DE102007019809B4

DE102007019809B4 - Gehäuste Schaltung mit einem wärmeableitenden Leitungsrahmen und Verfahren zum Häusen einer integrierten Schaltung

Info

Publication number: DE102007019809B4
Application number: DE102007019809.6A
Authority: DE
Inventors: Kee Yean Ng; Hui Peng Koay; Chiau Jin Lee; Kheng Leng Tan; Wei Liam Loo; Keat Chuan Ng; Norfidathul Aizar Abdul Karim
Original assignee: Intellectual Discovery Co Ltd
Current assignee: Intellectual Discovery Co Ltd
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: JP2014057101A; US7365407B2; JP5782618B2; DE102007019809A1; JP5497256B2; US20070252246A1; JP2007300117A; US20080153190A1; US7547583B2

Abstract

Gehäuste Schaltung (30, 40), die folgende Merkmale aufweist: einen Leitungsrahmen mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt (21, 22), wobei der erste Abschnitt einen seitlichen Teil, einen Chipbefestigungsbereich und eine erste Erweiterung (23, 44, 46, 96) aufweist; einen Integrierte-Schaltung-Chip (35, 41, 42), der in dem Chipbefestigungsbereich befestigt ist und in Wärmekontakt mit dem Chipbefestigungsbereich steht; eine Einkapselungsschicht (33) mit einer oberen, einer unteren und einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche und einem inneren Bereich, wobei sich ein Teil des inneren Bereichs zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, wobei die erste Erweiterung (23) so gebogen ist, dass die erste Erweiterung von dem Teil des inneren Bereichs, der sich zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, zumindest teilweise umkapselt ist und einen ersten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Seitenoberfläche bereitstellt, wobei der erste Wärmeweg den Wärmechipbefestigungsbereich mit der unteren Seitenoberfläche verbindet, ohne die erste und die zweite Seitenoberfläche zu durchlaufen, wobei der erste seitliche Teil sich von dem Chipbefestigungsbereich durch die erste Seitenoberfläche erstreckt und ein Teil des zweiten Abschnitts sich durch die zweite Seitenoberfläche erstreckt, und wobei der erste Wärmeweg einen kleineren Wärmewiderstand aufweist als ein Wärmeweg durch entweder den seitlichen Teil oder den zweiten Abschnitt.

Description

Billige integrierte Schaltungen basieren oft auf einer Kunststoff-Leitungsrahmen-Form eines Häusens, die zum Befestigen auf gedruckten Schaltungsplatinen über Oberflächenbefestigungstechnologie und nicht zum Verwenden von Anschlussstiften angepasst ist, die in Löcher in der gedruckten Schaltungsplatine eingeführt werden müssen. Dieser Typ integrierter Schaltung besitzt typischerweise ein Halbleiterstück (Die), das an einem Leitungsrahmen befestigt ist. Das Halbleiterstück und ein Teil des Leitungsrahmens sind in ein Epoxidharz eingekapselt. Die Abschnitte des Leitungsrahmens, die sich außerhalb der Einkapselung erstrecken, stellen elektrische Verbindungen bereit. Diese Abschnitte sind in Konfigurationen gebogen, die es ermöglichen, dass das Gehäuse auf der gedruckten Schaltungsplatine über Oberflächenbefestigungstechniken befestigt werden kann.
Dieser Typ von Häusungsanordnung ist gut geeignet für integrierte Schaltungen, die keine wesentlichen Mengen an Wärme ableiten. In Anwendungen jedoch, in denen die erforderliche Wärmeableitung hoch ist, hat diese Häusungsanordnung Probleme. Die Wärme von dem kleinen Halbleiterstück einer integrierten Schaltung muss zu einer bestimmten größeren Oberfläche übertragen werden, die wiederum die Wärme an die Luft, die die Wärmeableitungsoberfläche umgibt, übertragen kann. Es gibt zwei Typen von Wärmeableitungsanordnungen. Bei dem ersten wird die Wärme zu einer einzelnen Wärmeabstrahlungsstruktur übertragen, die mit dem einzelnen Gehäuse gekoppelt ist. Diese Struktur kann Rippen umfassen, um die Oberflächenfläche zu erhöhen und so ausreichend Oberflächenfläche zur Übertragung der Wärme an die umgebende Luft bereitzustellen. Während derartige Gehäuse eine wesentliche Wärmemenge ableiten können, sind die Kosten der einzelnen Radiatoren oft untragbar.
Ein zweites Schema verwendet den Kern der gedruckten Schaltungsplatine zur Entfernung der Wärme von den verschiedenen integrierten Schaltungen, die auf der Platine befestigt sind. Der Kern der gedruckten Schaltungsplatine besitzt eine viel größere Fläche als die Fläche der Halbleiterstücke in den integrierten Schaltungen. Zusätzlich kann eine bestimmte Form einer aktiven Wärmeübertragungsanordnung auf der gedruckten Schaltungsplatine oder in der Umhüllung, die die gedruckte Schaltungsplatine beinhaltet, umfasst sein. Dieses Wärmeableitungsschema macht es erforderlich, dass die Wärme von jedem Halbleiterstück einer integrierten Schaltung zu der gedruckten Schaltungsplatine bewegt wird. Eine oder mehrere der Anschlussleitungen, die sich von dem Gehäuse erstrecken, werden oft für diese Wärmeentfernungsfunktion verwendet. Eine Anschlussleitung z. B., die mit Masse verbunden ist, in dem Gehäuse kann einen Wärmeweg zu dem Kern der gedruckten Schaltungsplatine bereitstellen, der typischerweise ebenso mit Masse verbunden ist. Leider neigen diese Anschlussleitungen dazu, eine kleine Querschnittsfläche und eine relativ lange Länge zu besitzen. So ist die Menge an Wärme, die bewegt werden kann, eingeschränkt. Zusätzlich ist auch die thermische Masse der Leitungsrahmenfläche eingeschränkt und so ist das Gehäuse großen Wärmefluktuationen unterworfen, wenn die integrierte Schaltung an- und ausgeschaltet wird.
Gehäuse, in denen das Halbleiterstück an einer Wärmesenke in dem Gehäuse befestigt ist, und bei denen die Wärmesenke direkt mit der gedruckten Schaltungsplatine verbunden ist, sind ebenso bekannt. Wenn die Wärmesenke die untere Oberfläche des Gehäuses bildet, kann die Wärme direkt zu der gedruckten Schaltungsplatine übertragen werden. Leider sind derartige Anordnungen Häusungsfehlern unterworfen, da die Wärmesenke nicht auf allen Seiten durch das Häusungsmaterial eingekapselt ist und sich so während wiederholter Wärmezyklen während des Betriebs der gehäusten integrierten Schaltung von dem Häusungsmaterial trennen kann.
Weitere Anordnungen, bei denen die Wärmesenke von der Unterseite des Gehäuses getrennt ist, um eine Einkapselung zu ermöglichen, wurden ebenso vorgeschlagen. Bei diesen Anordnungen ist die Wärmesenke direkt mit der Oberfläche unterhalb des Gehäuses durch Durchgangslöcher, die mit Lötmittel gefüllt sind, verbunden. Derartige Gehäuse sind wesentlich teurer als das einfache Leitungsrahmengehäuse und sind so nicht gut geeignet für billige integrierte Schaltungen, wie z. B. LEDs.
Aus der US 2006/0 091 410 A1 ist ein LED Chip bekannt, welcher auf einen großen Subträger gebondet ist, welcher als Heatsink dient. Der Subträger ist zusammen mit zwei anderen Bereichen eines Leadframes der LED aus einem dünnen Metallblech ausgestanzt.
Aus der DE 10 2004 003 929 A1 offenbart ein mit SM-Technologie bestückbares optoelektronisches Bauelement. Ein dickes elektrisch leitendes Material dient als Grundmaterial für die Bestückung. Ein trübes Kunststoffmaterial stellt das Gehäuse für das gesamte Bauteil bereit.
Aus der US 2006/0 226 435 A1 ist ein lichtemittierendes Package und ein Verfahren des Package bekannt, welches einen ersten Leadframe, welcher eine erste Oberfläche hat, und einen zweiten Leadframe aufweist, welcher eine zweite Oberfläche hat, welche höher bezüglich der ersten Oberfläche angeordnet ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gehäuste Schaltung oder ein Verfahren zum Häusen einer integrierten Schaltung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine gehäuste Schaltung gemäß Anspruch 1 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Die vorliegende Erfindung umfasst eine gehäuste Schaltung und ein Verfahren zum Häusen einer integrierten Schaltung. Die gehäuste Schaltung weist einen Leitungsrahmen, einen Integrierte-Schaltung-Chip und eine Einkapselungsschicht auf. Der Leitungsrahmen besitzt einen ersten und einen zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt einen seitlichen Teil, einen Chipbefestigungsbereich und eine erste Erweiterung umfasst. Der Integrierte-Schaltung-Chip ist in dem Chipbefestigungsbereich befestigt und steht in Wärmekontakt mit dem Chipbefestigungsbereich. Die Einkapselungsschicht besitzt eine obere, eine untere, eine erste und eine zweite Seitenoberfläche. Die erste Erweiterung ist gebogen, um einen ersten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Oberfläche bereitzustellen. Der Wärmeweg verbindet den Wärmechipbefestigungsbereich mit der unteren Oberfläche, ohne die erste und die zweite Seitenoberfläche zu durchlaufen. Der erste seitliche Teil erstreckt sich von dem Chipbefestigungsbereich durch die erste Seitenoberfläche und ein Teil des zweiten Abschnitts erstreckt sich durch die zweite Seitenoberfläche. Der erste Wärmeweg weist einen kleineren Wärmewiderstand auf als ein Wärmeweg durch entweder den seitlichen Teil oder den zweiten Abschnitt. Bei einem Aspekt der Erfindung könnte das Gehäuse eine zweite Erweiterung umfassen, die mit dem Chipbefestigungsbereich verbunden und nach unten gebogen ist, um einen zweiten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Oberfläche bereitzustellen. Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Teil des zweiten Abschnitts, der sich durch die Seitenoberfläche erstreckt, gebogen, um einen Kontakt zu bilden, der koplanar zu der unteren Oberfläche ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines LED-Gehäuses 200;
2 eine Querschnittsansicht des LED-Gehäuses 200 durch eine Linie 2-2 aus 1;
3A eine Draufsicht eines Leitungsrahmens 20;
3B eine Seitenansicht des Leitungsrahmens 20;
4A eine Draufsicht einer LED 30;
4B eine Seitenansicht der LED 30;
5 eine Draufsicht einer Lichtquelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Querschnittsansicht einer Lichtquelle 40 durch eine Leitung 6-6 aus 5;
7 eine Querschnittsansicht der Lichtquelle 40 durch eine Linie 7-7 aus 5;
8A und 8B zwei andere Anschlussflächenkonfigurationen;
9A eine Draufsicht eines Teils eines Leitungsrahmens 90, bevor der Leitungsrahmen gebogen wird;
9B eine perspektivische Ansicht des Leitungsrahmens 90, nachdem die verschiedenen Erweiterungen gebogen wurden;
10A–10C Querschnittsansichten durch eine Linie 10-10 aus 9A, die einige andere Faltanordnungen für die gefalteten Erweiterungen darstellen;
11A eine Draufsicht eines Leitungsrahmens 100 vor einem Biegen;
11B bis 11C Draufsichten des Leitungsrahmens 100, nachdem die Erweiterungen gebogen wurden;
12A eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12A-12A aus 11A;
12B eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12B-12B aus 11B;
12C eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12C-12C aus 11C;
13A eine Querschnittsansicht durch eine Linie 13A-13A aus 11A;
13B eine Querschnittsansicht durch eine Line 13B-13B aus 11B; und
13C eine Querschnittsansicht durch eine Line 13C-13C aus 11C.
Die Art und Weise, in der die vorliegende Erfindung ihre Vorteile bereitstellt, ist unter Bezugnahme auf die 1 und 2 leichter verständlich, die ein LED-Gehäuse des Stands der Technik darstellen. 1 ist eine Draufsicht eines LED-Gehäuses 200 und 2 ist eine Querschnittsansicht des LED-Gehäuses 200 durch eine Linie 2-2 aus 1. Das Gehäuse basiert auf einem Leitungsrahmen, der einen ersten und einen zweiten Abschnitt, die bei 12 bzw. 13 gezeigt sind, aufweist. Der Leitungsrahmen ist in ein Kunststoffmaterial 14 eingekapselt, das geformt ist, um eine Schale 16 bereitzustellen. Die innere Oberfläche der Schale ist wahlweise mit einem reflektierenden Material plattiert, so dass Licht, das die Ränder der LED verlässt, in der Vorwärtsrichtung reflektiert wird. Die Teile des Leitungsrahmens, die sich außerhalb der Epoxideinkapselung erstrecken, werden nach dem Formgebungsvorgang um das Einkapselungsmaterial herum gebogen. Eine LED 19 ist an einem Leitungsrahmenteil 12 angebracht und durch eine Drahtbondverbindung 15 mit einem Leitungsrahmenteil 13 verbunden. Die Schale wird typischerweise mit einer zweiten Epoxidmischung gefüllt, nachdem die LED befestigt wurde.
Die gehäuste LED ist durch Lötmittelbereiche 17 und 18 an entsprechenden Anschlussflächen auf einer gedruckten Schaltungsplatine an der gedruckten Schaltungsplatine befestigt. Im Wesentlichen kann die gesamte Wärme, die in der LED 19 erzeugt wird, über den Leitungsrahmenteil 12 zu der gedruckten Schaltungsplatine übertragen werden. Die Querschnittsfläche des Leitungsrahmens ist relativ klein, da das Material dünn ist. So kann der Wärmewiderstand des langen Wegs von der LED 19 zu der Region 17 ausreichend sein, um zu bewirken, dass die Temperatur der LED 19 auf einen inakzeptablen Wert erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen langen Wärmeweg, während die Kostenvorteile eines Leitungsrahmenentwurfs mit Oberflächenbefestigung und Einkapselung erhalten bleiben. Nun wird Bezug auf die 3A und 3B genommen, die einen Teil eines Leitungsrahmens 20 darstellen, der bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 3A ist eine Draufsicht des Leitungsrahmens 20 und 3B ist eine Seitenansicht des Leitungsrahmens 20. Der Teil des Leitungsrahmens, der in 3A gezeigt ist, wird eingesetzt, um eine gehäuste LED herzustellen; es wird jedoch darauf verwiesen, dass in dem tatsächlichen Gehäuse der Leitungsrahmen eine große Anzahl von Elementen umfasst, die durch eine Struktur verbunden sind, die entfernt wird, wenn die Vorrichtungen vereinzelt werden. Der Leitungsrahmen 20 umfasst zwei Abschnitte, die bei 21 und 22 gezeigt sind. Der Abschnitt 21 umfasst eine Erweiterung 23, die sich längsseits des Abschnitts 22 erstreckt.
Nun wird Bezug auf die 4A und 4B genommen, die eine gehäuste LED 30 darstellen, die aus dem Leitungsrahmen 20 aufgebaut ist. 4A ist eine Draufsicht der LED 30 und 4B ist eine Seitenansicht der LED 30. In der Praxis ist die in 3A gezeigte Erweiterung 23 nach unten gebogen, um einen Kontakt zu bilden, der direkt von der Region unter dem Halbleiterstück 35 zu der unteren Oberfläche der gehäusten LED 30 läuft. Der Abschnitt 22 ist ähnlich gebogen, um einen zweiten Kontakt zu bilden, der an der Außenkante des Gehäuses entlang nach unten läuft. Der gebogene Leitungsrahmen ist in einer Kunststoffschicht 33 eingekapselt, die eine Schale 34 umfasst. Das lichtemittierende Halbleiterstück 35 ist mit dem Abschnitt 21 verbunden, um einen elektrischen Kontakt zu bilden, der für die Erweiterung 23 zugänglich ist. Der verbleibende Kontakt ist durch eine Drahtbondverbindung gebildet, die einen Anschluss auf dem Halbleiterstück 35 mit dem Abschnitt 22 verbindet.
Wärme von dem Halbleiterstück 35 wird durch die Erweiterung 23 zu der unteren Oberfläche des Gehäuses bewegt. Wenn die gehäuste LED auf einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist, wird die Wärme über eine Lötmittelverbindung zu der Erweiterung 23 zu der gedruckten Schaltungsplatine übertragen. Es soll angemerkt werden, dass der Wärmeweg von dem Halbleiterstück 35 zu der gedruckten Schaltungsplatine eine Länge besitzt, die durch die Dicke T der Epoxideinkapselung zwischen dem Leitungsrahmen und der Unterseite des Gehäuses bestimmt wird. Diese Entfernung ist viel kürzer als der Weg von dem Halbleiterstück über den Abschnitt 12, der in den 1 und 2 oben gezeigt ist, und so ist der Wärmewiderstand bei der vorliegenden Erfindung wesentlich kleiner als bei den oben erläuterten gehäusten Vorrichtungen des Stands der Technik.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine gehäuste Lichtquelle mit einer einzelnen LED bereit. Die vorliegende Erfindung könnte jedoch auch verwendet werden, um einen gehäuste Lichtquelle mit mehreren LEDs in einer einzelnen Schale bereitzustellen. Es wird Bezug auf die 5 bis 7 genommen, die ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle 40 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. Die Lichtquelle 40 umfasst zwei LEDs. 5 ist eine Draufsicht der Lichtquelle 40. 6 ist eine Querschnittsansicht der Lichtquelle 40 durch eine Linie 6-6 aus 5 und 7 ist eine Querschnittsansicht der Lichtquelle 70 durch eine Linie 7-7 aus 5. Unter Bezugnahme auf 5 ist jede LED an einem Abschnitt des Leitungsrahmens mit einer Erweiterung, die nach unten gebogen ist, befestigt, um die Wärme und einen elektrischen Pfad zu einem Punkt direkt unterhalb der LED bereitzustellen. Eine LED 41 z. B. ist an einem Abschnitt 43 befestigt, der eine Erweiterung, bei 44 gezeigt, die nach unten gebogen ist, umfasst. Ähnlich ist eine LED 42 an einem Abschnitt 45 befestigt, der eine Erweiterung 46 umfasst, die nach unten gebogen ist. Der Leitungsrahmen umfasst außerdem einen Abschnitt, der den zweiten Kontakt für jede der LEDs bildet. Diese Abschnitte sind bei 47 und 48 gezeigt. Jeder Abschnitt umfasst eine Erweiterung, die nach unten gebogen ist, um einen Kontakt auf der unteren Oberfläche des Gehäuses zu bilden. Die Erweiterungen, die Abschnitten 47 und 48 entsprechen, sind bei 52 bzw. 51 gezeigt.
Nachdem die relevanten Leitungsrahmenerweiterungen gebogen wurden, wird der Leitungsrahmen in einer Kunststoffschicht 49 eingekapselt, die eine geformte Schale 50 umfasst. Die LEDs werden dann in der Schale an den geeigneten Orten befestigt und drahtgebondet, um den zweiten Kontakt für jede LED zu bilden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwenden eine Erweiterung, die in eine Anschlussfläche gebogen ist, die bündig mit der Unterseite des gehäusten Teils ist. Andere Anschlussflächenanordnungen können jedoch durch ein Verändern der Form, die zum Einkapseln des Leitungsrahmens, nachdem die Erweiterung gebogen wurde, verwendet wird, bereitgestellt werden. Nun wird Bezug auf die 8A und 8B genommen, die zwei weitere Anschlussflächenkonfigurationen darstellen. Unter Bezugnahme auf 8A kann die Einkapselungsschicht 85 derart geformt sein, dass sich Anschlussflächen 86 und 87 unterhalb der Oberfläche der Einkapselungsschicht erstrecken. In diesem Fall wird der Kunststoff geformt, nachdem die Erweiterung einmal gebogen wurde. Nach der Formgebungsoperation steht ein Teil der Erweiterung von der Unterseite des geformten Teils vor. Dieser Teil wird dann gebogen, um die Anschlussflächen bereitzustellen.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele machen es erforderlich, dass die Erweiterungen zweimal gebogen werden, um die Anschlussflächen zu erzeugen, die mit der gedruckten Schaltungsplatine verbunden sind. Ausführungsbeispiele jedoch, bei denen die Erweiterungen nur einmal gebogen sind, können ebenso aufgebaut werden. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 8B gezeigt. In diesem Fall können die Enden der Erweiterungen unter Verwendung einer Lötmittelkugel oder einer anderen Anordnung mit der gedruckte Schaltungsplatine verbunden werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele verwenden einen einzelnen gebogenen Abschnitt eines Leitungsrahmens zur Bereitstellung eines direkten Wärmewegs zu der Unterseite des gehäusten Teils und so Bewegung der Wärme von dem Chip, der an dem Leitungsrahmen befestigt ist, zu der gedruckten Schaltungsplatine, auf der das gehäuste Teil befestigt ist. Die Menge an Wärme, die für eine bestimmte Chiptemperatur von dem Chip zu der gedruckten Schaltungsplatine bewegt werden kann, wird durch die Querschnittsfläche des Leitungsrahmenabschnitts und die Entfernung zwischen dem Chip und der darunter liegenden gedruckten Schaltungsplatine bestimmt. Die obigen Ausführungsbeispiele versuchen, die Entfernung zu minimieren. In Hochleistungsanwendungen jedoch sind u. U. zusätzliche Reduzierungen des Wärmewiderstands des Wärmewegs von dem Chip zu der gedruckten Schaltungsplatine erforderlich.
Nun wird Bezug auf die 9A und 9B genommen, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leitungsrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. 9A ist eine Draufsicht eines Teils eines Leitungsrahmens 90, bevor der Leitungsrahmen gebogen wird. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind nur die Teile des Leitungsrahmens, die tatsächlich in dem letztendlichen gehäusten Teil beinhaltet sind, gezeigt. Der Leitungsrahmen 90 umfasst einen ersten Abschnitt 91 und einen zweiten Abschnitt 92. Der Abschnitt 91 umfasst einen Chipbefestigungsbereich 98 und zwei seitliche Erweiterungen 96 und 97. Der Abschnitt 91 umfasst außerdem zwei zusätzliche Erweiterungen 94, die verwendet werden können, um einen elektrischen Kontakt zu der Unterseite des in dem Bereich 98 befestigten Chips bereitzustellen. Ähnlich umfasst der Abschnitt 92 zwei Erweiterungen 93, die elektrische Kontakte zu dem anderen Anschluss des in dem Bereich 98 befestigten Chips bereitstellen. Der Chip, der in der Region 98 befestigt ist, ist an eine Region 95 drahtgebondet. Diese Verbindung wird über eine Drahtbondverbindung hergestellt, in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die oben erläutert wurde.
Nun wird Bezug auf 9B genommen, die eine perspektivische Ansicht des Leitungsrahmens 90 ist, nachdem die verschiedenen Erweiterungen gebogen wurden. Die Erweiterungen 96 und 97 sind in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die oben beschrieben wurde, nach unten gebogen, um direkte Wärmewege von dem Chipbefestigungsbereich zu einer gedruckten Schaltungsplatine bereitzustellen, auf der das gehäuste Teil befestigt ist. Bei dem in 9B gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Erweiterungen 96 und 97 nur eine einzelne Biegung auf und stellen so keine erweiterte Befestigungsanschlussfläche unter dem gehäusten Teil bereit. Im Gegensatz dazu sind die Erweiterungen 93 und 94 zweimal gebogen und stellen eine erhöhte Kontaktfläche zur Oberflächenbefestigung auf der darunter liegenden gedruckten Schaltungsplatine bereit. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Erweiterungen 96 und 97 zweimal gebogen sein könnten, um eine ähnliche erweiterte Anschlussflächenanordnung bereitzustellen. Es wird angemerkt, dass einige der Biegungen durchgeführt werden könnten, nachdem der Leitungsrahmen in Kunststoff eingekapselt wird, in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die oben beschrieben ist.
Die in den 9A und 9B gezeigte Anordnung schafft sowohl eine erhöhte thermische Masse als auch einen reduzierten Wärmewiderstand. Da nun zwei Erweiterungen vorliegen, die gebogen sind, um direkte Wärmewege bereitzustellen, ist die effektive Querschnittsfläche des Wärmewegs erhöht. Zusätzlich ist die thermische Masse des Teils des Leitungsrahmens, auf dem der Chip befestigt ist, relativ zu den oben erläuterten Ausführungsbeispielen wesentlich erhöht und so besitzt der Leitungsrahmen 90 überlegene Wärmepuffereigenschaften.
Wieder Bezug nehmend auf 9A hängt die Länge der Erweiterungen, die gefaltet sind, um den direkten Wärmeweg bereitzustellen, von der Art und Weise ab, in der die Erweiterungen gefaltet werden sollen. Bei der in 9B gezeigten Anordnung ist die Länge durch die Entfernung von der Leitungsrahmenplattform, auf der der Chip befestigt ist, zu der darunter liegenden gedruckten Schaltungsplatine in dem befestigten Teil bestimmt. Wenn mehr Biegungen bereitgestellt werden sollen, muss die Länge L vergrößert werden.
Nun wird Bezug auf die 10A bis 10C genommen, die Querschnittsansichten durch eine Linie 10-10 aus 9A sind, die einige andere Faltanordnungen für die Erweiterungen darstellen. Die in 10A gezeigte Anordnung stellt flache Verbindungsanschlussflächen unter dem gehäusten Teil bereit, die analog zu der in 8A gezeigten Anschlussfläche 86 sind. Die in 10B gezeigte Anordnung stellt Verbindungsanschlussflächen bereit, die außerhalb des Körpers des gehäusten Teils positioniert sind. Die in 10C gezeigte Anordnung stellt eine zusätzliche thermische Masse zur Reduzierung von Wärmefluktuationen bereit, die aus Variationen bei der Leistungsableitung als eine Funktion der Zeit resultieren. Es wird darauf verwiesen, dass die Erweiterungen 96 und 97 derart gebogen sein können, dass die beiden Erweiterungen in dem fertigen Teil in Wärmekontakt stehen, und so ist diese Anordnung äquivalent zu einer Festkörperwärmesenke, deren untere Oberfläche in Kontakt mit der gedruckten Schaltungsplatine steht, an der das fertige Teil befestigt wird.
Die Art und Weise, in der eine LED in einem Gehäuse unter Verwendung der Leitungsrahmen gehäust ist, die oben erläutert sind, wird nun unter Bezugnahme auf die 11A bis 11C, 12A bis 12C und 13A bis 13C näher erläutert, die das Häusen einer LED bei verschiedenen Stufen in dem Häusungsvorgang darstellen. Zur Vereinfachung der Zeichnungen und der folgenden Erläuterung ist nur der Teil des Leitungsrahmens, der in ein einzelnes Teil eingebaut ist, gezeigt; es wird jedoch darauf verwiesen, dass dieser Leitungsrahmen mit anderen Leitungsrahmen in einer Lage derartiger Leitungsrahmen, die gemeinsam verarbeitet werden, verbunden ist.
Nun wird Bezug auf die 11A bis 13A genommen. 11A ist eine Draufsicht eines Leitungsrahmens 100 vor einem Biegen. 12A ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12A-12A aus 11A und 13A ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 13A-13A aus 11A. Der Leitungsrahmen 100 umfasst zwei Abschnitte, die bei 101 und 102 gezeigt sind. Der Abschnitt 102 umfasst Erweiterungen, die bei 104 und 105 gezeigt sind, die in dem letztendlichen Teil nach unten gebogen sein werden. Der Abschnitt 101 umfasst außerdem einen seitlichen Teil 121 und einen Chipbefestigurigsbereich 122. Wie oben angemerkt wurde, hängt die Länge dieser Erweiterungen von der letztendlichen Konfiguration der gebogenen Enden ab.
Nun wird Bezug auf die 11B bis 13B genommen. 11B ist eine Draufsicht des Leitungsrahmens 100, nachdem die Erweiterungen 104 und 105 gebogen wurden. 12B ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12B-12B aus 11B und 13B ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 13B-13B aus 11B. Bei dem in diesen Figuren gezeigten Beispiel sind die Erweiterungen gebogen, um einen direkten Wärmeweg bereitzustellen, der in zwei Anschlussflächen endet, die bündig mit der Unterseite des Gehäuses sind. Wie oben angemerkt wurde, können jedoch andere Konfigurationen eingesetzt werden.
Nun wird Bezug auf die 11C bis 13C genommen, die den Teil darstellen, nachdem der Leitungsrahmen in einer Schicht aus Kunststoff 110 eingekapselt wurde. Der Leitungsrahmen ist typischerweise mit einem Kunststoffmaterial, z. B. PPA, unter Verwendung eines Formgebungsvorgangs eingekapselt. 11C ist eine Draufsicht des Leitungsrahmens 100, nachdem die Erweiterungen 104 und 105 gebogen wurden. 12C ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 12C-12C aus 11C und 13C ist eine Querschnittsansicht durch eine Linie 13C-13C aus 11C. Das Epoxideinkapselungsmittel umfasst eine Schale 112, in der eine LED 111 an einem Abschnitt 101 befestigt ist. Die LED 111 ist durch eine Drahtbondverbindung 113 mit einem Abschnitt 102 verbunden. Bei dem in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Enden der Abschnitte 101 und 102, die sich außerhalb der Schicht aus Einkapselungsmaterial erstrecken, nicht gebogen. Diese Enden können jedoch auch gebogen sein, um sich an das Äußere des letztendlichen Gehäuses oder eine bestimmte andere Konfiguration anzupassen.

Claims

Gehäuste Schaltung (30, 40), die folgende Merkmale aufweist: einen Leitungsrahmen mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt (21, 22), wobei der erste Abschnitt einen seitlichen Teil, einen Chipbefestigungsbereich und eine erste Erweiterung (23, 44, 46, 96) aufweist; einen Integrierte-Schaltung-Chip (35, 41, 42), der in dem Chipbefestigungsbereich befestigt ist und in Wärmekontakt mit dem Chipbefestigungsbereich steht; eine Einkapselungsschicht (33) mit einer oberen, einer unteren und einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche und einem inneren Bereich, wobei sich ein Teil des inneren Bereichs zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, wobei die erste Erweiterung (23) so gebogen ist, dass die erste Erweiterung von dem Teil des inneren Bereichs, der sich zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, zumindest teilweise umkapselt ist und einen ersten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Seitenoberfläche bereitstellt, wobei der erste Wärmeweg den Wärmechipbefestigungsbereich mit der unteren Seitenoberfläche verbindet, ohne die erste und die zweite Seitenoberfläche zu durchlaufen, wobei der erste seitliche Teil sich von dem Chipbefestigungsbereich durch die erste Seitenoberfläche erstreckt und ein Teil des zweiten Abschnitts sich durch die zweite Seitenoberfläche erstreckt, und wobei der erste Wärmeweg einen kleineren Wärmewiderstand aufweist als ein Wärmeweg durch entweder den seitlichen Teil oder den zweiten Abschnitt.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß Anspruch 1, die ferner eine zweite Erweiterung (97) aufweist, wobei die zweite Erweiterung (97) mit dem Chipbefestigungsbereich verbunden ist und so nach unten gebogen ist, dass die zweite Erweiterung (97) von dem Teil des inneren Bereichs, der sich zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, zumindest teilweise umkapselt ist und einen zweiten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Seitenoberfläche bereitstellt, wobei der zweite Wärmeweg einen kleineren Wärmewiderstand aufweist als ein Wärmeweg durch entweder den seitlichen Teil oder den zweiten Abschnitt.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Erweiterung (23, 44, 46, 96) einen Teil aufweist, der sich durch die untere Seitenoberfläche erstreckt und planar zu der unteren Seitenoberfläche ist.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Teil des zweiten Abschnitts, der sich durch die zweite Seitenoberfläche erstreckt, gebogen ist, um einen Kontakt zu bilden, der koplanar zu der unteren Oberfläche ist.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß Anspruch 4, bei der der Kontakt auf der unteren Seitenoberfläche ist.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Integrierte-Schaltung-Chip (35, 41, 42) eine LED aufweist, und bei die Einkapselungsschicht (33) eine Schale umfasst, die eine Öffnung aufweist, durch die der Chipbefestigungsbereich und ein Teil des zweiten Abschnitts zugänglich sind.
Gehäuste Schaltung (30, 40) gemäß Anspruch 6, bei der die LED einen ersten Kontakt, der mit dem Chipbefestigungsbereich verbunden ist, und einen zweiten Kontakt, der mit dem zweiten Abschnitt verbunden ist, aufweist, wobei die LED durch Anlegen eines Potentialunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (21, 22) mit Leistung versorgt wird.
Verfahren zum Häusen einer integrierten Schaltung, das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Leitungsrahmens mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt (21, 22), wobei der erste Abschnitt einen seitlichen Teil, einen Chipbefestigungsbereich und eine erste Erweiterung (23, 44, 46, 96) aufweist; Biegen der ersten Erweiterung (23, 44, 46, 96) nach unten; und Formen einer Schicht aus einem Material, um ein Gehäuse mit einer oberen, einer unteren und einer ersten und einer zweiten Seitenoberfläche und einem inneren Bereich bereitzustellen, wobei sich ein Teil des innern Bereichs zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche erstreckt, wobei die erste Erweiterung (23, 44, 46, 96) gebogen wird und von dem Teil des inneren Bereichs, der sich zwischen dem Chipbefestigungsbereich und der unteren Seitenoberfläche befindet, zumindest teilweise eingekapselt wird und einen ersten Wärmeweg von dem Chipbefestigungsbereich zu der unteren Seitenoberfläche bereitstellt, wobei der erste Wärmeweg den Wärmechipbefestigungsbereich mit der unteren Seitenoberfläche verbindet, ohne die erste und die zweite Seitenoberfläche zu durchlaufen, wobei sich der erste seitliche Teil von dem Chipbefestigungsbereich durch die ersten Seitenoberfläche erstreckt und sich ein Teil des zweiten Abschnitts durch die zweite Seitenoberfläche erstreckt, und wobei der erste Wärmeweg einen kleineren Wärmewiderstand aufweist als ein Wärmeweg durch entweder den seitlichen Teil oder den zweiten Abschnitt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner ein Befestigen eines Chips, der die integrierte Schaltung aufweist, in dem Chipbefestigungsbereich und ein Verbinden eines Anschlusses auf dem Chip mit dem zweiten Abschnitt aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Chip eine LED aufweist, und bei dem das Gehäuse eine Schale aufweist, die eine Öffnung besitzt, durch die der Chipbefestigungsbereich und ein Teil des zweiten Abschnitts zugänglich sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, das ferner ein Biegen eines Teils der ersten Erweiterung (23, 44, 46, 96) aufweist, um einen Kontakt zu bilden, der koplanar zu der unteren Seitenoberfläche ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, das ferner ein Biegen des Teils des zweiten Abschnitts, der sich durch die Seitenoberfläche erstreckt, aufweist, um einen Kontakt zu bilden, der koplanar zu der unteren Seitenoberfläche ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Einkapselungsschicht (33) ein Polymermaterial aufweist.