DE102013112589B4

DE102013112589B4 - System und Verfahren für ein elektronisches Gehäuse mit einem Ausfallöffnungsmechanismus

Info

Publication number: DE102013112589B4
Application number: DE102013112589.1A
Authority: DE
Inventors: Carlo Marbella; Ganesh Vetrivel Periasamy; Woon Yik Yong; Kok Kiat Koo; Christian Arndt; Edward Myers
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: CN104078430A; CN104078430B; US20140131844A1; US9082737B2; DE102013112589A1

Abstract

Halbleitergehäuse, umfassend:einen Chipträger,einen Chip, der auf dem Chipträger angeordnet ist,eine Verkapselung (220), welche den Chip und den Chipträger einkapselt,einen Stift (230), der aus der Verkapselung (220) vorsteht, undeine lösbare Zuleitung (240), die auf der Verkapselung (220) angeordnet ist und mit dem Stift (230) verbunden ist, wobei die lösbare Zuleitung (240) dazu ausgelegt ist, von dem Stift (230) getrennt zu werden, falls eine Temperatur eine vorgegebene Temperatur überschreitet, wobei ein erster Abschnitt (244) der lösbaren Zuleitung (240) auf einer ersten Seite der Verkapselung (220) angeordnet ist, wobei ein zweiter Abschnitt (242) der lösbaren Zuleitung (240) mit dem Stift (230) verbunden ist, und wobei der Stift (230) auf einer zweiten Seite der Verkapselung (220) angeordnet ist.

Description

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein ein Gehäuse (engl. package) für eine elektronische Komponente und insbesondere ein System und ein Verfahren für ein elektronisches Gehäuse mit einem Ausfallöffnungsmechanismus (engl. fail-open mechanism).
Leistungshalbleitervorrichtungen, wie Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-(MOSFET)-Vorrichtungen, sind in einem breiten Anwendungsbereich von industriellen Anwendungen, wie Schwermaschinen, bis zu Endverbraucheranwendungen, wie Heizungs-, Ventilations- und Klimaanlagen-(HVAC)-Systemen, Stromverteilungssystemen und Automobilsystemen, allgegenwärtig geworden. Leistungshalbleitervorrichtungen sind in der Hinsicht nützlich, dass sie mechanische Schalter und Relais durch eine ganz aus Halbleitern bestehende Vorrichtung mit einem kleinen Formfaktor ersetzen können. In manchen Situationen stellen Leistungshalbleitervorrichtungen allerdings ein Sicherheitsrisiko bei einem Versagen der Vorrichtung dar. Beispielsweise kann eine Leistungs-MOSFET-Vorrichtung unter einer Kurzschlussbedingung infolge eines dielektrischen Durchbruchs oder infolge von Metallisierungskurzschlüssen, die zu einem niederohmigen Zustand führen können, ausfallen. In diesem niederohmigen Zustand geht die Steuerung über die Gate-Elektrode des MOSFETs während einer längeren Dauer verloren, was zu einer lokalisierten ohmschen Erwärmung der Vorrichtung führt, wodurch eine heiße Stelle innerhalb der Vorrichtung erzeugt werden kann. Im Laufe der Zeit kann diese Erwärmung zu einer unerwünschten thermischen Entzündung des Gehäuses der MOSFET-Vorrichtung, der gedruckten Leiterplatte (PCB), auf der die Vorrichtung montiert ist, und/oder des Systems, in dem die Vorrichtung installiert ist, führen.
Eine thermische Entzündung von Leistungshalbleitervorrichtungen ist in Systemen, in denen die Sicherheit ein Hauptanliegen ist, wie in einem Kraftfahrzeug, besonders gefährlich. Falls eine lokalisierte Erwärmung in einem Leistungshalbleiter eine thermische Entzündung hervorruft, entzündet sich das Gehäuse, wodurch wiederum die PCB entzündet wird, auf der das Gehäuse montiert ist. Die brennende PCB kann das Kraftfahrzeug dann in Brand setzen.
Das Erkennen des Einsetzens einer thermischen Überlastungsbedingung ist eine Herausforderung, weil das Einsetzen einer thermischen Überlastung nicht notwendigerweise mit einer leicht erkennbaren Hochstrombedingung einhergeht. Falls eine lokale Erwärmung innerhalb einer bestimmten Vorrichtung durch eine Stromkonzentration in einem kleinen Gebiet des Halbleitermaterials der Vorrichtungen bewirkt wird, können hohe Temperaturen innerhalb der Vorrichtung ohne einen erheblichen Strom erreicht werden. Das Steuern oder Unterbrechen der thermischen Überlastungsbedingung kann auch schwierig sein, falls die Vorrichtung in einer Kurzschlussbedingung, welche die Vorrichtung nicht steuerbar macht, ausfällt. Einige Systeme haben dieses Problem adressiert, indem sie eine thermische Schutzvorrichtung (RTP) in Reihe mit der Gate-Elektrode der Leistungshalbleitervorrichtung schalten, welche dafür ausgelegt ist, einen offenen Stromkreis zu erzeugen, wenn die Temperatur der RTP-Vorrichtung eine kritische Temperatur überschreitet.
Die Druckschrift DE 10 2009 046 446 A1 betrifft ein elektronisches Bauelement mit einer bei thermischer Überlastung ansprechenden, integrierten, einen Stromfluss durch das Bauelement unterbrechenden Schutzeinrichtung.
Die Druckschrift JP H09- 306 319 A betrifft eine Überspannung-Überstrom-Schutzvorrichtung.
Die Druckschrift US 2012 / 0 281 328 A1 betrifft einen Feldeffekt-Transistor, in den eine elektrisch aktivierte oberflächenmontierte thermische Sicherung eingebettet ist.
Die Druckschrift US 2010 / 0 245 022 A1 betrifft eine elektrisch aktivierte oberflächenmontierte thermische Sicherung.
Die Druckschrift JP 2011 - 181 362 A betrifft ein Bereitstellen einer thermischen Sicherung, die einem großen Strom entsprechen kann und leicht in einer einfachen Struktur zusammengesetzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitergehäuse einen Chipträger, einen Chip, der auf dem Chipträger angeordnet ist, eine Verkapselung, welche den Chip und den Chipträger einkapselt, einen Stift (engl. pin), der aus der Verkapselung vorsteht, und eine lösbare Zuleitung, die auf der Verkapselung angeordnet ist und mit dem Stift verbunden ist, wobei die lösbare Zuleitung dazu ausgelegt ist, von dem Stift getrennt zu werden, falls eine Temperatur eine vorgegebene Temperatur überschreitet, wobei ein erster Abschnitt der lösbaren Zuleitung auf einer ersten Seite der Verkapselung angeordnet ist, wobei ein zweiter Abschnitt der lösbaren Zuleitung mit dem Stift verbunden ist, und wobei der Stift auf einer zweiten Seite der Verkapselung angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein System eine gedruckte Leiterplatte, die einen Kontakt umfasst, und einen gehäusten Chip, der auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist, wobei der gehäuste Chip eine Verkapselung und eine lösbare Zuleitung, die auf der Verkapselung angeordnet ist, umfasst, wobei die lösbare Zuleitung mit dem Kontakt verbunden ist, und wobei die lösbare Zuleitung dazu ausgelegt ist, von dem Kontakt getrennt zu werden, falls eine vorgegebene Temperatur überschritten wird, wobei der gehäuste Chip ferner einen Stift umfasst, wobei der Stift über ein Verbindungsmaterial mit der lösbaren Zuleitung verbunden ist, und wobei das Verbindungsmaterial dazu ausgelegt ist, sich aufzulösen oder geschmolzen zu werden, wenn die Temperatur die vorgegebene Temperatur überschreitet.
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:

Die 1a - 1b ein als Beispiel dienendes Autobatterieschaltersystem,
die 2a und 2d Projektionsansichten einer Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt,
die 2b und 2e Seitenansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 2c und 2f Vorderansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 3a und 3b eine andere Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt in einer geschlossenen und einer offenen Position,
die 4a und 4d Projektionsansichten einer Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt,
die 4b und 4e Seitenansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 4c und 4f Vorderansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 5a - 5c eine Ausführungsform einer Zuleitung/Stiftanordnung (engl. lead/pin arrangement),
die 6a und 6d Projektionsansichten einer Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt,
die 6b und 6e Seitenansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 6c und 6f Vorderansichten einer Ausführungsform des Gehäuses mit dem lösbaren Kontakt,
die 7a - 7d eine andere Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt in einer geschlossenen und einer offenen Position,
die 8a - 8c eine Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt,
die 8d - 8f eine Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt und einem Schubmechanismus,
die 9a - 9c eine Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt mit einer Klemmenkonfiguration,
die 9d - 9f eine andere Ausführungsform eines Gehäuses mit einem lösbaren Kontakt mit einer Klemmenkonfiguration,
die 10a und 10b ein Gehäuse mit einer Gehäuseabdeckung, welche Öffnungen in den Seitenwänden aufweist,
die 10c und 10d ein Gehäuse mit einer Gehäuseabdeckung, welche Rillen in den Seitenwänden aufweist, und
die 11a - 11d ein nicht anspruchsgemäßes Gehäuse mit einem Ausfallöffnungsmechanismus in der unteren Fläche.

Nachstehend werden die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen detailliert erörtert. Es ist allerdings zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in einer großen Vielzahl spezifischer Zusammenhänge verwirklicht werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen sollen lediglich spezifische Arten zur Herstellung und Verwendung der Erfindung erläutern, sie schränken das Konzept der Erfindung jedoch nicht ein.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf als Beispiel dienende Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, nämlich in Zusammenhang mit einem System und einem Verfahren für ein elektronisches Gehäuse (engl. package) einer Leistungshalbleitervorrichtung mit einem Ausfallöffnungsmechanismus (engl. fail-open mechanism), beschrieben. Systeme und Verfahren gemäß Ausführungsformen können auch auf andere Typen elektronischer Komponenten angewendet werden, die für eine thermische Überlastung oder Überhitzung anfällig sind.
1a veranschaulicht das Problem des Überhitzens in Leistungshalbleitervorrichtungen, wobei ein Autobatterieschaltersystem 100 als ein Beispiel verwendet wird. Das Autobatterieschaltersystem 100 führt einem Lastwiderstand 110 über eine Sicherung 102 und einen Leistungstransistor 106 Leistung von einer Batterie 104 zu. Eine integrierte Steuerschaltung 108 steuert die Gate-Elektrode des Leistungstransistors 106. Unter normalen Betriebsbedingungen kann die integrierte Steuerschaltung 108 den Leistungstransistor 106 aktivieren, sobald der Zündschalter von einem Fahrer aktiviert wurde. Wenn der Leistungstransistor 106 eingeschaltet wird, fließt ein Strom von der Batterie 104 durch den Lastwiderstand 110. Ein typisches Automobilsystem kann etwa ein Dutzend Leistungstransistorschalter aufweisen, welche die Leistung für verschiedene Systeme des Kraftfahrzeugs steuern. Beispielsweise können Systeme in der Art des Scheibenwischermotors, der Innenbeleuchtung, des Audiosystems des Fahrzeugs und anderer Systeme jeweils einen zweckgebundenen Schalter aufweisen, der diesem bestimmten System Leistung zuführt.
Während des Normalbetriebs hat der Leistungstransistor 106, der als ein n-Kanal-MOSFET implementiert sein kann, einen niedrigen Drain-Source-Widerstand. Der Leistungstransistor 106 kann unter einem breiten Bereich von Spannungen und Frequenzen arbeiten und sogar eine zusätzliche Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses des Leistungstransistors haben, welche einen Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD-Schutz) und einen Hochtemperaturschutz während normaler Betriebsbedingungen bereitstellt. Allerdings können in einem Lebensendeszenario für den Leistungstransistor 106 ein dielektrischer Durchbruch oder Metallisierungskurzschlüsse auftreten, die dazu führen, dass der Leistungstransistor 106 in einen niederohmigen Zustand versetzt wird. In manchen Situationen ergibt sich ein Source-Drain-Kurzschluss, wodurch der Leistungstransistor 106 außerstande gesetzt wird, über seinen Gate-Anschluss gesteuert zu werden, was zu einer ohmschen Heizung und einer lokalisierten heißen Stelle führt, die zu einer thermischen Entzündung des Gehäuses, der PCB oder des Systems, in dem die PCB und das Gehäuse angeordnet sind, führen können.
Weil Wärme innerhalb lokalisierter heißer Stellen innerhalb des Leistungstransistors 106 erzeugt wird, kann eine thermische Entzündung des Leistungstransistors 106 zu Niederstromfehlerbedingungen führen. Mit anderen Worten können sich hohe Temperaturen aus Strömen ergeben, die kleiner als der Auslösepunkt der Sicherung 102 sind. Falls der Leistungstransistor 106 in einem niederohmigen Zustand ausfällt, kann eine erhebliche elektrische Überlastung die Vorrichtung entzünden.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine thermische Entzündung eines Komponentengehäuses durch die Verwendung eines Ausfallöffnungsmechanismus (oder eines lösbaren Kontakts) vermieden. Gemäß einer Ausführungsform weist das Komponentengehäuse einen lösbaren Kontaktmechanismus auf, der als ein Temperaturausfallsicherheitsmechanismus wirkt. Beispielsweise wird der Ausfallöffnungsmechanismus (oder der lösbare Kontakt) durch ein Verbindungsmaterial in der Art eines Lötmaterials in einem gespannten Zustand gehalten. Gemäß einer Ausführungsform wird die Schaltung durch Lösen des lösbaren Kontakts (beispielsweise Entspannung, Feder) geöffnet, nachdem sich das Verbindungsmaterial infolge eines abnormen Temperaturanstiegs wegen eines Komponentenfehlers aufgeweicht hat oder geschmolzen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der lösbare Kontakt elektrisch mit einem Stift des Komponentengehäuses und/oder mit einer Kontaktstelle eines Komponententrägers in der Art einer gedruckten Leiterplatte verbunden. Alternativ ist der lösbare Kontakt elektrisch mit einem Stift und mindestens einer Zuleitung (engl. lead) des Komponentengehäuses verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der lösbare Kontakt oberhalb einer vorgegebenen Temperatur vom Stift, von der Zuleitung und/oder von der Kontaktstelle gelöst. Gemäß einer Ausführungsform wird ein offener Stromkreis gebildet, wenn die Komponente eine Temperatur von mehr als etwa 260°C, mehr als etwa 280°C oder mehr als etwa 300°C erreicht. Alternativ wird die Schaltung geöffnet, wenn die Komponente eine Temperatur zwischen etwa 260°C und etwa 300°C erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein offener Stromkreis gebildet, wenn die Komponente eine Temperatur zwischen etwa 180°C und etwa 240°C erreicht. Alternativ wird die Schaltung geöffnet, wenn die Komponente eine Temperatur zwischen etwa 200°C und etwa 240°C erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist der lösbare Kontakt mit einem Lötmaterial an den Stift, die Zuleitung und/oder die Kontaktstelle gelötet. Gemäß einer Ausführungsform wird das Lötmaterial bei einer vorgegebenen Temperatur geschmolzen oder flüssig, wodurch der lösbare Kontakt gelöst wird. Die vorgegebene Temperatur kann eine höhere Temperatur als die Temperatur des Lötmaterials sein, das zum Löten des Komponentengehäuses an einen Träger verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der lösbare Kontakt auf einer ersten Seite des Gehäuses mechanisch verbunden oder angeschlossen (und nicht elektrisch verbunden) und auf einer zweiten Seite des Gehäuses elektrisch mit dem Stift und/oder der Zuleitung verbunden. Der lösbare Kontakt kann über eine obere Fläche des Gehäuses oder entlang Seitenflächen des Gehäuses geleitet werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Kurzschlussbedingung durch physikalisches Trennen der elektrischen Verbindung zwischen einem Stift und einer Zuleitung und/oder einer Kontaktstelle und einer Zuleitung beendet. Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht wird, wird das Komponentengehäuse (beispielsweise ein oberflächenmontiertes IC-Gehäuse), das auf dem Komponententräger in der Art einer gedruckten Leiterplatte angeordnet und elektrisch damit verbunden ist, beispielsweise durch Auftrennen oder Öffnen eines elektrischen Wegs zwischen dem IC-Gehäuse und der gedruckten Leiterplatte oberhalb einer bestimmten Temperatur elektrisch von der gedruckten Leiterplatte getrennt.
1b zeigt ein System 120 mit einer Ausführungsform einer mit einem Gehäuse versehenen (oder gehäusten) Komponente 120. Hier ist die mit einem Gehäuse versehene Komponente 120 beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatte angeordnet. 1b zeigt die Orte, an denen die mit einem Gehäuse versehene Komponente 120 von der gedruckten Leiterplatte 130 getrennt werden kann. Insbesondere kann die mit einem Gehäuse versehene Komponente 120 bei 131, 132 und/oder 134 von der gedruckten Leiterplatte 130 abgetrennt werden.
Die 2a - 2f zeigen eine erste Ausführungsform eines Gehäuses 200. Die 2a - 2c zeigen das Komponentengehäuse 200 mit einem lösbaren Kontakt 240 in einer geschlossenen Position, und die 2d - 2f zeigen das Komponentengehäuse 200 mit dem lösbaren Kontakt 240 in einer offenen Position.
Das Komponentengehäuse 200 umfasst mindestens eine Komponente in der Art eines Chips (oder Einzelchips, engl. die) innerhalb des Komponentengehäuses 200 (nicht dargestellt) . Die Komponente kann eine diskrete Vorrichtung in der Art einer einzelnen Halbleitervorrichtung oder eine integrierte Schaltung (IC) sein. Beispielsweise kann die Komponente ein MOSFET, eine Leistungshalbleitervorrichtung in der Art eines Bipolartransistors, eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) oder eines Leistungs-MOSFETs, ein Thyristor oder eine Diode sein. Alternativ ist die Komponente eine passive Vorrichtung in der Art eines Widerstands, eines Kondensators, einer MEMS-Vorrichtung, einer optoelektronischen Komponente oder einer Vorrichtung mit einer anderen Funktionalität. Die Komponente kann ein System auf einem Chip (SoC) sein.
Die Komponente ist auf einem Komponententräger in der Art eines Leadframe oder eines Substrats angeordnet. Die Komponente kann durch eine Einzelchipbefestigung am Komponententräger befestigt sein. Die Einzelchipbefestigung kann leitend oder nicht leitend sein. Die Einzelchipbefestigung kann eine leitende thermische Einzelchipbefestigung sein, die ein Weichlot mit Bleizusammensetzungen oder bleifreien Zusammensetzungen umfasst, oder eine (leitende oder isolierende) Epoxidharz-Einzelchipbefestigungspaste sein. Alternativ wird die Komponente durch Diffusionslöten am Chipträger befestigt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Komponente ein Leistungs-MOSFET-Transistor mit einem Source-Kontakt auf der oberen Fläche und einem Drain-Kontakt auf der unteren Fläche. Der Drain-Kontakt ist direkt mit dem Leadframe verbunden, und der Source-Kontakt ist durch einen Drahtbond mit Zuleitungen verbunden. Alternativ ist der Source-Kontakt direkt mit dem Leadframe verbunden und ist der Drain-Kontakt durch einen Drahtbond mit den Zuleitungen verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Komponentengehäuse 200 zwei Komponenten. Beispielsweise umfasst das Komponentengehäuse 200 einen Leistungshalbleiterchip und einen Steuerchip, wobei der Steuerchip den Leistungshalbleiterchip steuert. Der Steuerchip kann auf dem Leistungshalbleiterchip angeordnet sein.
Das Komponentengehäuse 200 umfasst eine Verkapselung 220. Die Verkapselung 220 kann eine Vergussmasse (engl. molding compound), ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Die Verkapselung 220 kann den Komponententräger teilweise einkapseln und die Komponente vollständig einkapseln. Die Verkapselung 220 kann die Drähte und/oder die leitenden Klemmen vollständig oder teilweise einkapseln.
Die Verkapselung 220 kann thermisch aushärtende Materialien in der Art einer Epoxidharz-, Polyimid-, Polyurethan- oder Polyacrylatverbindung umfassen. Alternativ kann die Verkapselung 220 thermoplastische Materialien, wie Polysulfone, Polyphenylensulfide oder Polyetherimide, umfassen. Gemäß einer Ausführungsform kann das Verkapselungsmaterial ein Laminat in der Art eines Prepregs sein.
Das Komponentengehäuse 200 umfasst Seitenflächen 201 - 204. Das Komponentengehäuse umfasst ferner eine obere Fläche 205, Zuleitungen 250 - 270, einen I/O-Kontakt 208 und einen Stift 230. Die Zuleitungen 250 - 270 und der Stift 230 sind auf der ersten Seitenfläche 201 des Gehäuses 200 angeordnet. Die Zuleitungen 250 - 270 und der Stift 230 stehen aus der Verkapselung 220 heraus. Der Stift 230, die Zuleitungen 250 - 270 und der I/O-Kontakt 208 können ein Metall, wie z.B. Kupfer, umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Leistungshalbleiterchip an seiner ersten Source-/Drain-Elektrode mit dem I/O-Kontakt 208 verbunden und an seiner zweiten Source-/Drain-Elektrode mit dem Stift 230 verbunden. Der Steuerchip ist mit den Zuleitungen 250 - 270 und mit dem Gate-Kontakt des Leistungshalbleiterchips verbunden.
Das Komponentengehäuse 200 umfasst ferner einen lösbaren Kontakt 240. Der lösbare Kontakt 240 umfasst einen ersten Abschnitt 242, der auf einer ersten Seitenfläche 201 des Komponentengehäuses 200 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 244, der auf einer dritten Seitenfläche 203 des Komponentengehäuses 200 angeordnet ist. Der lösbare Kontakt 240 kann über der oberen Fläche 205 des Komponentengehäuses 200 angeordnet, eingerichtet oder geführt sein. Der lösbare Kontakt 240 kann die obere Fläche 205 des Komponentengehäuses 200 überbrücken. Der lösbare Kontakt 240 kann Zuleitungen 245 - 247 umfassen. Der erste Abschnitt 242 ist elektrisch und mechanisch durch ein Verbindungsmaterial mit dem Stift 230 verbunden. Die Zuleitungen 245 - 247 und 250 - 270 sind dafür ausgelegt, mit einem Träger in der Art einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
Der lösbare Kontakt 240 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen vom Stift 230 gelöst, geöffnet oder getrennt zu werden. Der lösbare Kontakt 240 kann ein vorgespannter Streifen, ein vorgespanntes Metall, ein komprimierter Metallstreifen oder eine Metallfeder sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 240 ein gebogenes Material sein. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 240 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination aus einem Metall und einem Kunststoff umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der lösbare Kontakt 240 eine Kupferfeder. Wenn sie gelöst werden, können die Zuleitungen 245 - 247 des lösbaren Kontakts 240 aufklappen und von der Verkapselung 220 weg klappen.
Der lösbare Kontakt 240 ist durch ein Verbindungsmaterial mit dem Stift 230 verbunden. Gemäß einer Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial dafür ausgelegt, den lösbaren Kontakt 240 oberhalb einer vorgegebenen Temperatur vom Stift 230 zu lösen. Gemäß einer Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial ein Lötmaterial. Alternativ ist das Verbindungsmaterial ein anderes wärmeempfindliches Material, das den lösbaren Kontakt 240 bei einer vorgegebenen Temperatur lösen kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Lötmaterial bei einer Temperatur geschmolzen, die höher als die Temperatur für das Lötmaterial ist, das für das Löten des mit einem Gehäuse versehenen Chips an einen Träger verwendet wird. Gemäß einer Ausführungsform wird das Verbindungsmaterial bei einer Temperatur von etwa mehr als 260°C oder einer Temperatur von etwa mehr als 280°C geschmolzen und löst den lösbaren Kontakt 240 vom Stift 230. Alternativ wird das Verbindungsmaterial zwischen einer Temperatur von etwa 260°C und etwa 280°C oder zwischen einer Temperatur von etwa 260°C und etwa 300°C geschmolzen oder flüssig. Überdies wird der lösbare Kontakt 240 zwischen einer Temperatur von etwa 280°C und etwa 300°C gelöst.
Das Verbindungsmaterial kann eine Kupfer-(Cu)/Zinn-(Sn)-Legierung umfassen. Alternativ umfasst das Verbindungsmaterial andere Legierungen, wie Gold (Au)/Zinn oder Silber (Ag)/Zinn.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Lötmaterial bei einer Temperatur geschmolzen, die unterhalb der Temperatur für das Lötmaterial liegt, das für das Löten des mit einem Gehäuse versehenen Chips an einen Träger verwendet wird. Falls das Komponentengehäuse 200 beispielsweise in einer Nach-Platinen-Montage (engl. post-board assembly) montiert wird, wird das Verbindungsmaterial bei einer Temperatur zwischen etwa 180°C und etwa 200°C geschmolzen und löst den lösbaren Kontakt 240 vom Stift 230. Alternativ wird das Verbindungsmaterial zwischen einer Temperatur von etwa 200°C und etwa 240°C geschmolzen oder flüssig.
Das Verbindungsmaterial kann eine Kupfer-(Cu)/Zinn-(Sn)-Legierung umfassen. Alternativ umfasst das Verbindungsmaterial andere Legierungen, wie Gold (Au)/Zinn oder Silber (Ag)/Zinn. Das Verbindungsmaterial zum Lösen des lösbaren Kontakts 240 unterhalb von 240°C ist vom Verbindungsmaterial zum Lösen des lösbaren Kontakts 240 oberhalb von 260°C verschieden.
Das Komponentengehäuse 200 mit dem lösbaren Kontakt 240 wird auf einem Träger, wie z.B. einer gedruckten Leiterplatte (PCB) angeordnet. Unter einer Hochtemperaturkurzschlussbedingung erwärmt die Komponente das Komponentengehäuse 200 und aktiviert das thermisch lösbare Verbindungsmaterial. Wenn dies geschieht, löst das thermisch lösbare Verbindungsmaterial den lösbaren Kontakt 240, wie in 2b dargestellt ist. Beispielsweise liegt die Temperatur, bei welcher der lösbare Kontakt (beispielsweise die Zuleitungen 245 - 247) vom Träger (beispielsweise der Platine) getrennt oder entkoppelt wird, oberhalb des Schmelzpunkts des lösbaren Verbindungsmaterials (beispielsweise 260°C). Es sei bemerkt, dass gemäß alternativer Ausführungsformen der lösbare Kontakt 240 dafür ausgelegt ist, bei Temperaturen gelöst zu werden, die kleiner als 260°C sind, und entsprechend der bestimmten Ausführungsform und der Spezifikation variieren können.
Die 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform eines Komponentengehäuses 300. 3a zeigt das Komponentengehäuse 300 mit einem geschlossenen lösbaren Kontakt 340, und 3b zeigt das Komponentengehäuse 300 mit dem offenen lösbaren Kontakt 340. Die Elemente des Komponentengehäuses 300 gleichen oder ähneln den Elementen des Komponentengehäuses 200 mit Ausnahme von jenen, die nachstehend beschrieben werden.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Komponentengehäuse 300 Zuleitungen 350 - 370 und einen lösbaren Kontakt 340 mit einer einzigen Zuleitung 345. Das Komponentengehäuse 300 kann einen Stift 330 oder eine Mehrzahl von Stiften in der Art zweier Stifte 330, 335 aufweisen, an denen der lösbare Kontakt 340 mit der einzelnen Zuleitung 345 in der geschlossenen Position angeordnet ist. Die Ausführungsform des Gehäuses 300 kann eine beliebige andere Kombination von Stiften 330/335 gegenüber Zuleitungen 345, 350 - 370 umfassen. Beispielsweise kann das Komponentengehäuse 300 zwei Zuleitungen 350 und 370 und einen lösbaren Kontakt 340 mit einer Zuleitung 345 umfassen.
Die 4a - 4f zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses 400. Die 4a - 4c zeigen das Gehäuse 400 mit einem lösbaren Kontakt in einer geschlossenen Position, und die 4d - 4f zeigen das Gehäuse 400 mit dem lösbaren Kontakt in einer offenen Position.
Das Gehäuse 400 umfasst eine Verkapselung 420. Die Verkapselung 420 kann eine Vergussmasse (engl. molding compound), ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Die Verkapselung 420 kann den Chipträger und den darauf angeordneten Chip einkapseln. Die Verkapselung 420 kann die Drähte und/oder die leitenden Klemmen einkapseln. Die Verkapselung 420 kann die gleichen Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 erörtert wurden.
Das Gehäuse 400 umfasst Seitenflächen 401 - 404. Das Gehäuse umfasst ferner eine obere Fläche 405, Zuleitungen 450 - 490, einen I/O-Kontakt 408 und einen Stift 430. Die Zuleitungen 450 - 490 und der Stift 430 sind auf der ersten Seitenfläche 401 des Gehäuses 400 angeordnet. Die Zuleitungen 450 - 490 und der Stift 430 stehen aus der Verkapselung 420 vor. Der Stift 430, die Zuleitungen 450 - 490 und der I/O-Kontakt 408 können ein Metall, wie z.B. Kupfer, umfassen.
Das Gehäuse 400 umfasst ferner einen lösbaren Kontakt 440. Der lösbare Kontakt 440 umfasst einen ersten Abschnitt 442, der auf einer ersten Seitenfläche 401 des Gehäuses 400 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 444, der auf einer zweiten Seitenfläche 402 des Gehäuses 400 angeordnet ist. Der lösbare Kontakt 440 kann über der oberen Fläche 405 des Gehäuses 400 angeordnet, eingerichtet oder geführt sein. Der lösbare Kontakt 440 kann die obere Fläche 405 des Gehäuses 400 überbrücken. Der lösbare Kontakt 440 stellt eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Stift 430 und den Zuleitungen 480, 490 bereit. Gemäß dieser Ausführungsform kann der lösbare Kontakt 440 keine Zuleitungen umfassen, sondern überbrückt vielmehr die Zuleitungen 480, 490 und den Stift 430. Der zweite Abschnitt 444 des lösbaren Kontakts 440 ist durch ein Verbindungsmaterial oder eine Brücke mit den Zuleitungen 480, 490 und dem Stift 430 verbunden. Die Zuleitungen 450 - 490 sind dafür ausgelegt, mit einem Träger in der Art einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
Der lösbare Kontakt 440 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen vom Stift 430 gelöst, geöffnet oder getrennt zu werden. Der lösbare Kontakt 440 kann ein vorgespannter Streifen, ein vorgespanntes Metall, ein komprimierter Metallstreifen oder eine Metallfeder sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 440 ein gebogenes Material sein. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 440 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination aus einem Metall und einem Kunststoff umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der lösbare Kontakt 440 eine Kupferfeder. Bei einem anderen Beispiel besteht der lösbare Kontakt 440 mit Ausnahme des Bereichs oder der Brücke, der oder die die Zuleitungen 480, 490 und den Stift 430, der aus Metall besteht, verbindet, aus Kunststoff. Wenn sie gelöst wird, kann die Brücke des lösbaren Kontakts 440 aufklappen oder von der Verkapselung 420 weg klappen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Brücke oder das Verbindungsmaterial dafür ausgelegt, den lösbaren Kontakt 440 oberhalb einer vorgegebenen Temperatur vom Stift 430 und den Zuleitungen 480 und 490 zu lösen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial ein Lötmaterial. Das Lötmaterial kann bei der vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der lösbare Kontakt 440 gelöst wird. Die Verbindungsmaterialien und die vorgegebenen Temperaturen können die gleichen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.
Die 5a - 5c zeigen ein Zuleitungslayout oder eine Zuleitungsanordnung 500 eines Gehäuses. Das Zuleitungslayout 500 kann ein Layout für die Ausführungsform des Gehäuses 400 sein. Das Zuleitungslayout umfasst erste bis fünfte Zuleitungen 550 - 590 und einen Stift 530. Die Zuleitungen 550 - 590 können mit einem Träger, wie z.B. einer gedruckten Leiterplatte (PCB) verbunden sein. Der Stift 530 ist mit einer Stiftverlängerung 522 verbunden, der Stift 530 (über einen Zwischenraum 533) und die Stiftverlängerung 522 sind jedoch nicht mit der Zuleitung 590 verbunden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Stiftverlängerung 522 (beispielsweise über einen Drahtbond) mit der Source-Elektrode eines ersten Transistors (beispielsweise eines Leistungstransistors) verbunden. Alternativ ist die Stiftverlängerung 522 mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden. Stifte 550 - 570 können mit einem zweiten Transistor (beispielsweise einem Steuertransistor) verbunden sein. Der zweite Transistor kann den ersten Transistor steuern.
5c zeigt einen Stromfluss von der Stiftverlängerung 522 zu den Zuleitungen 580, 590, wenn der Zwischenraum 533 durch einen lösbaren Kontakt überbrückt ist. Falls der lösbare Kontakt geschlossen ist, kann ein Strom vom Leistungshalbleiterchip durch den lösbaren Kontakt und die Zuleitungen 580, 590 zum Träger fließen. Falls der lösbare Kontakt geöffnet ist, ist der Stromfluss unterbrochen.
Die 6a - 6f zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses 600. Die 6a - 6c zeigen das Gehäuse 600 mit einem lösbaren Kontakt in einer geschlossenen Position, und die 6d - 6f zeigen das Gehäuse 600 mit dem lösbaren Kontakt in einer offenen Position.
Das Gehäuse 600 umfasst eine Verkapselung 620. Die Verkapselung 620 kann eine Vergussmasse, ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Die Verkapselung 620 kann den Chipträger und den darauf angeordneten Chip einkapseln. Die Verkapselung 620 kann die Drähte und/oder die leitenden Klemmen (oder Clips) einkapseln. Die Verkapselung 620 kann die gleichen Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 erörtert wurden.
Das Gehäuse 600 umfasst Seitenflächen 601 - 604. Das Gehäuse umfasst ferner eine obere Fläche 605, Zuleitungen 650 - 690, einen I/O-Kontakt 608 und einen Stift 630. Die Zuleitungen 650 - 690 und der Stift 630 sind auf der ersten Seitenfläche 601 des Gehäuses 600 angeordnet. Die Zuleitungen 650 - 690 und der Stift 630 stehen aus der Verkapselung 620 vor. Der Stift 630, die Zuleitungen 650 - 690 und der I/O-Kontakt 608 können ein Metall, wie z.B. Kupfer, umfassen.
Das Gehäuse 600 umfasst ferner einen lösbaren Kontakt 640. Der lösbare Kontakt 640 umfasst einen ersten Abschnitt 642, der auf einer ersten Seitenfläche 601 des Gehäuses 600 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 644, der auf einer zweiten Seitenfläche 602 des Gehäuses 600 angeordnet ist. Der zweite Abschnitt 644 ist über ein Verbindungsstück, ein Gelenk oder einen Drehpunkt 647 an der Seitenfläche 602 befestigt. Das Verbindungsstück, das Gelenk oder der Drehpunkt 647 kann ein Verkapselungsmaterial, ein Kunststoffmaterial (vom Verkapselungsmaterial verschieden), ein Metall oder eine Kombination davon umfassen. Das Verbindungsstück, das Gelenk oder der Drehpunkt kann den lösbaren Kontakt 640 an die Seitenfläche 602 anklemmen.
Der lösbare Kontakt 640 kann entlang oder über den Seitenflächen 601, 602 des Gehäuses 600 angeordnet, eingerichtet oder geführt sein. Der lösbare Kontakt 640 kann seitlich des Gehäuses 600 angeordnet sein. Der lösbare Kontakt 640 stellt eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Stift 630 und den Zuleitungen 680, 690 bereit. Der lösbare Kontakt 640 kann keine Zuleitungen umfassen. Der erste Abschnitt 642 des lösbaren Kontakts 640 ist durch ein Verbindungsmaterial mit den Zuleitungen 680, 690 und dem Stift 630 verbunden oder bildet eine Brücke über diese. Die Zuleitungen 650 - 690 sind dafür ausgelegt, mit einem Träger in der Art einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
Der lösbare Kontakt 640 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen vom Stift 630 gelöst, geöffnet oder getrennt zu werden. Der lösbare Kontakt 640 kann ein vorgespannter Streifen, ein vorgespanntes Metall, ein komprimierter Metallstreifen oder eine Metallfeder sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 640 ein gebogenes Material sein. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 640 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination aus einem Metall und einem Kunststoff umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der lösbare Kontakt 640 eine Kupferfeder. Bei einem anderen Beispiel besteht der lösbare Kontakt 640 mit Ausnahme der Brücke, welche die Zuleitungen 680, 690 und den Stift 630, der Metall umfasst, verbindet, aus Kunststoff. Wenn sie gelöst wird, kann die Brücke des lösbaren Kontakts 640 seitlich umklappen oder von der Verkapselung 620 fort klappen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Brücke oder das Verbindungsmaterial dafür ausgelegt, den lösbaren Kontakt 640 oberhalb einer vorgegebenen Temperatur vom Stift 630 und den Zuleitungen 680 und 690 zu lösen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial ein Lötmaterial. Das Lötmaterial kann bei der vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der lösbare Kontakt 640 gelöst wird. Die Lötmaterialien und die vorgegebene Temperatur können die gleichen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.
Die 7a - 7d zeigen eine Ausführungsform eines Gehäuses 700. Die 7a und 7b zeigen das Gehäuse 700 mit einem geschlossenen lösbaren Kontakt 740, und die 7c und 7d zeigen das Gehäuse 700 mit einem offenen lösbaren Kontakt 740.
Die Elemente des Gehäuses 700 gleichen oder ähneln den Elementen des Gehäuses 600, abgesehen von jenen, die nachstehend beschrieben werden.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Gehäuse 700 eine Zuleitung 780 und einen Stift 730, die durch den lösbaren Kontakt 740 elektrisch und mechanisch verbunden sind. Das Gehäuse 700 kann einen Stift 730 oder eine Mehrzahl von Stiften in der Art von Stiften 730 umfassen, die durch den lösbaren Kontakt 740 mit der einzelnen Zuleitung 780 verbunden sind oder diese überbrücken. Die Ausführungsform des Gehäuses 700 kann eine andere Kombination von Stiften 730 und Zuleitungen 750 - 770 umfassen. Beispielsweise kann das Gehäuse 700 nur zwei Zuleitungen 750, 760 umfassen.
Die 8a - 8c zeigen eine Ausführungsform eines Gehäuses 800 mit einem lösbaren Kontakt 840 in einer offenen Position.
Das Gehäuse 800 umfasst einen Chip, einen Chipträger und Drähte und/oder leitende Klemmen (oder Clips) . Das Gehäuse 800 umfasst ferner eine Verkapselung 820, welche den Chip, den Chipträger und/oder die Drähte/die leitenden Klemmen einkapselt. Die Verkapselung 820 kann eine Vergussmasse, ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Das Gehäuse 800 kann die gleichen Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 erörtert wurden.
Das Gehäuse 800 umfasst Seitenflächen 801 - 804. Das Gehäuse umfasst ferner eine obere Fläche 805, Zuleitungen 850 - 890, einen I/O-Kontakt 808 und einen Stift 830. Die Zuleitungen 850 - 890 und der Stift 830 sind auf der ersten Seitenfläche 801 des Gehäuses 800 angeordnet und stehen aus der Verkapselung 820 vor.
Der Stift 830, die Zuleitungen 850 - 890 und der I/O-Kontakt 808 können ein Metall, wie z.B. Kupfer, umfassen.
Das Gehäuse 800 umfasst ferner einen lösbaren Kontakt 840. Der lösbare Kontakt 840 ist in eine Rille oder Aussparung 821 in der zweiten Seitenfläche 802 und der vierten Seitenfläche 804 geklemmt. Der lösbare Kontakt 840 ist auf einem zentralen Abschnitt der oberen Fläche 805 angeordnet, eingerichtet oder liegt über diesem. Der lösbare Kontakt 840 kann einen überspannenden Abschnitt 841 umfassen, der direkt auf der oberen Fläche 805 angeordnet ist. Ein erster Abschnitt 842 des lösbaren Kontakts 840 überbrückt oder verbindet die Zuleitungen 880, 890 und den Stift 830. Der lösbare Kontakt 840 kann keine Zuleitungen umfassen. Die Zuleitungen 850 - 890 sind dafür ausgelegt, mit einem Gehäuseträger in der Art einer gedruckten Leiterplatte (nicht dargestellt) verbunden zu werden.
Der lösbare Kontakt 840 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen vom Stift 830 und von den Zuleitungen 880, 890 gelöst, geöffnet oder davon getrennt zu werden. Der lösbare Kontakt 840 kann ein vorgespannter Streifen, ein vorgespanntes Metall, ein komprimierter Metallstreifen oder eine Metallfeder sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 840 ein gebogenes Material sein. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 840 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination aus einem Metall und einem Kunststoff umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der lösbare Kontakt 840 eine Kupferfeder. Bei einem anderen Beispiel besteht der lösbare Kontakt 840 mit Ausnahme der Brücke 842, welche die Zuleitungen 880, 890 und den Stift 830, der Metall umfasst, verbindet, aus Kunststoff. Wenn sie gelöst wird, kann die Brücke 842 des lösbaren Kontakts 840 aufklappen oder von der Verkapselung 820 fort klappen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verbindungsmaterial, das die Brücke 842, den Stift 830 und die Zuleitungen 880 und 890 verbindet, dafür ausgelegt, oberhalb einer vorgegebenen Temperatur gelöst zu werden. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial ein Lötmaterial. Das Lötmaterial kann bei der vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der lösbare Kontakt 840 gelöst wird. Das Verbindungsmaterial und die vorgegebene Temperatur können die gleichen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.
Die 8d - 8f zeigen eine weitere Ausführungsform des Gehäuses 800. Die Elemente des Gehäuses 800 in den 8d - 8f gleichen oder ähneln den Elementen des Gehäuses 800 in den 8a - 8c mit Ausnahme der nachstehend erörterten Elemente.
Das Gehäuse 800 aus den 8d - 8f umfasst ferner einen Schubmechanismus 847 zwischen dem überspannenden Abschnitt 841 des lösbaren Kontakts 840 und dem beweglichen Abschnitt 843 des lösbaren Kontakts 840.
Der lösbare Kontakt 840 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen vom Stift 830 und von den Zuleitungen 880, 890 gelöst, geöffnet oder getrennt zu werden. Der lösbare Kontakt 840 kann aus einem gebogenen Material bestehen. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 840 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination eines Metalls und eines Kunststoffs umfassen. Der lösbare Kontakt 840 selbst kann vorgespannt oder vorkomprimiert sein, oder dies kann nicht der Fall sein. Gemäß einer Ausführungsform kann der lösbare Kontakt 840 durch den Schubmechanismus 847 in der Art einer Feder aufgeklappt oder von der Verkapselung 820 fort bewegt werden. Alternativ kann der lösbare Kontakt 840 durch den Schubmechanismus 847 und die Kompression oder die Spannung des lösbaren Kontakts 840 selbst aufgeklappt oder von der Verkapselung 820 fort bewegt werden. Der Schubmechanismus 847 kann ein vorgespanntes Metall oder eine Metallfeder in der Art einer Kupfermetallfeder sein.
Die 9a - 9c zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses 900, das auf einem Gehäuseträger 910 angeordnet ist. Die 9a - 9c zeigen das Gehäuse 900 mit dem auf einem Gehäuseträger 910 angeordneten lösbaren Kontakt 925 in einer geschlossenen Position.
Das Gehäuse 900 umfasst einen Chip, einen Chipträger und Drähte und/oder leitende Klemmen. Das Gehäuse umfasst ferner eine Verkapselung 920, welche den Chip, den Chipträger und/oder die Drähte/die leitenden Klemmen einkapselt. Die Verkapselung 920 kann eine Vergussmasse, ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Das Gehäuse 900 kann die gleichen Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 erörtert wurden.
Das Gehäuse 900 umfasst Seitenflächen 901 - 904. Das Gehäuse 900 umfasst ferner eine obere Fläche 905, einen I/O-Kontakt 923 und Zuleitungen 930 - 980. Die Zuleitungen 930 - 980 sind auf der ersten Seitenfläche 901 des Gehäuses 900 angeordnet und stehen aus der Verkapselung 920 heraus. Die Zuleitungen 930 - 980 und der I/O-Kontakt 923 können ein Metall, wie Kupfer, umfassen.
Das Gehäuse 900 umfasst ferner einen lösbaren Kontakt 925. Der lösbare Kontakt 925 kann in eine Rille oder Aussparung 921 in der zweiten Seitenfläche 902 und der vierten Seitenfläche 904 geklemmt sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 925 auf andere Weise an zwei Seitenflächen befestigt sein. Der lösbare Kontakt 925 ist auf einem zentralen Abschnitt der oberen Fläche 905 angeordnet, eingerichtet oder liegt über diesem. Ein überspannender Abschnitt 941 des lösbaren Kontakts 925 kann direkt auf der oberen Fläche 905 angeordnet sein. Der lösbare Kontakt 925 kann keine Zuleitungen umfassen. Ein erster Abschnitt 924 des lösbaren Kontakts 925 und die Zuleitungen 930 - 980 sind dafür ausgelegt, mit dem Gehäuseträger 910 (beispielsweise der gedruckten Leiterplatte) verbunden zu werden.
Gemäß der Ausführungsform aus den 9a - 9c ist das Gehäuse 900 auf dem Gehäuseträger 910 angeordnet, so dass die Zuleitungen 930 - 980 auf den Zuleitungskontaktstellen 913 - 918 des Gehäuseträgers 910 angeordnet und damit verbunden sind und der lösbare Kontakt 925 auf der Kontaktstelle 912 angeordnet und damit verbunden ist.
Der lösbare Kontakt 925 wird unter bestimmten thermischen Bedingungen von der Kontaktstelle 912 gelöst, geöffnet oder getrennt. Der lösbare Kontakt 925 kann ein vorgespannter Streifen, ein vorgespanntes Metall, ein komprimierter Metallstreifen oder eine Metallfeder sein. Alternativ kann der lösbare Kontakt 925 ein gebogenes Material sein. Beispielsweise kann der lösbare Kontakt 925 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination aus einem Metall und einem Kunststoff umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der lösbare Kontakt 925 eine Kupferfeder. Alternativ besteht der lösbare Kontakt 925 mit Ausnahme eines Brückenabschnitts 922, der die Kontaktstelle 912 mit einem I/O-Kontakt 923 überbrückt, aus Kunststoff. Der I/O-Kontakt 923 kann neben der Kontaktstelle 912, jedoch in einem Abstand von dieser, angeordnet sein. Der lösbare Kontakt 925 kann die Kontaktstelle 912 des Gehäuseträgers 910 mit dem I/O-Kontakt 923 verbinden, so dass, falls ein Strom angelegt wird, der Strom von der Kontaktstelle 912 durch den lösbaren Kontakt 925 (oder den Brückenabschnitt 922 des lösbaren Kontakts 925) zum I/O-Kontakt 923 fließt. Wenn er gelöst wird, kann der lösbare Kontakt 925 aufklappen oder von der Verkapselung 920 fort klappen, wodurch der I/O-Kontakt 923 und die Kontaktstelle 912 getrennt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der lösbare Kontakt 925 durch ein Lötmaterial mit der Kontaktstelle 912 und/oder dem Kontakt 921 verbunden werden. Das Lötmaterial kann bei einer vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der lösbare Kontakt 925 von der Kontaktstelle 912 und/oder vom Kontakt 921 gelöst wird. Die Lötmaterialien und die vorgegebenen Temperaturen können gleich jenen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse 900 auf einer Wärmesenke 911 im Gehäuseträger 910 angeordnet. Die Kontaktstellen 912, 913 - 918 und die Wärmesenke 911 können ein Metall, wie z.B. Kupfer oder Aluminium, umfassen. Der Gehäuseträger 910 kann eine gedruckte Leiterplatte, ein Substrat, ein Laminat, eine Keramik oder ein Werkstück sein.
Die 9d - 9f zeigen eine weitere Ausführungsform des Gehäuses 900. Die Elemente des Gehäuses 900 in den 9d - 9f gleichen oder ähneln den Elementen des Gehäuses 900 in den 9a - 9c mit Ausnahme der nachstehend erörterten Elemente.
Das Gehäuse 900 aus den 9d - 9f umfasst einen wellenförmigen lösbaren Kontakt 925. Der wellenförmige lösbare Kontakt 925 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen von der Kontaktstelle 912 gelöst, geöffnet oder getrennt zu werden. Der wellenförmige lösbare Kontakt 925 kann aus einem gebogenen Material bestehen. Beispielsweise kann der wellenförmige lösbare Kontakt 925 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination eines Metalls und eines Kunststoffs umfassen. Die Wellenform des wellenförmigen lösbaren Kontakts 925 kann die Kraft zum Bewegen des lösbaren Kontakts von der Verkapselung weg bereitstellen, wenn er gelöst wird. Gemäß einer Ausführungsform kann das Gehäuse 900 ferner einen zusätzlichen Schubmechanismus umfassen, um dabei zu helfen, den wellenförmigen lösbaren Kontakt 925 aufzuklappen oder nach oben zu bewegen, wenn er gelöst wird.
Die 10a - 10d zeigen Ausführungsformen eines Gehäuses 1000, das auf einem Gehäuseträger 1010 angeordnet ist und durch eine Gehäuseabdeckung 1000a bedeckt ist. Die 10a und 10b zeigen eine erste Ausführungsform mit Öffnungen 1010a in der Gehäuseabdeckung 1000a, und die 10c und 10d zeigen eine zweite Ausführungsform mit Rillen 1020a in den Seitenwänden der Gehäuseabdeckung. Die 10a und 10c zeigen das System, bevor die Gehäuseabdeckung 1000a auf dem Gehäuse 1000 angeordnet wurde, und die 10b und 10d zeigen das System, nachdem die Gehäuseabdeckung 1000a auf dem Gehäuse 1000 angeordnet wurde.
Gemäß einer Ausführungsform gleichen oder ähneln das Gehäuse 1000 und der Gehäuseträger 1010 dem Gehäuse 900 und dem Gehäuseträger 910 aus den 9a - 9c oder den 9d - 9f. Das Gehäuse 1000 umfasst Zuleitungen 1030 - 1080, die auf einer ersten Seite 1001 angeordnet sind und mit den Kontaktstellen 1013 - 1018 des Gehäuseträgers verbunden sind. Das Gehäuse 1000 umfasst ferner einen I/O-Kontakt 1023 auf einer dritten Seite 1003 des Gehäuses 1000. Der I/O-Kontakt 1023 kann neben der Kontaktstelle 1012, jedoch in einem Abstand davon angeordnet werden. Der lösbare Kontakt 1025 kann die Kontaktstelle 1012 des Gehäuseträgers 1010 mit dem I/O-Kontakt 1023 verbinden, so dass, falls ein Strom angelegt wird, der Strom von der Kontaktstelle 1012 durch den lösbaren Kontakt 1025 (oder den Brückenabschnitt des lösbaren Kontakts 1025) zum I/O-Kontakt 1023 fließt. Gemäß einer Ausführungsform kann der lösbare Kontakt 1025 durch ein Lötmaterial mit der Kontaktstelle 1012 und/oder dem I/O-Kontakt 1023 verbunden werden. Das Lötmaterial kann bei einer vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der lösbare Kontakt 1025 von der Kontaktstelle 1012 und/oder von dem I/O-Kontakt 1023 gelöst wird. Die Lötmaterialien und die vorgegebenen Temperaturen können gleich jenen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.
Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 1000 Gehäuse umfassen, die zuvor in Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben wurden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der lösbare Kontakt 1025 Klemmen 1024. Die Klemmen 1024 können in den Öffnungen 1010a des Gehäuses 1000a angeordnet werden. Die Klemmen 1024 können durch eine vorstehende Vergussmasse (engl. mold), die in einem oberen Teil der zweiten und der vierten Seitenfläche 1002, 1004 heraussteht, mit dem Gehäuse 1000 verbunden werden. Die vorstehende Vergussmasse kann verhindern, dass der lösbare Kontakt 1025 nach oben rutscht, wenn die Gehäuseabdeckung 1000a über dem lösbaren Kontakt 1025 angeordnet wird. Die Gehäuseabdeckung 1000a kann durch die Klemmen 1024 am Gehäuse 1000 befestigt oder damit verbunden werden. Die Gehäuseabdeckung 1000a kann durch einen Federpresssitz am Gehäuse 1000 (und am Gehäuseträger 1010) befestigt werden. Dies ist in den 10a und 10b dargestellt. Die Gehäuseabdeckung 1000a kann Kunststoff, ein Metall oder eine Kombination aus einem Kunststoff und einem Metall umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Klemmen 1024 in den Rillen 1020a angeordnet werden, die in den Seitenwänden der Gehäuseabdeckung 1000a angeordnet sind. Die Gehäuseabdeckung 1000a kann durch die Klemmen 1024, die in den Rillen 1020a verriegelt werden, am Gehäuse 1000 befestigt oder damit verbunden werden. Die Gehäuseabdeckung 1100 kann durch einen Federpresssitz am Gehäuse 1000 (und am Gehäuseträger 1010) befestigt werden. Dies ist in den 10c und 10d dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Gehäuseabdeckung 1000a auf andere Weise am Gehäuse 1000 und am Gehäuseträger 1010 befestigt. Beispielsweise kann die Gehäuseabdeckung 1000a durch ein Klebematerial oder eine Klemme am Gehäuseträger 1010 befestigt werden.
Die 11a - 11d zeigen ein nicht anspruchsgemäßes Gehäuse 1100. 11a zeigt eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 1100, und 11b zeigt eine Ansicht des Gehäuses 1100 von unten. Überdies zeigt 11c eine Seitenansicht des Gehäuses 1100, wobei sich der Ausfallöffnungsmechanismus in einer geschlossenen Position befindet, und 11d zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 1100, wobei sich der Ausfallöffnungsmechanismus in einer offenen Position befindet.
Das Gehäuse 1100 umfasst eine Verkapselung 1120. Die Verkapselung 1120 kann eine Vergussmasse, ein Laminat oder ein Gehäuse sein. Die Verkapselung 1120 kann den Chipträger und den darauf angeordneten Chip einkapseln. Die Verkapselung 1120 kann die Drähte und/oder die leitenden Klemmen einkapseln. Die Verkapselung 1120 kann die gleichen Materialien umfassen, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 erörtert wurden.
Das Gehäuse 1100 umfasst Seitenflächen 1101 - 1104. Das Gehäuse umfasst ferner eine obere Fläche 1105, eine untere Fläche 1106, einen I/O-Kontakt 1108 und Zuleitungen 1140 - 1190. Gemäß einem Beispiel umfasst der I/O-Kontakt 1108 eine Verlängerung 1109. Der verlängerte I/O-Kontakt 1108/1109 kann einen niederohmigen Widerstand und eine gute Wärmeverteilung bereitstellen. Die Zuleitungen 1140 - 1190 sind auf der ersten Seitenfläche 1101 des Gehäuses 1100 angeordnet. Die Zuleitungen 1140 - 1190 stehen aus Verkapselungsmaterial 1120 heraus.
Das Gehäuse 1100 umfasst ferner einen Ausfallöffnungsmechanismus 1125. Der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 kann in der unteren Fläche 1106 des Gehäuses 1100 angeordnet sein. Der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 kann in einem Loch 1130 angeordnet sein. Gemäß einem Beispiel umfasst das Gehäuse 1100 mehrere Löcher und mehrere Ausfallöffnungsmechanismen 1125. Beispielsweise umfasst das Gehäuse 1100 zwei Löcher 1130 und zwei Ausfallöffnungsmechanismen 1125. Alternativ umfasst das Gehäuse 1100 ein Loch 1130 und zwei Ausfallöffnungsmechanismen 1125.
Der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 ist dafür ausgelegt, unter bestimmten thermischen Bedingungen gelöst oder geöffnet zu werden. Der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 kann ein vorgespanntes Metall, ein komprimiertes Metall oder eine Metallfeder umfassen. Alternativ kann der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 aus einem gebogenen Material bestehen. Beispielsweise kann der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 ein Metall, einen Kunststoff oder eine Kombination eines Metalls und eines Kunststoffs umfassen. Bei einem bestimmten Beispiel ist der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 eine in das Loch 1130 gelötete Kupferfeder.
Gemäß einem Beispiel ist der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 dafür ausgelegt, oberhalb einer vorgegebenen Temperatur gelöst zu werden. Unter normalen Betriebsbedingungen hält ein Haltematerial den Ausfallöffnungsmechanismus im Loch. Falls beim Gehäuse 1100 ein Fehler auftritt, wird der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 geöffnet und werden die Zuleitungen 1140 - 1190 von einem Gehäuseträger 1107, wie z.B. einem Substrat oder einer gedruckten Leiterplatte (11d) getrennt.
Gemäß einem Beispiel kann das Haltematerial ein Lötmaterial umfassen, welches den Ausfallöffnungsmechanismus 1125 in einer komprimierten Position hält. Das Lötmaterial kann bei der vorgegebenen Temperatur geschmolzen werden, wodurch der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 geöffnet wird. Beispielsweise wird der Ausfallöffnungsmechanismus 1125 aus seiner komprimierten Position entspannt. Die Lötmaterialien und die vorgegebenen Temperaturen können die gleichen sein, die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2 beschrieben wurden.

Claims

Halbleitergehäuse, umfassend: einen Chipträger, einen Chip, der auf dem Chipträger angeordnet ist, eine Verkapselung (220), welche den Chip und den Chipträger einkapselt, einen Stift (230), der aus der Verkapselung (220) vorsteht, und eine lösbare Zuleitung (240), die auf der Verkapselung (220) angeordnet ist und mit dem Stift (230) verbunden ist, wobei die lösbare Zuleitung (240) dazu ausgelegt ist, von dem Stift (230) getrennt zu werden, falls eine Temperatur eine vorgegebene Temperatur überschreitet, wobei ein erster Abschnitt (244) der lösbaren Zuleitung (240) auf einer ersten Seite der Verkapselung (220) angeordnet ist, wobei ein zweiter Abschnitt (242) der lösbaren Zuleitung (240) mit dem Stift (230) verbunden ist, und wobei der Stift (230) auf einer zweiten Seite der Verkapselung (220) angeordnet ist.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Zuleitung, die aus der Verkapselung (220) vorsteht, wobei die lösbare Zuleitung (240) ferner mit der Zuleitung verbunden ist und den Stift (230) und die Zuleitung überbrückt.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lösbare Zuleitung (240) eine Kupferfeder umfasst.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Seite der Verkapselung (220) und die zweite Seite der Verkapselung (220) gegenüberliegende Seiten sind.
Halbleitergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Seite der Verkapselung (220) und die zweite Seite der Verkapselung (220) benachbarte Seiten sind.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lösbare Zuleitung (240) über eine obere Fläche der Verkapselung (220) geführt ist.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lösbare Zuleitung (240) entlang Flächen der Verkapselung (220) geführt ist.
System, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte, die einen Kontakt umfasst, und einen gehäusten Chip, der auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist, wobei der gehäuste Chip eine Verkapselung (220) und eine lösbare Zuleitung (240), die auf der Verkapselung (220) angeordnet ist, umfasst, wobei die lösbare Zuleitung (240) mit dem Kontakt verbunden ist, und wobei die lösbare Zuleitung (240) dazu ausgelegt ist, von dem Kontakt getrennt zu werden, falls eine vorgegebene Temperatur überschritten wird, wobei der gehäuste Chip ferner einen Stift (230) umfasst, wobei der Stift (230) über ein Verbindungsmaterial mit der lösbaren Zuleitung (240) verbunden ist, und wobei das Verbindungsmaterial dazu ausgelegt ist, sich aufzulösen oder geschmolzen zu werden, wenn die Temperatur die vorgegebene Temperatur überschreitet.
System nach Anspruch 8, wobei die vorgegebene Temperatur zwischen etwa 260°C und etwa 300°C liegt.
System nach Anspruch 8, wobei die vorgegebene Temperatur zwischen etwa 180°C und etwa 240°C liegt.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das System ferner eine Gehäuseabdeckung umfasst, wobei die Gehäuseabdeckung auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist und den gehäusten Chip einschließt.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der gehäuste Chip einen Leistungshalbleiterchip und einen auf dem Leistungshalbleiterchip angeordneten Steuerchip umfasst.