DE102005058880A1

DE102005058880A1 - Verfahren zur Herstellung eines Substrates für eine Baugruppe einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102005058880A1
Application number: DE102005058880A
Authority: DE
Inventors: Wan-Shun Sinjhuang Chou
Original assignee: I Chiun Precision Ind Co Ltd
Current assignee: I Chiun Precision Ind Co Ltd
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-01-18
Also published as: KR20070003514A; KR100730626B1; TWM279026U; JP2007013073A; US20090008757A1; US20070001189A1

Abstract

In der Erfindung werden ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, wie z. B. eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung, und dessen Herstellung offenbart. Insbesondere wird eine Basis zusammen mit einem Rahmen, der die Basis des Substrats trägt, gemäß der Erfindung aus einem dickwandigen Metallmaterial, einer speziell geformten Metallplatte oder einer normal geformten Metallplatte gefertigt. Es ist vorgesehen, dass die zumindest eine Halbleitervorrichtung an einer Deckfläche der Basis befestigt wird. Weiterhin dient die Basis als Kühlkörper.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe einer Halbleitervorrichtung.

Halbleiterchips, z. B. Licht emittierende Halbleitervorrichtungen, werden bereits überall im täglichen Leben genutzt. Die Vorteile der Verwendung dieser Halbleiterprodukte, wie deren kleines Volumen und ihre Stromspareigenschaften, erleichtern deren Entwicklung. Jedoch haben viele dieser Halbleiterprodukte das gleiche Problem, nämlich den Temperaturanstieg, der zu einem niedrigen Wirkungsgrad des Betriebs des Halbleiterchips führen kann, oder sogar zu einer kurzen Lebensspanne des Halbleiterchips. Ein Halbleiterchip-Befestigungsteil, das exzellente Wärmeleitungs- und Wärmeableitungsfähigkeiten aufweist, ist für ein Substrat für eine Baugruppe eines Halbleiterchips wichtig.

Weiterhin werden Wärme ableitende Vorrichtungen, wie z. B. ein Kühlkörper, heutzutage oft aus Metallmaterialen mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit gefertigt, wie z. B. Kupfer- oder Aluminiummaterialien, und dann am Halbleiterchip oder dem Träger des Halbleiterchips befestigt. Der Befestigungsvorgang der Wärme ableitenden Vorrichtung kann zu Zusatzkosten bei der Herstellung des Substrats führen.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, welches keinen zusätzlichen Befestigungsvorgang der Wärme ableitenden Vorrichtung erfordert, und ein Verfahren zur Herstellung des Substrats bereitzustellen. Genauer kann das Verfahren den Aufwand für den Herstellungsvorgang des Substrats verringern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung bietet ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung.

Als Erstes wird eine erste Metallplatte gestanzt, um einen ersten Rahmen, eine Basis, die im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Rahmens ausgebildet wird, und zumindest ein erstes Stützteil, das jeweils ausgebildet ist, um den ersten Rahmen und die Basis zu verbinden, zu bilden. Zusätzlich weist die Basis einen Umfang, eine Bodenfläche und eine Deckfläche auf.

Danach wird eine zweite Metallplatte gestanzt, um einen zweiten Rahmen zu bilden, der mit dem ersten Rahmen zusammenpassen kann. N Verbindungsteile, die jeweils ein entsprechendes Verbindungsfeld aufweisen, sind getrennt von einer Mitte des zweiten Rahmens ausgebildet. Weiterhin sind N Außenelektroden, die jeweils verwendet werden, um den zweiten Rahmen und eines der Verbindungsteile zu verbinden, ausgebildet. N ist eine positive Ganzzahl größer oder gleich 2.

Dann wird der zweite Rahmen mit dem ersten Rahmen ausgerichtet und auf dem ersten Rahmen palettiert. Dementsprechend werden die Verbindungsteile um den Umfang der Basis und von der Basis beabstandet angeordnet.

Schließlich wird ein Isoliermaterial geformt, um im Wesentlichen die Basis und die Verbindungsteile so abzudichten bzw. zu konfektionieren (pack), dass die Deckfläche und die Bodenfläche der Basis und die Verbindungsfelder freiliegen. Wenn die zumindest eine Halbleitervorrichtung auf der Deckfläche der Basis befestigt wird, werden die Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung mit den Verbindungsfeldern verdrahtet.

Ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Basis, N Verbindungsteile, N Außenelektroden und ein Isoliermaterial. N ist eine positive Ganzzahl größer oder gleich 2.

Die Basis umfasst einen Umfang, eine Bodenfläche und eine Deckfläche, auf welcher die zumindest eine Halbleitervorrichtung befestigt wird. Weiterhin sind N Verbindungsteile, die jeweils um den Umfang der Basis angeordnet sind und jeweils ein entsprechendes Verbindungsfeld aufweisen, mit welchem zumindest eine der Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung zu verdrahten ist, von der Basis beabstandet. Zusätzlich steht jede der N Außenelektroden von einem der Verbindungsteile hervor. Außerdem wird ein Isoliermaterial geformt, um im Wesentlichen die Basis und die Verbindungsteile so abzudichten, dass die Deckfläche und die Bodenfläche sowie die Verbindungsfelder freigelegt sind.

Nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist, wird Wärme, die während des Betriebs der zumindest einen Halbleitervorrichtung erzeugt wird, von der Deckfläche der Basis zu deren Bodenfläche geleitet und dann an der Bodenfläche der Basis abgeleitet bzw. dissipiert.

Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird den Fachleuten auf dem Gebiet nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den verschiedenen Figuren dargestellt ist, zweifellos offenbar.
In der Zeichnung zeigen
1A eine Draufsicht auf ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
1B eine Seitenansicht des in 1A gezeigten Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung,
1C eine Unteransicht des in 1A gezeigten Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung,
2 eine Draufsicht auf ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
3A bis 3D ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung.
Ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Basis, N Verbindungsteile, N Außenelektroden und ein Isoliermaterial.
Es sei angemerkt, dass N eine positive Ganzahl größer oder gleich 2 ist. In der Praxis ist die zumindest eine Halbleitervorrichtung eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung.
1A, 1B und 1C zeigen jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Unteransicht eines Substrats 1 für eine Baugruppe mit zumindest einer (nicht gezeigten) Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel umfasst das Substrat 1 eine Basis 11, zwei Verbindungsteile 13, zwei Außenelektroden 15 und ein Isoliermaterial 17.
Die Basis 11 weist einen Umfang 113, eine Bodenfläche 117 und eine Deckfläche 115 auf. Weiterhin ist vorgesehen, dass die zumindest eine Halbleitervorrichtung auf der Deckfläche 115 der Basis 11 befestigt wird. In der Praxis kann die Basis 11 aus einem dickwandigen Metallmaterial ausgebildet sein.
Die Verbindungsteile 13, die jeweils ein entsprechendes Verbindungsfeld (nicht gezeigt) aufweisen, werden um den Umfang 113 der Basis 11 und von der Basis 11 beabstandet angeordnet.
Zusätzlich ist vorgesehen, dass zumindest eine der Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung mit den Verbindungsfeldern der Verbindungsteile 13 verdrahtet wird. Außerdem steht jede der Außenelektroden 15 von einem der Verbindungsteile 13 hervor. In der Praxis sind die Verbindungsteile 13 und die Außenelektroden 15 monolithisch aus einem dünnwandigen Metallmaterial geformt.
Zusätzlich wird das Isoliermaterial 17 geformt, um im Wesentlichen die Basis 11 und die Verbindungsteile 13 so abzudichten, dass die Deckfläche 115 und die Bodenfläche 117 der Basis 11 sowie die Verbindungsfelder freiliegen. Weiterhin kann das Isoliermaterial 17 auch so geformt sein, dass es eine Sperre bildet, welche die Verbindungsfelder und die Deckfläche 115 der Basis 11 umgibt. In der Praxis kann das Isoliermaterial 17 ein Polymermaterial oder ein Keramikmaterial sein.
Nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist, wird Wärme, die während des Betriebs der zumindest einen Halbleitervorrichtung erzeugt wird, von der Deckfläche 115 der Basis 11 zu deren Bodenfläche 117 geleitet und dann von der Bodenfläche 117 der Basis 11 abgeleitet bzw. dissipiert.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, umfasst das Substrat 2 für eine Baugruppe eine Baugruppe mit zumindest einer (nicht gezeigten) Halbleitervorrichtung eine Basis 21, vier Verbindungsteile 23, vier Außenelektroden 25 und ein Isoliermaterial 27.
3A bis 3D zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, z. B. einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung, gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst 4 Hauptschritte.
Als Erstes wird, wie in 3A gezeigt, eine erste Metallplatte gestanzt, um einen ersten Rahmen 3 zu bilden. Somit wird die Basis 11, die eine Bodenfläche und eine Deckfläche aufweist, im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Rahmens 3 ausgebildet. Außerdem wird auch zumindest ein erstes Stützteil 31 ausgebildet, und jedes der Stützteile dient zum Verbinden des ersten Rahmens 3 und der Basis 11.
In der Praxis ist die erste Metallplatte eine speziell geformte oder normal geformte Metallplatte. Weiterhin kann die erste Metallplatte in der Praxis eine Stahlplatte, eine Kupferplatte oder eine Aluminiumplatte sein.
Danach wird, wie in 3B gezeigt, eine zweite Metallplatte gestanzt, um einen zweiten Rahmen 5 zu bilden, der mit dem ersten Rahmen 3 zusammenpassen kann. Auf dem zweiten Rahmen 5 sind N Verbindungsteile 13, die jeweils ein Verbindungsfeld aufweisen, beabstandet von einer Mitte des zweiten Rahmens 5 ausgebildet. Außerdem sind N Außenelektroden jeweiils ausgebildet, um den zweiten Rahmen 5 und eines der Verbindungsteile 13 zu verbinden. Auch wenn in dem Ausführungsbeispiel N gleich 2 ist, ist anzumerken, dass N eine positive Ganzzahl größer oder gleich 2 ist. In der Praxis ist die Dicke der zweiten Metallplatte kleiner oder gleich der Dicke der ersten Metallplatte.
In dem in 3B gezeigten Ausführungsbeispiel wird die zweite Metallplatte 5 außerdem so gestanzt, dass zumindest ein zweites Stützteil 51 ausgebildet wird, welches jeweils ausgestaltet ist, den zweiten Rahmen 5 und eines der Verbindungsteile 13 zu verbinden. Außerdem wird das zumindest eine zweite Stützteil 51 entfernt, wenn die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist.
Bezug nehmend auf 3C betrifft der dritte Schritt die Ausrichtung des zweiten Rahmens mit dem ersten Rahmen, so dass die Verbindungsteile 13 um den Umfang der Basis 11 und beabstandet von der Basis 11 angeordnet sind.
Der letzte, in 3D gezeigte, Schritt ist das Formen eines Isoliermaterials 17, z. B. eines Polymermaterials oder eines Keramikmaterials, um im Wesentlichen die Basis 11 und die Verbindungsteile 13 so abzudichten, dass die Deckfläche der Basis 11 und deren Bodenfläche sowie die Verbindungsfelder freiliegen. Wenn die zumindest eine Halbleitervorrichtung auf der Deckfläche der Basis 11 befestigt wird, sind die Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung mit den ersten Verbindungsfeldern zu verdrahten.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Isoliermaterial ebenfalls so geformt, dass es eine Sperre bildet, welche die Verbindungsfelder und Deckfläche umgibt. Weiterhin kann dann ein durchsichtiges Polymermaterial in die Sperre gefüllt werden, um die zumindest eine Halbleitervorrichtung, die Basis und die Verbindungsfelder während der Herstellung der Baugruppe (package) der zumindest einen Halbleitervorrichtung abzudichten.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung ferner den Schritt umfassen, den ersten Rahmen zusammen mit dem zumindest einen ersten Stützteil und/oder den zweiten Rahmen wahlweise zu entfernen.
In einem Ausführungsbeispiel wird, nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt wurde, Wärme, die während des Betriebs der zumindest einen Halbleitervorrichtung erzeugt wird, von der Deckfläche der Basis zu deren Bodenfläche geleitet und dann an der Bodenfläche der Basis abgeleitet bzw. dissipiert.
Mit den obigen Beispielen und Erläuterungen wurden die Merkmale und die Idee der Erfindung hoffentlich gut beschrieben. Die Fachleute auf dem Gebiet werden leicht erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Abänderungen der Vorrichtung vorgenommen werden können, ohne von der Lehre der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die obige Offenbarung so verstanden werden, dass sie nur durch Maß und Ziel der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung ein Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, wie z. B. eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung, und dessen Herstellung. Insbesondere wird eine Basis zusammen mit einem Rahmen, der die Basis des Substrats trägt, gemäß der Erfindung aus einem dickwandigen Metallmaterial, einer speziell geformten Metallplatte oder einer normal geformten Metallplatte gefertigt. Es ist vorgesehen, dass die zumindest eine Halbleitervorrichtung an einer Deckfläche der Basis befestigt wird. Weiterhin dient die Basis als Kühlkörper oder Wärmesenke.

1: Substrat
2: Substrat
3: erster Rahmen
5: zweiter Rahmen
11: Basis
13: Verbindungsteile
15: Außenelektroden
17: Isoliermaterial
21: Basis
23: Verbindungsteile
25: Außenelektroden
27: Isoliermaterial
31: Stützteil(e)
51: Stützteil(e)
113: Umfang
115: Deckfläche
117: Bodenfläche

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Stanzen einer ersten Metallplatte, um einen ersten Rahmen, eine Basis, die im Wesentlichen in einer Mitte des ersten Rahmens ausgebildet ist, und zumindest ein erstes Stützteil, das jeweils den ersten Rahmen und die Basis verbinden soll, zu bilden, wobei die Basis einen Umfang, eine Bodenfläche und eine Deckfläche aufweist; (b) Stanzen einer zweiten Metallplatte, um einen zweiten Rahmen, der mit dem ersten Rahmen zusammenpasst, N Verbindungsteile, die beabstandet von einer Mitte des zweiten Rahmens ausgebildet sind, und N Außenelektroden, die jeweils den zweiten Rahmen und eines der Verbindungsteile verbinden sollen, zu bilden, wobei N eine positive Ganzzahl größer oder gleich 2 ist, wobei jedes der Verbindungsteile ein entsprechendes Verbindungsfeld aufweist; (c) Ausrichten des zweiten Rahmens mit dem ersten Rahmen und Palettieren des zweiten Rahmens auf dem ersten Rahmen, so dass die Verbindungsteile um den Umfang der Basis und beabstandet von der Basis angeordnet sind; und (d) Formen eines Isoliermaterials, um im Wesentlichen die Basis und die Verbindungsteile so abzudichten, dass die Deckfläche der Basis und deren Bodenfläche sowie die Verbindungsfelder freiliegen; wobei vorgesehen ist, dass die zumindest eine Halbleitervorrichtung auf der Deckfläche der Basis befestigt wird und die Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung mit den Verbindungsfeldern verdrahtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt (e) wahlweise Entfernen des ersten Rahmens mit dem zumindest einen Stützteil und/oder des zweiten Rahmens.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist, Wärme, die während des Betriebs der zumindest einen Halbleitervorrichtung erzeugt wird, von der Deckfläche der Basis zu deren Bodenfläche geleitet und dann an der Bodenfläche der Basis abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Metallplatte eine speziell geformte Metallplatte oder eine normal geformte Metallplatte ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Dicke der ersten Metallplatte größer oder gleich der Dicke der zweiten Metallplatte ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei jede der zumindest einen Halbleitervorrichtungen eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Isoliermaterial ein Polymermaterial oder ein Keramikmaterial ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Schritt (d) das Isoliermaterial so geformt ist, dass es eine Sperre bildet, welche die Verbindungsfelder und die Deckfläche der Basis umgibt, und ein durchsichtiges Polymermaterial in die Sperre gefüllt wird, um die zumindest eine Halbleitervorrichtung, die Basis und die Verbindungsfelder während der Herstellung der Baugruppe der zumindest einen Halbleitervorrichtung abzudichten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Schritt (b) die zweite Metallplatte außerdem so gestanzt wird, um zumindest ein zweites Stützteil zu bilden, das jeweils ausgebildet ist, um den zweiten Rahmen und eines der Verbindungsteile zu verbinden, wobei das zumindest eine zweite Stützteil ebenfalls entfernt wird, nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist.
Substrat für eine Baugruppe mit zumindest einer Halbleitervorrichtung, wobei das Substrat umfasst: eine Basis mit einem Umfang, einer Bodenfläche und einer Deckfläche, auf welcher die zumindest eine Halbleitervorrichtung befestigt werden kann; N Verbindungsteile, die jeweils um den Umfang der Basis angeordnet sind, sind von der Basis beabstandet und weisen jeweils ein entsprechendes Verbindungsfeld auf, mit dem zumindest eine der Elektroden der zumindest einen Halbleitervorrichtung zu verdrahten ist, wobei N eine positive Ganzzahl größer oder gleich 2 ist; N Außenelektroden, die jeweils von einem der Verbindungsteile hervorstehen; ein Isoliermaterial, das geformt ist, um im Wesentlichen die Basis und die Verbindungsteile so abzudichten, dass die Deckfläche der Basis und deren Bodenfläche sowie die Verbindungsfelder freiliegen; wobei, nachdem die Baugruppe mit der zumindest einen Halbleitervorrichtung fertiggestellt ist, Wärme, die während des Betriebs der zumindest einen Halbleitervorrichtung erzeugt wird, von der Deckfläche der Basis zu deren Bodenfläche geleitet und dann an der Bodenfläche der Basis abgeleitet wird.
Substrat nach Anspruch 10, wobei die Basis aus einem dickwandigen Metallmaterial gefertigt ist, und die Verbindungsteile und die Außenelektroden monolithisch aus einem dünnwandigen Metallmaterial gefertigt sind.
Substrat nach Anspruch 11, wobei das Isoliermaterial außerdem so geformt ist, dass es eine Sperre bildet, welche die Verbindungsfelder und die Deckfläche der Basis umgibt.
Substrat nach Anspruch 11, wobei jede der zumindest einen Halbleitervorrichtungen eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung ist.
Substrat nach Anspruch 11, wobei das Isoliermaterial ein Polymermaterial oder ein Keramikmaterial ist.