DE102006033023A1 - Halbleiteranordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Haltesubstrat, an dem mindestens ein Halbleiter befestigt ist, der mit einer Leiterstruktur verbunden ist, wobei das Haltesubstrat und die Leiterstruktur von einem Stanzgitter (2) gebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem Haltesubstrat, an dem mindestens ein Halbleiter befestigt ist, der mit einer Leiterstruktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltesubstrat und die Leiterstruktur von einem Stanzgitter gebildet ist.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen oder mehrere Halbleiter auf ein Substrat, welches elektrische Leiterbahnen aufweist, zu kleben und nach vorgegebener Schaltung mit Kupfer-Leiterbahnen zu bonden. Um die Handhabung des so bestückten Substrats zu verbessern, wird das Substrat und der oder die Halbleiter zumindest teilweise in einem Spritzguss-Verfahren eingehaust beziehungsweise gemoldet.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist das Haltesubstrat und die Leiterstruktur von einem Stanzgitter gebildet. Das Stanzgitter übernimmt hierbei also zwei Funktionen: Zum Einen bietet es eine Leiterstruktur von elektrischen Leitungen und zum Anderen wirkt das Stanzgitter aufgrund seiner hohen Steifigkeit gleichzeitig als Haltesubstrat. Dies bietet bei der Herstellung der Halbleiteranordnungen den einfachen Vorteil, dass ein Bauelement weniger notwendig ist, wodurch sowohl Montagezeit als auch Herstellungskosten verringert werden. Darüber hinaus ist gegenüber in dem Stand der Technik eine bessere Wärmeabfuhr von dem Halbleiter durch das Stanzgitter möglich. Dabei bietet das Stanzgitter eine zu dem Substrat aus dem Stand der Technik vergleichbare Steifigkeit, sodass die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung in Bezug auf Robustheit und Stabilität einer Halbleiteranordnung aus dem Stand der Technik entspricht.
  • Vorteilhafterweise ist der Halbleiter auf das Stanzgitter geklebt. Dies stellt eine besonders einfache und kostengünstige Art der Befestigung des Halbleiters auf dem Stanzgitter dar.
  • Vorteilhafterweise ist der Halbleiter auf das Stanzgitter gelötet, wodurch eine sehr sichere Befestigung entsteht. Der Halbleiter kann dadurch unter Umständen gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.
  • Zweckmäßigerweise ist der Halbleiter mit dem Stanzgitter durch Ronden elektrisch verbunden. Die beim Ronden verwendeten, hauchdünnen Drähte oder Bändchen ermöglichen eine hohe Schwingungsbelastung der Halbleiteranordnung, ohne dass sich elektrische Kontakte lösen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Halbleiter und das Stanzgitter zumindest teilweise durch ein Spritzguss-Verfahren eingehaust. Bei diesem sogenannten "Molden" werden die entsprechenden Bauelemente mit einem nichtleitenden Material direkt umspritzt, wobei das Material anschließend aushärtet, sodass die Halbleiteranordnung als ein kompaktes, geschlossenes und robustes Bauelement verwendet werden kann. Vor allem bei der Handhabung der Halbleiteranordnung bietet das umspritzte Gehäuse den feinen, beim Ronden verwendeten Drähten einen Schutz vor Beschädigungen, sodass die Halbleiteranordnung wesentlich einfacher in Bezug auf Sicherheit gehandhabt werden kann. Vorteilhafterweise ist die Halbleiteranordnung einseitig eingehaust beziehungsweise gemoldet, sodass die unbestückte Rückseite des Stanzgitters frei zugänglich ist. Dadurch ist eine gute Kühlung der Halbleiteranordnung gewährleistet und ein Trennen von Materialbrücken, die das Stanzgitter zu Montagezwecken zusammenhalten, und ein partielles Trennen von Leiterbahnen auch im eingehausten Zustand noch möglich.
  • Vorteilhafterweise ist der Halbleiter ein Leistungshalbleiter.
  • Vorteilhafterweise ist der Halbleiter ein Logikmodul.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Halbleiter ein MOSFET (Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor).
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Halbleiteranordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wobei ein Halbleiterelement auf einem vorhandenen, noch nicht zertrennten Stanzgitter befestigt wird. Ein Stanzgitter, das beispielsweise aus einem Kupferblech gestanzt wird, weinst zwischen manchen seiner Leiterbahnen schmale Materialbrücken auf, die die Leiterbahnen und somit das Stanzgitter zusammenhalten. Solange diese Materialbrücken nicht zertrennt werden, kann das Stanzgitter als ein Bauelement gehandhabt werden. Somit bietet das noch nicht zertrennte Stanzgitter eine stabile Basis für das darauf zu befestigende Halbleiterelement.
  • Vorteilhafterweise wird anschließend das Halbleiterelement mit dem Stanzgitter elektrisch verbunden, wobei dies vorteilhafterweise durch Ronden geschieht.
  • Erfindungsgemäß werden der Halbleiter und, zumindest teilweise, das Stanzgitter in einem Spritzguss-Verfahren eingehaust beziehungsweise gemoldet. Dabei wird der entsprechende Teil der Halbleiteranordnung mit nicht leitendem Material umspritzt, das nach dem Aushärten die Halbleiteranordnung zusammenhält und stützt. Dadurch entstehen die oben beschriebenen Vorteile bezüglich der Handhabung der Halbleiteranordnung. Vorteilhafterweise wird die Halbleiteranordnung einseitig eingehaust beziehungsweise gemoldet, sodass die unbestückte Rückseite des Stanzgitters frei bleibt, wodurch eine gute Kühlung der Halbleiteranordnung gewährleistet wird.
  • Zweckmäßigerweise wird das noch nicht zertrennte Stanzgitter nach dem Einhausen beziehungsweise Molden zertrennt, sodass die Leiterbahnen des Stanzgitters nach vorgegebener Schaltung wirken, wobei dazu im Wesentlichen die das Stanzgitter zusammenhaltenden Materialbrücken zertrennt werden. Durch die einseitige Einhausung der Halbleiteranordnung ist das Stanzgitter auf der Rückseite für Trennwerkzeuge gut erreichbar. Außer den Materialbrücken werden vorteilhafterweise auch eine oder mehrere der Leiterbahnen selbst partiell oder ganz zertrennt. Nach dem Zertrennen werden die dann separaten Leiterbahnen des Stanzgitters durch die Einhausung gehalten und gestützt.
  • Vorteilhafterweise wird das Stanzgitter durch Sägen zertrennt.
  • Vorteilhafterweise wird das Stanzgitter durch Fräsen zertrennt.
  • Vorteilhafterweise wird das Stanzgitter mittels eines Lasertrennverfahrens zertrennt.
  • Natürlich schließt die Erfindung auch weitere, dem Fachmann geläufige Trennverfahren, wie zum Beispiel Stanzen oder Schneiden, ein.
  • Die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung und das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung betreffen ebenso Halbleiteranordnungen, bei denen unterschiedliche Halbleiter, wie zum Beispiel ein Leistungshalbleiter und ein Logikmodul, auf einem Stanzblech aufgebracht werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von drei Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen
  • 1 eine erfindungsgemäße Halbleiteranordnung in einer Draufsicht,
  • 2 die Haltleiteranordnung in einem eingehausten/gemoldeten Zustand und
  • 3 die Halbleiteranordnung mit einem zertrennten Stanzgitter.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung 1 in einer Draufsicht. Die Halbleiteranordnung 1 weist ein Stanzgitter 2 auf, das aus mehreren Leiterbahnen 3 besteht, die teilweise über Materialbrücken 4 miteinander verbunden sind, wobei hier nicht alle Leiterbahnen 3 mit Bezugszeichen versehen sind. Das Stanzgitter 2 weist dabei eine im Wesentlichen rechteckförmige Grundform auf. An seiner Oberseite weist das Stanzgitter drei Leiterbahnenden 5 auf, die als Anschlussstecker ausgebildet sind. An seiner Unterseite weist das Stanzgitter 2 mehrere Leiterbahnen 3 auf, die als schmale Kontaktzungen 6 ausgebildet sind. Diese werden ebenfalls durch Materialbrücken 4 an dem übrigen Stanzgitter 2 gehalten. An seiner rechten Seite weist das Stanzgitter 2 ebenfalls steckerartig ausgebildete Leiterbahnenden 7 auf. An seiner linken Seite weist das Stanzgitter 2 einen Vorsprung 8 mit einer Aussparung 9 auf, die beispielsweise zum Positionieren oder Befestigen der Halbleiteranordnung 1 mittels einer in die Aussparung 9 geführten Schraube dient. Denselben Zweck erfüllt eine, in einer Leiterbahn 10 ausgebildete Öffnung 11 auf der rechten Seite des Stanzgitters 2.
  • Auf der Vorderseite des Stanzgitters 2 sind mehrere Leistungshalbleiter 13 und ein Logikmodul 14 aufgebracht. Durch die Materialbrücken 4 bildet das Stanzgitter 2 eine stabile Basis, auf der die Leistungshalbleiter 13 und das Logikmodul 14 beispielsweise mittels Kleben oder Löten aufgebracht werden können. Ein Teil der Materialbrücken 4, der unter anderem die Kontaktzungen 6 hält und mit den Leiterbahnenden 5 und dem Vorsprung 8 in Verbindung steht, ist wie ein im Wesentlichen rechteckförmiger Steg 12 um einen wesentlichen, die Leistungshalbleiter 13 und das Logikmodul 14 umfassenden, Teil des Stanzgitters 2 herum ausgebildet.
  • Durch Ronden, insbesondere durch Draht- und/oder Bändchenbonden, werden die Leistungshalbleiter 13 und das Logikmodul 14 mittels hauchdünner Drähte 15 beziehungsweise Bändchen 15' mit den Leiterbahnen 3 des noch nicht zertrennten Stanzgitters 2 elektrisch verbunden. Auch ein Teil der Leiterbahnen 3 des Stanzgitters 2 sind untereinander mittels Bond-Bändchen 15' verbunden.
  • Um die Handhabung der Halbleiteranordnung 1 zu vereinfachen, wird diese zumindest teilweise in einem Spritzguss-Verfahren eingehaust beziehungsweise gemoldet, wie in 2 dargestellt. Eine durch das Molden entstandene Einhausung 16 umschließt dabei das Logikmodul 14, die Leistungshalbleiter 13 und einen Teil der Leiterbahnen 3 vollständig und wird durch die den Steg 12 bildenden Materialbrücken 4 seitlich begrenzt. Der Steg 12 dient beim Spritzguss-Verfahren außerdem als Dichtfläche für ein verwendetes Spritzwerkzeug. Durch das Spritzguss-Verfahren werden die einzelnen Komponenten der Halbleiteranordnung 1 hinterspritzt, sodass diese, nach dem Aushärten des beim Spritzguss-Verfahren verwendeten Materials, von der Einhausung 16 gestützt und gehalten werden. Die Einhausung 16 bietet dabei außerdem den Schutz vor Beschädigungen oder auch Verschmutzung der Komponenten der Halbleiteranordnung 1. Insbesondere ist dies von Bedeutung für die hauchdünnen Drähte 15.
  • Außerdem bietet die Einhausung 16 auf einfache Art und Weise eine Isolierung der Komponenten der Halbleiteranordnung 1. Die Leiterbahnenden 5 und 7, der Vorsprung 8, der ebenfalls als elektrisch leitendes Kontaktelement wirken kann, und die Abschnitte der Kontaktzungen 6, die sich außerhalb der Einhausung 16 befinden, bilden so die Anschlusskontakte für die in der Einhausung 16 befindlichen Komponenten der Halbleiteranordnung 1. Vorteilhafterweise wird die Halbleiteranordnung 1 einseitig eingehaust, sodass die Rückseite des Stanzgitters 2 frei bleibt und Wärme von der Halbleiteranordnung gut abgeführt werden kann.
  • Die so ausgebildete Halbleiteranordnung 1 ist noch nicht funktionsfähig, da die Leiterbahnen 3 noch durch die Materialbrücken 4 miteinander verbunden sind, was zu Kurzschlüssen und erheblichen Fehlfunktionen führen würde. Da die Leiterbahnen 3, die Leistungshalbleiter 13 und das Logikmodul 14 durch die Einhausung 16 zusammengehalten werden, sind die Materialbrücken 4 nicht mehr notwendig und können, wie in 3 gezeigt, entfernt werden. Zusätzlich werden vorteilhafterweise Teile des Stanzgitters partiell zertrennt, sodass wie beispielsweise dargestellt, aus einem Leiterbahnende 7 zwei getrennte Leiterbahnen 17 und 18 entstehen, die durch einen Spalt 19 voneinander getrennt sind. Auch im Bereich der Einhausung 16 wird das Stanzgitter 2 partiell getrennt, sodass das Stanzgitter 2 nach vorgegebener Schaltung wirkt. Dies ist möglich durch die einseitige Einhausung 16 des Stanzgitters 2, da das Stanzgitter 2 für ein Trennwerkzeug von der unbestückten Rückseite gut erreichbar ist. Das Zertrennen der Materialbrücken 4 und das partielle Zertrennen des Stanzgitters 2 geschieht vorteilhafterweise durch Sägen, Fräsen, Lasern und/oder anderen, dem Fachmann bekannten Zertrennungsverfahren.
  • Eine derartige Halbleiteranordnung 1 bietet den Vorteil, dass im Vergleich zum Stand der Technik weniger Bauteile und eine geringere Montagezeit notwendig sind, wodurch die Herstellungskosten der Halbleiteranordnung 1 gesenkt werden.
  • Dabei bleibt die Steifigkeit und Robustheit der Halbleiteranordnung 1 durch das Stanzgitter 2 und die Einhausung 16 bestehen. Darüber hinaus wird die Wärmeabfuhr von den Leistungshalbleitern 13 und dem Logikmodul 14 durch das Stanzgitter 2 verbessert.

Claims (15)

  1. Halbleiteranordnung mit einem Haltesubstrat, an dem mindestens ein Halbleiter befestigt ist, der mit einer Leiterstruktur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltesubstrat und die Leiterstruktur von einem Stanzgitter (2) gebildet ist.
  2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf das Stanzgitter (2) geklebt ist.
  3. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf das Stanzgitter (2) gelötet ist.
  4. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter mit dem Stanzgitter (2) durch Ronden elektrisch verbunden ist.
  5. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter und das Stanzgitter (2) zumindest teilweise durch ein Spritzguss-Verfahren eingehaust sind.
  6. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter als Leistungshalbleiter (13) ausgebildet ist.
  7. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter als Logikmodul (14) ausgebildet ist.
  8. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter als MOSFET ausgebildet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbleiter auf einem noch nicht zertrennten Stanzgitter befestigt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter mit dem Stanzgitter durch Ronden elektrisch verbunden wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter und, zumindest teilweise, das Stanzgitter in einem Spritzguss-Verfahren eingehaust werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter nach dem Einhausen zertrennt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter durch Sägen zertrennt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter durch Fräsen zertrennt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter mittels eines Lasertrennverfahrens zertrennt wird.
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