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Technisches Gebiet
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Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich auf eine elektronische Vorrichtung, insbesondere eine elektronische Vorrichtung, die ein Schaltelement umfasst, und ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Auf dem Gebiet der elektronischen Vorrichtungen (z. B. Leistungsvorrichtungen für die Automobilindustrie) haben parasitäre Kapazitäten insbesondere im Falle von Hochfrequenzvorrichtungen oftmals nachteilige Auswirkungen. Im Falle der Erhöhung von Schaltfrequenzen der elektronischen Vorrichtungen nehmen die Verluste aufgrund der parasitären Kapazität zu.
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Zusammenfassung
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Verschiedene Ausführungsformen stellen eine elektronische Vorrichtung bereit, wobei die elektronische Vorrichtung einen Trägerkörper; eine Mehrzahl von Pins, ein Die, das einen geschalteten Anschluss umfasst; umfasst; wobei der geschaltete Anschluss an einem der Mehrzahl von Pins befestigt und elektrisch damit verbunden ist; und wobei das Die derart konfiguriert ist, dass der geschaltete Anschluss mit einem hohen elektrischen Potenzial elektrisch verbunden ist.
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Darüber hinaus stellen verschiedene Ausführungsformen eine elektronische Vorrichtung bereit, wobei die elektronische Vorrichtung einen Feldeffekttransistor, der einen Drain-Anschluss umfasst; einen Leadframe, der ein Diepad und eine Mehrzahl von Leitungen umfasst; umfasst; wobei der Drain-Anschluss mit mindestens einer der Mehrzahl von Leitungen elektrisch verbunden und daran befestigt ist.
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Des Weiteren stellen verschiedene Ausführungsformen ein Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung bereit, wobei das Verfahren das Bereitstellen eines Trägers, der einen Trägerkörper und eine Mehrzahl von Pins umfasst; Befestigen und elektrisches Verbinden eines Dies, das einen geschalteten Anschluss umfasst, an bzw. mit einem der Mehrzahl von Pins umfasst, wobei das Befestigen derart erfolgt, dass ein hohes elektrisches Potential mit dem geschalteten Anschluss verbindbar ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen allgemein über die verschiedenen Ansichten hinweg auf dieselben Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Stattdessen liegt der Schwerpunkt allgemein darauf, die Grundgedanken der Erfindung zu veranschaulichen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1A und 1B schematisch eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 schematisch ein Detail einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Reduzieren eines Schichtwiderstands in einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele einer elektronischen Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Beschreibung bestimmter Merkmale, die im Kontext eines bestimmten Ausführungsbeispiels beschrieben werden, auch mit anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden kann.
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Die Worte „beispielhaft” und „Beispiel” werden hierin im Sinne von „als ein Beispiel, Fallbeispiel, oder der Veranschaulichung dienend” verwendet. Jede hierin als „beispielhaft” oder „Beispiel” beschriebene Ausführungsform oder Gestaltungsform ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungsformen zu verstehen.
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Verschiedene Ausführungsformen stellen eine elektronische Vorrichtung bereit, die einen Träger (wie zum Beispiel einen Leadframe) umfasst, der einen Trägerkörper (wie zum Beispiel ein Diepad) umfasst, und eine Mehrzahl von Pins (wie Leitungen eines Leadframes) umfasst; und ferner ein Leistungs-Die umfasst, das an einem der Mehrzahl von Pins befestigt ist, wobei der eine oder die mehreren Pins konfiguriert sind, mit einem hohen Potential (im Allgemeinen einem hohen positive Potential und nicht einem Erdpotential) elektrisch verbunden zu werden. Es sei klargestellt, dass in dem Falle, dass der Trägerkörper und/oder die Pins Teil eines Leadframes sind, die Leitungen oder Pins des Leadframes von dem Diepad elektrisch getrennt sein können.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen eine elektronische Anordnung bereit, die eine elektronische Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und eine Befestigungsstruktur umfasst, wobei der Trägerkörper an der Befestigungsstruktur und/oder dem einen der Mehrzahl von Pins mit einer Leistungsquelle verbindbar ist. Genauer umfasst die elektronische Anordnung eine Leistungsquelle, die mit dem einen Pin verbunden ist. Es sei klargestellt, dass der Trägerkörper direkt oder direkt an der Befestigungsstruktur, z. B. einer Platte oder dergleichen befestigt sein kann. Darüber hinaus sei klargestellt, dass der Trägerkörper die Befestigungsstruktur direkt kontaktieren kann oder von einer Einkapselung abgedeckt sein kann.
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Der Ausdruck „hohes elektrisches Potential” oder „hohes Potential” kann insbesondere das Potential bezeichnen, das ein anderes als die Masse ist, und zwar unabhängig davon, ob es (im Allgemeinen) ein positives hohes Potential, z. B. zwischen 100 V und 800 V, z. B. etwa 400 V oder manchmal ein negatives hohes Potential, z. B. zwischen –100 V und –800 V, z. B. etwa –400 V ist. Das heißt, eine Konfiguration, um mit einem „hohen Potential” verbunden zu werden, kann insbesondere ein Element oder einen Anschluss bezeichnen, das bzw. der konfiguriert ist und vorgesehen ist, mit einem elektrischen Potential verbunden zu werden, das einen hohen absoluten Wert aufweist und somit ein anderes als das Masse- oder Erdpotential ist.
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Insbesondere können der Trägerkörper und die Mehrzahl von Pins durch einen Leadframe ausgebildet sein, der ein Diepad (Trägerkörper) und eine Mehrzahl von Pins umfasst, die die Leitungen des Leadframes bilden. Genauer kann das Die ein Leistungs-Die oder ein Chip, z. B. ein (Leistungs-)Transistor oder eine Diode wie eine CooIMOS, IGBT, SiC-MOSFET oder -Diode sein. Im Falle eines Feldeffekttransistors kann der geschaltete Anschluss, der an dem Pin befestigt ist, der Drain-Anschluss des Transistors sein. Insbesondere kann der eine der Mehrzahl von Pins als ein Drain-Pin oder Drain-Kontakt ausgebildet oder konfiguriert sein.
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Insbesondere kann das Die direkt auf dem Pin, z. B. einer Leitung eines Leadframes oder dergleichen befestigt oder montiert sein.
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Durch Befestigen des Dies an einem Pin über oder durch einen geschalteten Anschluss, der konfiguriert oder vorgesehen ist, mit einem hohen elektrischen Potential (z. B. einem Drain-Anschluss oder einem -Kontakt) verbunden zu werden, können Verluste aufgrund von parasitären Kapazitäten verringert werden. Zum Beispiel kann die parasitäre Kapazität aufgrund der Verringerung der Fläche des einen Pins im Vergleich zu dem Trägerkörper verringert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung ist der Trägerkörper Teil eines Leadframes, der ein Diepad und eine Mehrzahl von Leitungen umfasst, wobei die Pins durch die Mehrzahl von Leitungen ausgebildet sind und der Trägerkörper durch das Diepad ausgebildet ist.
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Insbesondere kann der eine Pin (oder die Leitung) von dem Trägerkörper getrennt oder isoliert werden, kann z. B. eine Leitung des Leadframes sein, die aus dem Trägerkörper geschnitten oder davon getrennt (und somit davon isoliert) ist. Es sei klargestellt, dass der Trägerkörper direkt mit einem weiteren Pin verbunden sein kann oder der Trägerkörper und ein weiterer Pin einstückig ausgebildet sein können.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung sind der Trägerkörper und die Mehrzahl von Pins auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet.
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Insbesondere kann die Mehrzahl von Pins, z. B. Leitungen eines Leadframes auf einer Ebene oder einem Niveau angeordnet sein, während der Trägerkörper, z. B. ein Diepad auf einer anderen Ebene oder einem anderen Niveau angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann sich die Ebene, auf der die Mehrzahl von Pins angeordnet ist, 0,5 mm bis 2,5 mm, z. B. etwa 1 mm über der Ebene des Trägerkörpers oder Diepads befinden. Das heißt, ein Abstand zwischen einer Mitte der Trägerkörperebene und einer Mitte der Pins kann die Differenz der zwei Ebenen definieren. Genauer kann durch Anordnen der Mehrzahl von Pins auf einer anderen Ebene ein Abstand zwischen der Pinebene und einem Substrat oder einer Platte, auf der die elektronische Vorrichtung angeordnet ist, erhöht wird, was möglicherweise zu einer verringerten parasitären Kapazität führt, die wiederum Verluste verringern kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung umfasst das Die einen zweiten geschalteten Anschluss, wobei der zweite geschaltete Anschluss mit dem Trägerkörper elektrisch verbunden ist.
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Genauer kann der zweite geschaltete Anschluss ein Source-Anschluss sein, falls das Die einen Transistor bildet oder umfasst. Insbesondere ist der Trägerkörper Teil eines Leadframes (z. B. des Diepads), wobei der zweite geschaltete Anschluss mit einem Diepad (Fläche) des Leadframes elektrisch verbunden sein kann. Zum Beispiel kann der geschaltete Anschluss (z. B. Drain) auf einer ersten Oberfläche des Dies ausgebildet oder angeordnet sein und der zweite geschaltete Anschluss (z. B. Source) kann auf einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, ausgebildet oder angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung ist der zweite geschaltete Anschluss mit dem Trägerkörper durch ein Element aus der Gruppe bestehend aus: einem Bonddraht; einer Mehrzahl von Bonddrähten; einem Bondclip; und einem Bondband elektrisch verbunden.
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Die Verwendung von einer Mehrzahl von Bonddrähten oder genauer eines Bondbandes oder einer Klammer kann einen Wärmeleitweg vergrößern und somit eine Wärmeübertragung oder -leitung aus dem Die auf den Trägerkörper erhöhen. Es sei klargestellt, dass die Wärmeübertragung aus dem Source-Kontakt auf die Umgebung geringer ist, als wenn das Die an dem Trägerkörper selbst befestigt wäre. Allerdings ist die Abwärmeerzeugung aufgrund von reduzierten Verlusten ebenfalls geringer, sodass ein Erhöhen der Temperatur der elektronischen Vorrichtung nur gering sein kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung wird das Die an dem einen der Mehrzahl von Pins durch einen Prozess befestigt, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Löten; Bonden, Adhäsionsprozess; und Sintern.
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Insbesondere kann das Löten ein Diffusionslöten oder ein Weichlöten sein, während das Bonden oder der Bonding-Prozess ein eutektischer Bonding-Prozess sein kann. Zum Beispiel kann das Sintern ein Silbersinterprozess sein. Es sei klargestellt, dass der Adhäsionsprozess ein (elektrisch leitfähiges) Adhäsionsmittel verwenden kann. Zum Beispiel kann das Die (insbesondere der geschaltete Anschluss) an dem einen Pin direkt oder über eine Umverteilungsschicht oder Drahtbonden (z. B. Aluminiumkeil und/oder Kupferkugel) befestigt oder montiert werden. Darüber hinaus können andere Anschlüsse (wie ein Gate-Anschluss und/oder Source-Anschluss) des Dies durch Drahtbonden an andere Pins oder den Trägerkörpers elektrisch umverteilt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der elektronischen Vorrichtung umfasst das Die einen Steuer-Anschluss, der mit einem weiteren der Mehrzahl von Pins elektrisch verbunden ist.
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Insbesondere kann der Steuer-Anschluss (z. B: ein Gate-Anschluss oder ein -Kontakt eines FET) durch einen Bonddraht, ein Bondband oder ein Bondclip elektrisch verbunden sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die elektronische Vorrichtung ferner einen elektronischen Chip, der auf dem Trägerkörper angeordnet ist.
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Insbesondere können eine Mehrzahl von elektronischen Chips (z. B. integrierte Chips oder Dies) auf dem Trägerkörper (z. B. einem Diepad eines Leadframes) angeordnet sein. Der elektronische Chip bzw. die elektronischen Chips können zusätzliche Funktionalitäten der elektronischen Vorrichtung bereitstellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die elektronische Vorrichtung ferner eine Einkapselung, die den Trägerkörper und die Mehrzahl von Pins mindestens teilweise einkapselt.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung beschrieben. Die Merkmale und Elemente, welche in Hinblick auf diese Ausführungsformen beschrieben werden, können jedoch auch mit Ausführungsbeispielen der elektronischen Vorrichtung kombiniert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner das elektrische Verbinden eines weiteren geschalteten Anschlusses mit dem Trägerkörper.
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Insbesondere kann das elektrische Verbinden des weiteren geschalteten Anschlusses (z. B. eines Source-Anschlusses oder eines -Kontakts) durch Bonddraht(Bonddrähte), Bondband(Bondbänder) und/oder Bondclip(s) ausgeführt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann das Befestigen des Dies durch einen Prozess ausgeführt werden, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Löten; Bonden, Adhäsionsprozess; und Sintern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner das elektrische Verbinden eines Schalt-Anschlusses mit einem weiteren Pin der Mehrzahl von Pins.
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Insbesondere kann der Schalt-Anschluss oder Steuer-Anschluss ein Gate-Anschluss eines Feldeffekttransistors sein.
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Im Folgenden werden bestimmte Ausführungsformen der elektronischen Vorrichtung und des Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung in Hinblick auf die Figuren ausführlicher beschrieben.
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1A und 1B zeigen schematisch ein Detail einer elektronischen Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Insbesondere zeigt 1A, dass die elektronische Vorrichtung 100 einen Leadframe, der eine Mehrzahl von Leitungen oder Pins 102, 103 und 104 umfasst, und einen Befestigungsbereich 105 umfasst (der konfiguriert ist, an einer externen Struktur, z. B. einer externen Wärmesenke oder externen Befestigungsstruktur befestigt zu werden). Darüber hinaus ist eine Einkapselung 106 in 1A dargestellt, die ein Die einkapselt, das in 1A nicht dargestellt ist. 1B zeigt eine elektronische Vorrichtung 100 aus 1A, bei der die Einkapselung entfernt ist. Aufgrund des Entfernens der Einkapselung ist das Die 110 zu sehen. Das Die 110 wird direkt an einer 103 der Mehrzahl von Leitungen des Leadframes 114 montiert oder befestigt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist das Die ein (Leistungs-)Transistor, der einen Drain-Anschluss oder einen Drain-Kontakt auf einer Oberfläche (die in 1B nach unten weist) umfasst, die an dem einen Pin befestigt ist. Auf der gegenüberliegenden Oberfläche (obere Oberfläche in 1B) des Dies ist ein Source-Anschluss oder ein -Kontakt ausgebildet.
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Der Source-Kontakt ist mit einem Diepad (oder Trägerkörper) 111 des Leadframes durch zwei Bonddrähte oder -klammern 112 verbunden. Diese Bonddrähte 112 bilden einen elektrischen Kontakt sowie einen thermischen Kontakt zwischen dem Source-Anschluss und dem Diepad 111, die eine Art Wärmesenke bilden (und die wiederum auch an einer externen Wärmesenke befestigt sein können). Außerdem ist das Diepad 111 mit einer anderen 104 der Leitung verbunden. Insbesondere ist die andere Leitung oder der Pin 104 aus dem Diepad 111 einstückig ausgebildet (nicht ausgeschnitten). Zudem ist ein Gate-Anschluss oder ein -Kontakt des Dies mit einer weiteren Leitung oder einem Pin 103 der Mehrzahl von Leitungen, z. B. über einen Bonddraht oder eine -klammer 113 elektrisch verbunden. Es sei klargestellt, dass der eine Pin 103 und der weitere Pin 102 von dem Diepad 111 elektrisch getrennt oder isoliert sind.
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In 1B ist zu sehen, dass das Diepad 111 und die Leitungen 102, 103 und 104 auf verschiedenen Ebenen ausgebildet sind. Genauer sind die Leitungen 102, 103 und 104 auf einer gemeinsamen Ebene oder einem gemeinsamen Niveau (das höher in 1B liegt) angeordnet und das Diepad und der Befestigungsbereich des Leadframes sind auf einer anderen Ebene oder einem anderen Niveau angeordnet. Aus Klarheitsgründen sei klargestellt, dass die Leitung 102 einen Gate-Kontakt bildet, die Leitung 103 einen Drein-Kontakt bildet und die Leitung 104 einen Source-Kontakt der elektronischen Vorrichtung 100 bildet.
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2 veranschaulicht schematisch ein Detail einer elektronischen Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Allgemeinen ist die elektronische Vorrichtung 200 der in 1B dargestellten ähnlich. Allerdings sind anstatt nur zwei Bonddrähten oder Bondclips, wie in 1B dargestellt, vier Bonddrähte oder -clips 212 vorhanden, die einen Source-Anschluss eines Dies 211, das an einem Pin 203 über einen Drain-Kontakt befestigt ist, mit einem Diepad 211 elektrisch und thermisch verbinden. Somit kann eine Wärmeübertragung von dem Die 210 auf das Diepad 211 erhöht werden.
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3 zeigt einen Ablaufplan 300 eines Verfahrens zum Herstellen einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt (301) wird ein Träger, der einen Trägerkörper und eine Mehrzahl von Pins umfasst, bereitgestellt. In einem weiteren Schritt (302) wird ein Die, das einen geschalteten Anschluss umfasst, an bzw. mit einem der Mehrzahl von Pins befestigt und elektrisch verbunden, wobei das Befestigen derart ausgeführt wird, dass ein hohes elektrisches Potential mit dem geschalteten Anschluss verbindbar ist.
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Optionale weitere Schritte können das elektrische Verbinden eines weiteren geschalteten Anschlusses mit dem Trägerkörper und/oder das elektrische Verbinden einer Schaltklemme mit einem weiteren Pin der Mehrzahl von Pins sein.
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Es sollte auch beachtet werden, dass der Begriff „umfassend” andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt und dass „ein” oder „eine” sowie deren Deklinationen eine Mehrzahl nicht ausschließen. Außerdem können Elemente kombiniert werden, die im Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben sind. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass Bezugszeichen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend anzusehen sind. Wenngleich die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, sollte es sich für den Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Der Schutzumfang der Erfindung ist somit durch die beigefügten Ansprüche angegeben, und sämtliche Änderungen, die innerhalb die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher als einbezogen gelten.
