. Jeder Halbleiterbaustein ist durch eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen elektrisch an die Leiterplatine angeschlossen. Ein Halbleiterbaustein umfasst einen Halbleiterchip und ein Gehäuse, das zum Montieren und elektrischen Anschließen des Halbleiterchips auf der Leiterplatine dient.The The invention relates to an electronic component with a printed circuit board and with a semiconductor device. Such electronic components, For example, memory modules, usually have a plurality of semiconductor devices on, which are arranged on a printed circuit board. The printed circuit board contains Tracks in one or more layers of the printed circuit board are arranged and serve to drive the semiconductor devices. Lead the printed circuit boards of the board from a contact strip on the edge of the printed circuit board to connections of the Semiconductor components. Each semiconductor device is by a variety of electrical connections electrically connected to the printed circuit board. A semiconductor device comprises a semiconductor chip and a housing suitable for mounting and electrical connection of the semiconductor chip on the printed circuit board is used.
Es sind verschiedene Arten von Gehäusen bekannt. Unter dem Begriff "surface mounted device"(SMD) werden Standardgehäuse wie TSOP-Gehäuse (thin small outline package) sowie BGA-Gehäuse (ball grid array) zusammengefaßt. TSOP-Gehäuse sind in standardisierten Größen erhältlich. Ein Siliziumchip, der sogenannte "die", wird in dem Gehäuse angeordnet und mit Hilfe von Bondverbindungen mit externen Anschlüssen des TSOP-Gehäuses verbunden. TSOP-Gehäuse sind angesichts der fortschreitenden Miniaturisierung der Chipgrößen häufig größer als erforderlich, ermöglicht jedoch standardisierte Abmessungen der Kontaktanordnungen auf der Leiterplatine.It Different types of housings are known. Under the term "surface mounted device "(SMD) become standard housings like TSOP case (thin small outline package) and BGA housing (ball grid array) summarized. TSOP enclosures are available in standardized sizes. A silicon chip, the so-called "the", is in the case arranged and with the help of bonds to external terminals of the TSOP housing connected. TSOP are often larger in view of the progressive miniaturization of chip sizes required however, standardized dimensions of the contact arrangements on the Printed circuit board.
Andere Gehäusetypen wie BGA-Gehäuse bestehen im wesentlichen aus einem auf einer Seite eines Halbleiterchips angeordneten Gehäusesubstrat, auf dem eine Vielzahl von Leiterbahnen angeordnet ist, die zu Lötanschlüssen führt. Auf einer Seite des Substrats ist eine Anordnung von Lötkontakten vorgesehen, mit Hilfe derer der Halbleiterbaustein elektrisch mit der Leiterplatine verbunden wird. In dem Substrat ist ein Bondkanal vorgesehen, der beispielsweise in der Mitte des Substrats verläuft. In dem Bondkanal ist der Halbleiterchip von der mit den Lötkontakten versehenen Seite des Substrats her zugänglich und wird durch Bondverbindungen, beispielsweise Bonddrähte, mit den Leiterbahnen des Substrats verbunden. Die Bonddrähte verbinden den Halbleiterchip mit dem Substrat des BGA-Gehäuses und die Lötkontakte auf der Unterseite des Gehäusesubstrats verbinden den Halbleiterbaustein insgesamt mit der Leiterplatine.Other housing types how BGA packages are made essentially one on one side of a semiconductor chip arranged housing substrate, on which a plurality of conductor tracks is arranged, which leads to solder terminals. On one side of the substrate, an array of solder contacts is provided, by means of which the semiconductor component is electrically connected to the printed circuit board is connected. In the substrate, a bonding channel is provided, the for example, runs in the middle of the substrate. In the bonding channel is the Semiconductor chip from the one with the solder contacts provided side of the substrate and is provided by bonds, for example, bonding wires, connected to the tracks of the substrate. Connect the bonding wires the semiconductor chip with the substrate of the BGA package and the solder contacts on the underside of the housing substrate connect the semiconductor device in total to the printed circuit board.
Die Größe und die Abstände der Lötkontakte auf der Unterseite des BGA-Gehäusesubstrats sind genormt, d.h. unter Umständen kleiner als die Fläche eines aufgebondeten Halbleiterchips. Sofern ein deutlich größerer Halbleiterchip seitlich übersteht, kann er durch zusätzliche Lötkontakte an seinen Ecken direkt mit der Leiterplatine verbunden werden. Solche Kontakte sind in der Regel klein und dienen lediglich zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterchips. Sie besitzen keine elektrisch leitende Verbindung zu der auf dem integrierten Halbleiterchip vorhandenen Halbleiterschaltung.The Size and the distances the solder contacts on the bottom of the BGA package substrate are standardized, i. in certain circumstances smaller than the area of a Bonded semiconductor chips. If a much larger semiconductor chip protrudes laterally, can he through additional solder contacts be connected directly to the printed circuit board at its corners. Such Contacts are usually small and serve only for mechanical Stabilization of the semiconductor chip. They do not have electrical conductive connection to the existing on the integrated semiconductor chip Semiconductor circuit.
BGA-Gehäuse sind platzsparender und können auch mehrere Halbleiterchips gleichzeitig, beispielsweise in gestapelter Anordnung, mit einer Leiterplatine elektrisch verbinden. Insbesondere können auch unterschiedliche Arten von Halbleiter chips mit Hilfe eines BGA-Gehäuses gleichzeitig mit einer Leiterplatine verbunden werden (Multi-Chip-Package MCP).BGA housings are save space and can also several semiconductor chips simultaneously, for example in stacked Arrangement, electrically connect to a printed circuit board. Especially can also different types of semiconductor chips using a BGA package simultaneously be connected to a printed circuit board (multi-chip package MCP).
Der auf einem TSOP-Gehäuse oder auf einem BGA-Substrat angebrachte und gebondete Chip wird mit einer einkapselnden, elektrisch isolierenden Schutzschicht überzogen. Der auf diese Weise eingekapselte Chip ist von allen Seiten geschützt.Of the on a TSOP enclosure or on a BGA substrate mounted and bonded chip is coated with an encapsulating, electrically insulating protective layer. The chip encapsulated in this way is protected from all sides.
Probleme beim Betrieb von Halbleiterbausteinen und von elektronischen Bauteilen, die Halbleiterbausteine aufweisen, bereiten die Wärmeentwicklung und die notwendige Ableitung der entstehenden Betriebswärme. Die Wärme entsteht durch elektrische Verlustleistung und wird zum geringsten Teil durch Wärmestrahlung, zum größten Teil jedoch durch Wärmetransport abgegeben. Eine hohe Wärmeentwicklung entsteht in integrierten Halbleiterschaltungen von Speicherbausteinen. Die Ableitung der Wärme erfolgt teilweise über die Leiterbahnen, durch die der Halbleiterchip mit seiner Außenumgebung verbunden ist. Dies sind in der Regel die Zuleitungen des Halbleiterchips einschließlich von Bonddrähten und Lötverbindungen, die aus Metall bestehen und nicht nur elektrisch leitfähig, sondern auch gut wärmeleitfähig sind. Sofern ein nennenswerter Teil der erzeugten Wärme auch über die Umgebungsluft abgeleitet werden soll, ist ein Lüftungsmechanismus erforderlich, der jedoch zusätzliches Volumen innerhalb der Hardware beansprucht.issues in the operation of semiconductor devices and electronic components, have the semiconductor devices, prepare the heat and the necessary derivation of the resulting operating heat. The Heat arises by electrical power loss and is the least part through Thermal radiation, mostly however by heat transport issued. A high heat development arises in integrated semiconductor circuits of memory modules. The dissipation of heat partially over the interconnects through which the semiconductor chip with its external environment connected is. These are usually the leads of the semiconductor chip including of bonding wires and solder joints, which are made of metal and not only electrically conductive, but are also good thermal conductivity. If a significant part of the heat generated also derived from the ambient air is to be, is a ventilation mechanism required, but additional Volume consumed within the hardware.
Die erzeugte Betriebswärme ist für die Zuverlässigkeit des Betriebs des Halbleiterbausteins von Bedeutung, da oberhalb einer Temperatur von beispielsweise 70 bis 80° C Fehlfunktionen aufgrund von Leckströmen entstehen können. Insbesondere in Speicherzellen von Halbleiterschaltungen können Informationsverluste durch wärmebedingt höhere Leckströme entstehen.The generated operating heat is for the reliability the operation of the semiconductor device of importance, as above a temperature of, for example, 70 to 80 ° C malfunction due to leakage currents can arise. In particular, in memory cells of semiconductor circuits information losses due to heat higher leakage currents occur.
Um ein einwandfreies Funktionieren eines Speicherbausteins sicherzustellen, darf eine gewisse Obergrenze der Betriebstemperatur nicht überschritten werden. Die Wärmeentwicklung muss daher in Grenzen gehalten und die Wärmeableitung verbessert werden.To ensure proper functioning of a memory module, a certain upper limit of the operating temperature must not be exceeded. The heat must therefore be in Limits held and the heat dissipation can be improved.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Bauteil mit verbesserter Wärmeableitung von einem Halbleiterbaustein an seine Umgebung bereitzustellen. Die Wärmeableitung soll keinen Zusatzaufwand beim Betreiben des Bauteils erfordern, d. h. eine lediglich passive Kühlung des Halbleiterbausteins bewirken.It The object of the present invention is an electronic component with improved heat dissipation from a semiconductor device to its environment. The heat dissipation should require no additional effort when operating the component, d. H. a purely passive cooling of the semiconductor device cause.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Bauteil gemäß Anspruch 1 gelöst, das eine Leiterplatine, einen Halbleiterbaustein und ein Wärmeableitelement aufweist,
- – wobei die Leiterplatine eine Hauptfläche aufweist,
- – wobei der Halbleiterbaustein auf der Hauptfläche der Leiterplatine angeordnet ist und eine Abmessung parallel zur Hauptfläche der Leiterplatine besitzt und
- – wobei das Wärmeableitelement sich entlang der Abmessung des Halbleiterbausteins erstreckt und entlang der Abmessung den Halbleiterbaustein mit der Leiterplatine wärmeleitend verbindet.
- The printed circuit board has a main surface,
- - Wherein the semiconductor device is arranged on the main surface of the printed circuit board and has a dimension parallel to the main surface of the printed circuit board and
- - Wherein the heat dissipation element extends along the dimension of the semiconductor device and connects along the dimension of the semiconductor device with the printed circuit board thermally conductive.
Erfindungsgemäß wird ein Wärmeableitelement vorgesehen, das eine Wärmeableitung von dem Halbleiterbaustein zur Leiterplatine in einem Bereich ermöglicht, der sich entlang einer Abmessung des Halbleiterbausteins in Richtung parallel zur Hauptfläche der Leiterplatine erstreckt. Wird die Ebene der Leiterplatine durch die Richtungen x und y gekennzeichnet, so erstreckt sich das erfindungsgemäß eingesetzte Wärmeableitelement beispielsweise entlang der Richtung x oder y und ver bindet den Halbleiterbaustein entlang einer Kante mit der Leiterplatine. Da sich das Wärmeableitelement im wesentlichen über die gesamte Ausdehnung des Halbleiterbausteins in Richtung x oder y erstreckt, wird eine vielfach höhere Wärmeableitung erreicht als im Falle eines elektrischen Kontaktes, der als Punktkontaktverbindung nur einen relativ kleinen Kontaktquerschnitt besitzt und Wärme nur in geringem Maß ableiten kann. Das erfindungsgemäß eingesetzte Wärmeableitelement hingegen erstreckt sich vollständig oder nahezu vollständig über eine Außenabmessung des Halbleiterbausteins, beispielsweise über die Länge einer Außenkante des Halbleiterbausteins. Die Wärmeableitung über ein solches Wärmeableitelement ist wirkungsvoller als die Wärmeableitung über eine Vielzahl von elektrischen Kontaktpunkten, die entlang einer Kante eines Halbleiterbausteins angeordnet sind, wie etwa die elektrischen Zuleitungen bei einem TSOP-Gehäuse. Durch die verbesserte Wärmeableitung wird die Betriebstemperatur des Halbleiterbausteins verringert, so dass die Betriebssicherheit erhöht und die Wahrscheinlichkeit für Fehlfunktionen des Halbleiterbausteins verringert wird. In einer Höhe oberhalb der Leiterplatine und unterhalb des Halbleiterbausteins besitzt das Wärmeableitelement daher eine große Querschnittsfläche und ermöglicht dadurch einen hohen Wärmestrom durch die Querschnittsfläche hindurch bis zur Leiterplatine.According to the invention is a The thermal transfer member provided that a heat dissipation from the semiconductor device to the printed circuit board in one area, extending along a dimension of the semiconductor device in the direction parallel to the main surface the printed circuit board extends. Is the level of the printed circuit board through the directions x and y are marked, then the invention used extends The thermal transfer member for example along the direction x or y and ver binds the semiconductor device along an edge with the printed circuit board. Since the heat dissipation element essentially over the entire extent of the semiconductor device in the direction of x or y, a much higher heat dissipation is achieved than in Case of electrical contact, as a point contact connection has only a relatively small contact cross-section and heat only derive in a small degree can. The inventively used The thermal transfer member however, extends completely or almost completely over one Outside dimensions of the Semiconductor devices, for example over the length of an outer edge of the semiconductor device. The heat dissipation over a such heat dissipation element is more effective than heat dissipation over one Variety of electrical contact points along an edge a semiconductor device are arranged, such as the electric Supply lines in a TSOP housing. Due to the improved heat dissipation the operating temperature of the semiconductor device is reduced, so the reliability increases and the probability for malfunctions of the semiconductor device is reduced. At an altitude above the printed circuit board and below the semiconductor device has the heat dissipation element therefore a big Cross sectional area and thereby enables a high heat flow through the cross-sectional area through to the printed circuit board.
Die Wärmeableitung erfolgt passiv, d.h. ohne zusätzliche Energiezufuhr während des Betriebs. Das erfindungsgemäß vorgesehene Wärmeableitelement ist zudem kostengünstig herstellbar. Zudem werden die Zuleitungen zum Halbleiterchip nicht so stark aufgeheizt und können benachbarte Strukturen weniger schädigen.The heat dissipation is passive, i. without additional Energy intake during of operation. The inventively provided The thermal transfer member is also inexpensive produced. In addition, the leads to the semiconductor chip are not heated up so much and can damage adjacent structures less.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeableitelement auf der Hauptfläche der Leiterplatine entlang des Umfanges des Halbleiterbausteins verläuft. Es kann über der Grundfläche, die dem Halbleiterbaustein auf der Hauptfläche der Leiterplatine zugeordnet ist, entlang einer Kante der Grundfläche verlaufen, d.h. von einer Ecke einer beispielsweise rechteckförmigen Grundfläche bis zu einer weiteren Ecke dieser Grundfläche.Preferably is provided that the heat dissipation element on the main surface the printed circuit board runs along the circumference of the semiconductor device. It can over the base area, associated with the semiconductor device on the main surface of the printed circuit board is along an edge of the base, i. from one Corner of, for example, rectangular base to to another corner of this area.
Das Wärmeableitelement kann mit einer Seitenfläche des Halbleiterbausteins verbunden sein. Als Seitenfläche wird insbesondere eine Außenfläche des Halbleiterbausteins angesehen, die benachbart zu einer Bodenfläche des Halbleiterbausteins angeordnet ist, wobei die Bodenfläche des Halbleiterbausteins der Hauptfläche der Leiterplatine zugewandt ist. Somit verläuft zwischen der Grundfläche und einer Seitenfläche jeweils eine Kante des Halbleiterbausteins, an der oder neben der das Wärmeableitelement angeordnet sein kann. Das Wärmeableitelement kann beispielsweise entlang genau einer solchen Kante des Halbleiterbausteins verlaufen.The The thermal transfer member can with a side surface be connected to the semiconductor device. As a side surface is in particular an outer surface of the Semiconductor devices adjacent to a bottom surface of the Semiconductor components is arranged, wherein the bottom surface of the Semiconductor components of the main surface facing the printed circuit board. Thus, runs between the base and a side surface one edge of the semiconductor device, at or next to the the heat sink can be arranged. The heat dissipation element For example, along exactly one such edge of the semiconductor device run.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeableitelement eine massive Metallschicht umfasst. Die Metallschicht kann ein vorgeformter metallischer Körper, beispielsweise ein Blech oder ein metallisches Formteil sein.Preferably is provided that the heat dissipation element includes a massive metal layer. The metal layer can be a preformed metallic body, For example, be a sheet or a metallic molding.
Das Wärmeableitelement kann ferner ein Lötmaterial umfassen, welches an Verbindungsstellen des Speicherbausteins und der Leiterplatine haftet und dadurch seine Form erhält. Dementsprechend ist vorgesehen, dass das Wärmeableitelement eine Lötverbindung umfasst, die entlang des Umfangs des Halbleiterbausteins verläuft.The The thermal transfer member may also be a solder material comprise, which at connection points of the memory module and the printed circuit board sticks and thereby maintains its shape. Accordingly is provided that the heat sink a solder includes, which extends along the circumference of the semiconductor device.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Wärmeableitelement den Halbleiterbaustein auf der Hauptfläche der Leiterplatine vollständig umgibt. Hierbei bildet das Wärmeableitelement einen wärmeableitenden Ring um den Halbleiterbaustein, wodurch die Wärme noch schneller an die Leiterplatine weitergeleitet wird; die Betriebstemperatur eines ringförmig umgebenden Halbleiterbausteins wird besonders stark gesenkt.A preferred embodiment of the invention provides that the heat dissipation element completely surrounds the semiconductor component on the main surface of the printed circuit board. In this case, the heat dissipation element forms a heat-dissipating ring around the semiconductor component, whereby the heat is transmitted even faster to the printed circuit board; thieves operating temperature of a ring-shaped semiconductor device is particularly greatly reduced.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mehrere Wärmeableitelemente vorgesehen sind, die den Halbleiterbaustein jeweils im Bereich einer Seitenfläche des Halbleiterbausteins wärmeleitend mit der Leiterplatine verbinden. Beispielsweise können an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Speicherbausteins oder auch an vier Seitenflächen Wärmeableitelemente vorgesehen sein. Die Eckbereiche des Speicherbausteins sind dann mit jeweils zwei benachbarten Wärmeableitelementen verbunden.A other embodiment The invention provides that several Wärmeableitelemente provided are the semiconductor device in each case in the region of a side surface of the Semiconductor devices thermally conductive connect to the printed circuit board. For example, you can two opposite faces the memory module or on four side surfaces Wärmeableitelemente provided be. The corner areas of the memory module are then each with two adjacent heat sinks connected.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Bauteil eine Anordnung aus Lötkontaktpunkten aufweist, die zwischen einer Bodenfläche des Halbleiterbausteins und der Leiterplatine angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird insbesondere ein BGA-Gehäuse verwendet, dessen elektrische Kontaktverbindungen unterhalb der Bodenfläche angeordnet sind. Hierbei verläuft das Wärmeableitelement am Rand der Bodenfläche und umgibt die Anordnung aus Lötkontaktpunkten von mehreren Seiten. Hierbei kann die Betriebswärme in seitlicher Richtung abgeleitet werden, wodurch die in der Bodenfläche angeordneten Lötkontaktpunkte weniger stark erhitzt werden.Especially it is provided that the component is an arrangement of Lötkontaktpunkten having, between a bottom surface of the semiconductor device and the printed circuit board are arranged. In this embodiment In particular, a BGA package is used arranged its electrical contact connections below the bottom surface are. This is going on the heat dissipation element on Edge of the floor area and surrounds the array of Lötkontaktpunkten from several sides. Here, the operating heat in the lateral direction are derived, whereby the arranged in the bottom surface Lötkontaktpunkte to be heated less.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Wärmeableitelement eine wärmeleitfähige Schicht aufweist, die sich über eine Grundfläche des Halbleiterbausteins erstreckt. Bei dieser Ausführungsform wird der Halbleiterbaustein nicht nur entlang einer einzigen Außenabmessung, beispielsweise einer Außenkante, sondern über im wesentlichen seine vollständige Grundfläche thermisch leitend mit der Leiterplatine verbunden. Die Herabsetzung der Betriebstemperatur ist hier noch größer. Dafür jedoch muss das flächige Wärmeableitelement genau unter dem Halbleiterbaustein angeordnet sein, um eine vollflächige oder weitgehend vollflächige Wärmeübertragung auf die Hauptfläche der Leiterplatine zu ermöglichen. Es können kleine lokale Aussparungen in dem flächigen Wärmeableitelement vorgesehen sein, um beispielsweise einzelne elektrische Anschlüsse vorzusehen oder Platz zu schaffen für Bondkanäle oder andere Strukturen des Halbleiterbausteins.According to one alternative embodiment provided that the heat dissipation element a thermally conductive layer that is over a base area of the semiconductor device. In this embodiment For example, the semiconductor device is not only along a single outer dimension, for example an outer edge, but about essentially its complete Floor space thermally conductively connected to the printed circuit board. The reduction the operating temperature is even higher here. But the flat heat dissipation element has to be be placed just below the semiconductor device to a full-surface or largely full-surface heat transfer on the main surface of the PCB to allow. It can provided small local recesses in the planar heat sink be to provide, for example, individual electrical connections or to make room for Bond channels or other structures of the semiconductor device.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die wärmeleitfähige Schicht zwischen der Bodenfläche des Halbleiterbausteins und der Leiterplatine angeordnet ist. Insbesondere kann die wärmeleitfähige Schicht eine metallhaltige Lackierung oder eine massive Metallschicht sein. In beiden Fällen wird die Wärmeableitung von dem Halbleiterbaustein zur Leiterplatine verstärkt, da zusätzlich zum Wärmetransport in Richtung der Flächennormalen der Hauptfläche der Leiterplatine zusätzlich auch ein Wärmetransport parallel zur Hauptfläche erfolgt. Durch die laterale Verteilung der entstehenden Betriebswärme über die Fläche der wärmeleitfähigen Schicht werden lokal erhöhte Betriebstemperaturen in Teilbereichen des Halbleiterbausteins nivelliert.Preferably is provided that the thermally conductive layer between the floor area of the semiconductor device and the printed circuit board is arranged. Especially the thermally conductive layer can be a metal-containing paint or a solid metal layer. In both cases will heat dissipation amplified from the semiconductor device to the printed circuit board, since additionally for heat transport in the direction of the surface normals the main surface the printed circuit board in addition also a heat transport parallel to the main surface he follows. Due to the lateral distribution of the resulting operating heat over the area the thermally conductive layer are increased locally Operating temperatures in parts of the semiconductor device leveled.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die wärmeleitfähige Schicht von elektrischen Kontaktverbindungen umgeben ist, die den Halbleiterbaustein mit der Leiterplatine elektrisch verbin den. Hierbei ist der Halbleiterbaustein etwa mit einem TSOP-Gehäuse versehen, dessen elektrische Kontaktverbindungen an zwei oder vier Seiten seitlich aus den Seitenflächen des Halbleiterbausteins herausstehen. Die wärmeleitfähige Schicht unter der Bodenfläche des TSOP-Gehäuses nutzt somit ein großes Potential der Wärmeableitung, das bei herkömmlichen Bauteilen ungenutzt bleibt.Preferably is provided that the thermally conductive layer surrounded by electrical contact connections, which is the semiconductor device electrically connected to the printed circuit board. Here is the semiconductor device provided with a TSOP housing, for example, its electrical contact connections on two or four sides laterally from the side surfaces stand out of the semiconductor device. Use the thermally conductive layer under the bottom surface of the TSOP housing thus a big one Potential of heat dissipation, that with conventional Components remains unused.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Bauteil ferner ein metallisches Gewebe aufweist, das innerhalb des Halbleiterbausteins verläuft und mit dem Wärmeableitelement verbunden ist. Das metallische Gewebe kann beispielsweise aus Kupfergaze bestehen. Es dient dazu, auch in solchen Bereichen, in denen der Halbleiterbaustein herkömmlich nur aus isolierendem und daher auch schlecht wärmeleitendem Material besteht, die Wärmeabfuhr zur Leiterplatine zu beschleunigen. Hierzu ist das metallische Gewebe mit dem erfindungsgemäßen Wärmeableitelement verbunden.A Further development of the invention provides that the component further comprises metallic tissue that within the semiconductor device runs and with the heat dissipation element connected is. The metallic fabric can be made of copper gauze, for example consist. It serves, also in such areas, in which the Semiconductor device conventional consists only of insulating and therefore also poor heat-conducting material, the heat dissipation to Accelerate printed circuit board. This is the metallic fabric with the heat dissipation element according to the invention connected.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das metallische Gewebe entlang eines Außenrandes des Gewebes das Wärmeableitelement berührt. Im Falle eines BGA-Bausteins kann das metallische Gewebe auf einer Seite des Halbleiterchips gegenüberliegend zum BGA-Substrat und den Lötkontakten verlaufen, um beispielsweise auch an der Oberseite des Halbleiterchips die Wärme in seitlicher Richtung abzuführen. Im Falle eines TSOP-Bausteins kann das metallische Gewebe zwischen der wärmeleitfähigen Schicht und dem Halbleiterchip angeordnet sein, um dort einen schnelleren Wärmetransport zu ermöglichen als im isolierenden Füllmaterial.Preferably is provided that the metallic tissue along an outer edge of the fabric, the heat sink touched. In the case of a BGA device, the metallic tissue on a Side of the semiconductor chip opposite to the BGA substrate and the solder contacts extend, for example, to the top of the semiconductor chip the heat dissipate in the lateral direction. In the case of a TSOP device, the metallic tissue may be between the thermally conductive layer and the semiconductor chip to be faster there heat transport to enable as in the insulating filling material.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein einen integrierten Halbleiterchip und ein Gehäuse aufweist, wo bei das Gehäuse durch das Wärmeableitelement wärmeleitend mit der Leiterplatine verbunden ist. Neben BGA-Gehäusen und TSOP-Gehäusen können auch andere Arten von Gehäusen mit dem erfindungsgemäßen Wärmeableitelement verbunden sein. Schließlich können ungehäuste Halbleiterchips verwendet werden.Preferably It is provided that the semiconductor device has an integrated semiconductor chip and a housing has where the case through the heat dissipation element thermally conductive connected to the printed circuit board. In addition to BGA enclosures and TSOP enclosures can also other types of enclosures with the heat dissipation element according to the invention be connected. After all can unpackaged Semiconductor chips are used.
Die integrierte Halbleiterschaltung ist vorzugsweise eine Speicherschaltung, insbesondere eine Speicherschaltung eines Schreib-Lese-Speichers.The semiconductor integrated circuit is preferably a memory circuit, in particular a memory circuit of a read-write memory chers.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Leiterplatine mehrere Schichten aufweist, in denen Leiterbahnen verlaufen. Die Leiterplatine (PCB; printed circuit board) enthält beispielsweise fünf oder sechs leitfähige Schichten, die untereinander durch isolierende Schichten getrennt sind. Zwischen den leitfähigen Schichten sind in den isolierenden Schichten elektrisch leitende Kontaktlochfüllungen vorgesehen, wodurch ein Stromtransport und Datenaustausch zwischen den verschiedenen leitfähigen Schichten möglich ist. In jeder leitfähigen Schicht verlaufen Leiterbahnen, die in seitlicher Richtung gegeneinander isoliert sind. Die Leiterplatine besitzt somit mehrere Lagen von zweidimensionalen Leiterbahnmustern, die in Richtung senkrecht zur Hauptfläche durch leitende Kontaktlochfüllungen miteinander verbunden sind.Preferably it is provided that the printed circuit board has several layers, in which tracks run. The printed circuit board (PCB) board) for example five or six conductive Layers separated by insulating layers are. Between the conductive Layers are electrically conductive in the insulating layers Contact hole fillings provided, allowing a stream transport and data exchange between the different conductive ones Layers possible is. In each conductive Layer run tracks, which are isolated in the lateral direction against each other are. The printed circuit board thus has several layers of two-dimensional Conductor patterns extending in the direction perpendicular to the main surface conductive contact hole fillings connected to each other.
Vorzugsweise ist das Wärmeableitelement mit einer äußeren Schicht der Leiterplatine, die die Hauptfläche der Leiterplatine bildet, verbunden.Preferably is the heat sink with an outer layer the printed circuit board, which forms the main surface of the printed circuit board, connected.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil wärmeleitfähige Durchführungen zwischen der äußeren Schicht und einer inneren Schicht der Leiterplatine aufweist, die das Wärmeableitelement mit der inneren Schicht der Leiterplatine verbinden. Die Durchführungen können selbst als leitfähige Kontaktlochfüllungen zwischen den leitfähigen Schichtebenen der Leiterplatine ausgebildet sein. Sie ermöglichen einen Wärmetransport in Richtung zur gegenüberliegenden Hauptfläche der Leiterbahn.According to one Further development of the invention is provided that the component thermally conductive bushings between the outer layer and an inner layer of the printed circuit board, the heat dissipation element connect to the inner layer of the printed circuit board. The bushings can yourself as conductive Contact hole fillings between the conductive Be layer layers of the printed circuit board formed. they allow a heat transfer in Direction to the opposite main area the conductor track.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Durchführungen von der äußeren Schicht der Leiterplatine durch mindestens eine innere Schicht der Leiterplatine hindurch bis zu einer Grundebene der Leiterplatine reichen, die Wärme besser abgeleitet als die äußere Schicht und die innere Schicht. Heutige Leiterplatinen besitzen häufig eine sogenannte "ground plane", d.h. eine Grundebene, die zur Bereitstellung eines Massepotentials verwendet wird und die weniger strukturierte Leiterbahn enthält als die übrigen Schichten. Dafür enthält die Grundebene ausgedehntere zusammenhängende metallische Flächenbereiche. Diese zusammenhängenden metallischen Flächenbereiche leiten die Wärme schneller nach außen als isolierte, lineare Leiterbahnverläufe.Further can be provided that the passages from the outer layer the printed circuit board through at least one inner layer of the printed circuit board through to a ground plane of the printed circuit board, the Heat better derived as the outer layer and the inner layer. Today's printed circuit boards often have one so-called "ground plane ", i.e. one Ground plane used to provide ground potential and contains the less structured trace than the remaining layers. For that, the ground plane contains more extensive ones related metallic surface areas. This related metallic surface areas conduct the heat faster to the outside as isolated, linear traces.
Schließlich ist vorgesehen, dass das elektronische Bauteil ein Speichermodul ist. Die Speicherbausteine können jeweils ein DRAM (Dynamical Random Access Memory) oder einen anderen flüchtigen Speicherbaustein aufweisen.Finally is provided that the electronic component is a memory module. The memory modules can one DRAM (Dynamic Random Access Memory) or another volatile Have memory block.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the figures. Show it:
Die
vorliegende Erfindung stellt elektronische Bauteile wie beispielsweise
Speichermodule bereit, die mit erhöhter Betriebssicherheit betrieben werden,
da die in Halbleiterbausteinen des elektronischen Bauteils erzeugte
Betriebswärme
schneller an die Leiterplatine abgeben wird als bei einem herkömmlichen
elektronischen Bauteil. Die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit wird bei dem erfindungsgemäßen Bauteil
durch passive Kühlung
erreicht; eine aktive Kühlung
mit Hilfe von Lüftungseinrichtungen
oder anderen Einrichtungen, deren Betrieb Strom oder andere Energieformen
benötigt,
ist nicht erforderlich. Die verbesserte Kühlung wird durch einen Kontakt
zwischen dem Halbleiterbaustein und der Platine entlang von Kanten
des Halbleiterbausteins erreicht, wodurch Wärmeleitkanten entstehen, die
sich entlang einer Außenabmessung
des Halbleiterbausteins in Richtung parallel zur Hauptfläche
Ein den Halbleiterbaustein entlang seines vollständigen Umfangs umgebendes Wärmeableitelement hat zusätzlich den Vor teil, dass Verschmutzungen aus dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterbaustein und der Platine ferngehalten werden. Dadurch werden Verschmutzungen elektrischer Anschlüsse sowie elektrostatische Entladungen, die aufgrund solcher Verschmutzungen entstehen könnten, verhindert.One the semiconductor device along its entire circumference surrounding heat dissipation element has in addition Before the part that pollution from the space between the semiconductor device and the board are kept away. Thereby will contaminate electrical connections as well as electrostatic Discharges that could arise due to such contamination prevented.
- 11
- elektronisches Bauteilelectronic component
- 22
- HalbleiterbausteinSemiconductor device
- 33
- WärmeableitelementThe thermal transfer member
- 44
- Seitenflächeside surface
- 66
- HalbleiterchipSemiconductor chip
- 77
- elektrische Kontaktverbindungelectrical Contact connection
- 88th
- LötkontaktpunktLötkontaktpunkt
- 1010
- Leiterplatineprinted circuit board
- 1111
- Hauptflächemain area
- 1212
- Gehäusecasing
- 1313
- massive Metallschichtmassive metal layer
- 1414
- Substrat des Gehäusessubstratum of the housing
- 1515
- isolierendes Füllmaterialinsulating filling material
- 1616
- Bondverbindungbond
- 1717
- BondkanalBond channel
- 1818
- Bodenflächefloor area
- 2020
- isolierende Schichtinsulating layer
- 2121
- äußere Schichtouter layer
- 2222
- innere Schichtinner layer
- 2323
- Lötverbindungsolder
- 2424
- Grundebeneground plane
- 2525
- Leiterbahnconductor path
- 3333
- metallisches Gewebemetallic tissue
- 4343
- wärmeleitfähige Schichtthermally conductive layer
- 5353
- Durchführungexecution
- 7373
- metallhaltige Lackierungmetalliferous paintwork
- AA
- Anordnungarrangement
- dd
- Abmessungdimension
- GG
- GrundflächeFloor space
- J, jJ, j
- laterale Wärmeströmelateral heat flows
- x, yx, y
- Richtungen parallel zur Hauptflächedirections parallel to the main surface
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
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8130 | Withdrawal | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8131 | Rejection |