DE102015120094A1 - Gehäuse für integrierte Schaltungen - Google Patents

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DE102015120094A1
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conductive pillar
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Kevin Cannon
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Qualcomm Technologies International Ltd
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Qualcomm Technologies International Ltd
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Abstract

Ein Gehäuse für eine integrierte Schaltung umfasst einen Halbleiterchip, einen Leiterrahmen, der in einer ersten Ebene liegt, wenigstens eine leitende Säulenstruktur, die sich nach außen von der ersten Ebene erstreckt, wobei der Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur aus gesintertem leitenden Material gebildet sind, Verkapselungsmaterial, welches den Halbleiterchip, den Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur verkapselt, und eine leitende Schicht auf einer oberen Fläche des Gehäuses, wobei die leitende Schicht eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule herstellt. Verfahren zur Herstellung werden ebenfalls offenbart.

Description

  • HINTERGRUND
  • Es gibt eine zunehmende Tendenz, die Größe von elektronischen Schaltungen zu verringern. Eine Reihe von Gehäusen für integrierte Schaltungen wurde mit einem verringerten Formfaktor entwickelt. 1 zeigt ein Beispiel eines QFN(quad flat no leads)-Gehäuses 8. Eine integrierte Schaltung wird auf einem Chip 2 bereitgestellt, der mittels eines Klebemittels 4 an einem Pad 3 gesichert wird. In diesem Gehäuse sind Zuleitungen 5 intern in dem Gehäuse angeordnet und Kontaktpads werden auf der unteren Oberfläche des Gehäuses bereitgestellt. Drahtbonds 6 verbinden den Chip mit den Kontaktpads 5. Da sich die Zuleitungen 5 nicht außerhalb der Grundfläche des Gehäuses erstrecken, führt dies zu einem kleineren Gehäuse.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines FOL(flip-chip an lead)-Gehäuses 10. Eine integrierte Schaltung wird auf einem Chip 2 bereitgestellt, das durch eine Lötkugel 11 an einer Zuleitung 5 gesichert wird, die sich unter dem Chip 2 erstreckt, und folglich tragen die Zuleitungen 5 anstelle des Chipanbringungspads 3 den Chip. Dieses Gehäuse vermeidet die Notwendigkeit für Drahtbonds und verringert ferner die Gesamtabmessungen des Gehäuses.
  • Integrierte Schaltungen sind anfällig für elektromagnetische Interferenz (EMI). Eine EMI-Interferenz kann durch eine Quelle, die extern zu einer Leiterplatte angeordnet ist, oder von anderen Vorrichtungen auf der gleichen Leiterplatte verursacht werden. Das Problem der EMI zwischen Vorrichtungen wird durch eine verringerte Beabstandung der Vorrichtungen auf einer Leiterplatte weiter verschärft. Es ist bekannt, dass das Bereitstellen einer EMI-Abschirmung für Gehäuse von integrierten Schaltungen entweder die Größe des Gehäuses auf ein unerwünschtes Ausmaß erhöhen kann oder zusätzliche Prozessschritte während der Herstellung erforderlich machen können, was die Komplexität und die Herstellungskosten des Gehäuses erhöhen kann.
  • Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf Implementierungen beschränkt, welche einige oder alle der Nachteile von bekannten Anordnungen zur Abschirmung eines Gehäuses lösen.
  • ABRISS
  • Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form vorzustellen, die nachstehend in der Detaillierten Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dazu gedacht, als ein Hilfsmittel bei der Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
  • Ein Aspekt der Offenbarung stellt ein Gehäuse für eine integrierte Schaltung bereit, umfassend: einen Halbleiterchip; einen Leiterrahmen, der in einer ersten Ebene liegt; wenigstens eine leitende Säulenstruktur, die sich nach außen von der ersten Ebene erstreckt, wobei der Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur aus gesintertem leitenden Material gebildet sind; Verkapselungsmaterial, welches den Halbleiterchip, den Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur verkapselt; eine leitende Schicht auf einer oberen Fläche des Gehäuses, wobei die leitende Schicht eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule herstellt.
  • Die wenigstens eine leitende Säulenstruktur kann eine Höhe aufweisen, welche größer als eine Höhe des Leiterrahmens ist.
  • Die wenigstens eine leitende Säulenstruktur kann sich senkrecht zu der ersten Ebene erstrecken.
  • Das Gehäuse kann eine Mehrzahl der leitenden Säulen umfassen.
  • Die Mehrzahl der leitende Säulen kann um einen Umfang des Leiterrahmens herum beabstandet sein.
  • Die wenigstens eine leitende Säule kann auf einem Umfang des Gehäuses lokalisiert sein. Alternativ kann die wenigstens eine leitende Säule nach innen von einem Umfang des Gehäuses versetzt sein.
  • Die wenigstens eine leitende Säule kann eine kontinuierliche Wand aus leitendem Material umfassen, die um einen Umfang des Leiterrahmens herum lokalisiert ist.
  • Die Wand kann auf einem Umfang des Gehäuses lokalisiert sein.
  • Die leitende Schicht kann wenigstens eines der Folgenden bilden: eine EMI-Abschirmung für das Gehäuse und eine thermische Abschirmung für das Gehäuse.
  • Die leitende Schicht kann ein leitendes Bahnmaterial sein.
  • Die leitende Schicht kann gesintertes leitendes Material sein.
  • Das gesinterte leitende Material kann gesintertes Metall sein.
  • Das gesinterte leitende Material kann gesintertes Silber sein.
  • Das gesinterte leitende Material kann thermisch leitend sein.
  • Das gesinterte leitende Material kann elektrisch leitend sein.
  • Das Gehäuse kann ferner ein thermisches Pad unterhalb des Halbleiterchips umfassen. Ein leitender Pfad kann die wenigstens eine leitende Säulenstruktur mit dem thermischen Pad verbinden.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung stellt ein Verfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips bereit, mit folgenden Schritten: Bilden eines Leiterrahmens durch Aufbringen von leitendem Material auf eine Oberfläche eines Träger an Stellen, wo Elemente des Leiterrahmens erforderlich sind; Bilden wenigstens einer leitenden Säulenstruktur durch Aufbringen des leitenden Materials auf die Oberfläche des Trägers an einer Stelle, wo die wenigstens eine leitende Säulenstruktur erforderlich ist, wobei das leitende Material gesintertes leitendes Material ist; Anbringen eines Halbleiterchips; Verbinden des Halbleiterchips mit dem Leiterrahmen; Verkapseln des Halbleiterchips, des Leiterrahmens und der wenigstens einen leitenden Säulenstruktur, um ein verkapseltes Gehäuse zu bilden; Hinzufügen einer leitenden Schicht zu einer oberen Fläche des verkapselten Gehäuses, wobei die leitende Schicht eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule herstellt; und Entfernen des Trägers.
  • Die wenigstens eine leitende Säulenstruktur kann mit einer Höhe ausgebildet sein, die größer als eine Höhe des Leiterrahmens ist.
  • Die wenigstens eine leitende Säulenstruktur kann aus einer Mehrzahl von Stufen des Ablagerns des leitenden Materials mit Aushärten zwischen den Stufen gebildet sein.
  • Das Hinzufügen einer leitenden Schicht kann ein Aufbringen einer Schicht des leitenden Materials auf die obere Fläche des verkapselten Gehäuses umfassen.
  • Das Hinzufügen einer leitenden Schicht kann Befestigen einer leitenden Bahn an der oberen Fläche des verkapselten Gehäuses umfassen.
  • Das Aufbringen des leitenden Materials kann eines der Folgenden umfassen: Siebdrucken des leitenden Materials; Drucken des leitenden Materials.
  • Die bevorzugten Merkmale können geeigneterweise kombiniert werden, wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, und können mit beliebigen der Aspekte der Erfindung kombiniert werden.
  • BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
  • 1 ein QFN(Quad Flat No Leads)-Gehäuse;
  • 2 ein FOL(flip-chip an lead)-Gehäuse;
  • 3A–3K einen Herstellungsprozess zum Bilden eines Gehäuses;
  • 4 eine Schablone, die in dem Prozess von 3A–3K verwendet werden kann;
  • 5 ein Gehäuse, das an einer Leiterplatte angebracht ist;
  • 6A–6E Beispiele von leitenden Strukturen im Gehäuse; und
  • 7 ein Flussdiagramm eines Herstellungsprozess.
  • In den Figuren werden durchweg gemeinsame Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Merkmale anzugeben.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend nur beispielhaft beschrieben. Diese Beispiele stellen die besten Möglichkeiten dar, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, die dem Anmelder gegenwärtig bekannt sind, obwohl sie nicht die einzigen Möglichkeiten sind, mit denen dies erreicht werden kann. Die Beschreibung legt die Funktionen des Beispiels und die Abfolge von Schritten zum Aufbau und Betreiben des Beispiels dar. Jedoch können dieselben oder äquivalente Funktionen und Abfolgen durch unterschiedliche Beispiele erzielt werden.
  • 3A–3J zeigen eine Abfolge von Stufen des Bildens eines Beispielgehäuses. Das in diesen Figuren gezeigte Beispielgehäuse ist ein QFN(quad flat no leads)-Gehäuse, obwohl die Technik auf andere Arten von Gehäusen, wie beispielsweise einem FCQFN(flip-chip an lead)-Gehäuse, angewandt werden kann.
  • Bei 3A wird ein Träger 21 bereitgestellt. Der Träger 21 bietet Unterstützung während den nachfolgenden Stufen des Herstellungsprozesses. Der Träger 21 ist eine planare Bahn, die aus jedem geeigneten Material hergestellt werden kann, das imstande ist, den maximalen Temperaturausschlägen des Packungsprozesses zu widerstehen. Typische Materialbeispiele umfassen rostfreien Stahl oder Glas.
  • Bei 3B wird eine Schablone 31 auf die Oberfläche des Trägers 21 aufgebracht. Die Schablone 31 dient als Maske oder Vorlage und definiert Regionen 22, wo Elemente eines Leiterrahmens gebildet werden. 4 zeigt eine Schablone 31 in Draufsicht mit offenen Aperturregionen 42, um die Bereiche 42 zu definieren, wo Elemente des Leiterrahmens gebildet werden. Die Schablone 31 umfasst ebenfalls: offene Regionen 43, wo Säulen 23 gebildet werden; eine offene Region 44, wo eine thermische Pad 24 gebildet wird; und offene Regionen 41, wo Verbindungsstücke 23A, welche die Säulen 23 mit dem thermischen Pad 24 verbinden, gebildet werden. Das thermische Pad ist eine Region aus thermisch leitendem Material, welches in dem endgültigen Gehäuse unterhalb des Halbleiterchips liegt und Wärme von dem Chip wegleitet. Die Schablone 31 kann ein Material sein, welches auf die Oberfläche des Trägers 21 gedruckt wird. Die Schablone 31 ist eine temporäre Schicht und wird anschließend entfernt. Die Schablone 31 kann nach der in 3C gezeigten Stufe entfernt werden oder kann an Ort und Stelle bis zu einer späteren Stufe, wie beispielsweise nach 3E, verbleiben.
  • Bei 3C wird ein Leiterrahmen auf dem Träger 21 gebildet. Leitendes Material wird auf den Träger 21 an Stellen aufgebracht, wo Elemente 22 des Leiterrahmens erforderlich sind. Die Elemente 22 des Leiterrahmens umfassen Kontaktpads des Gehäuses. Kontaktpads können auch Lötaugen genannt werden. In dem endgültigen Gehäuse stellen diese eine elektrische Verbindung zu/von einer unteren Fläche des Gehäuses bereit. Leitendes Material kann in einer zentralen Region des Gehäuses aufgebracht werden, um als ein thermisches Pad 24 für den Chip 26 zu dienen. Die Elemente 22, 24 des Leiterrahmens liegen in einer gemeinsamen Ebene parallel zu der Ebene des Trägers 21. Die in 3B aufgebrachte Schablone 31 dient als eine Vorlage für das bei 3C aufgetragene leitende Material. Das leitende Material ist eine Mischung aus Metallpulver und einer Suspensionskomponente. Das Metallpulver kann Silber oder Kupfer sein. Das leitende Material kann durch einen Siebdruckprozess unter Verwendung der Schablone 31 als eine Vorlage aufgebracht werden, um offene Regionen festzulegen, wo Elemente des Leiterrahmens gebildet werden. Alternativ kann das leitende Material durch einen 3D-Druckprozess oder einen Tintenstrahldruckprozess aufgebracht werden, wobei das Material selektiv an genauen Stellen auf dem Träger 21 aufgebracht wird. Falls eine 3D-Drucktechnik oder eine Tintenstrahldrucktechnik verwendet wird, um das leitende Material aufzubringen, dann kann die in 3B und 3C gezeigte Schablone 31 weggelassen und das leitende Material direkt auf den Träger 21 an Stellen aufgebracht werden, wo es erforderlich ist.
  • Bei 3C wird leitendes Material ebenfalls auf den Träger 21 an einer oder mehreren Stellen aufgebracht, wo wenigstens eine leitende Säulenstruktur 23 erforderlich ist. Die Säule ist aus dem gleichen leitenden Material wie die anderen Elemente des Leiterrahmens gebildet. Die bei 3B aufgebrachte Schablone 31 definiert ebenfalls die Regionen, wo die wenigstens eine Säule zu bilden ist. Die Säulenstrukturen) 23 und Elemente 22 des Leiterrahmens werden zur gleichen Zeit gebildet. Typischerweise ist die Säule aus dem gleichen Material wie der Leiterrahmen gebildet.
  • In einer nachfolgende Stufe (nicht gezeigt) wird das leitende Material einem Satz von Prozessbedingungen unterworfen, bei denen Wärme für eine festgelegten Zeitraum unter einem Satz von empfohlenen Umgebungsbedingungen zugeführt wird, welche die Suspensionskomponente der Paste verdampft, um einen gesinterten Festkörper bei 3C zu bilden. Diese Stufe kann nur Wärme und Zeit verwenden, um den gesinterten Festkörper zu bilden, oder kann Druck, Wärme und Zeit verwenden. Eine weitere Alternative besteht darin, dass UV-Strahlung verwendet werden kann, um die Teilchen des leitenden Materials zu sintern, falls die Teilchen klein genug sind und falls die Einwirkung der UV-Strahlung genug Energie in den Teilchen erzeugt. Sobald der Sinterprozess abgeschlossen ist, kann die Schablone 31 entfernt werden. 3D zeigt das teilweise hergestellte Gehäuse, nachdem die Schablone 31 entfernt wurde, wobei die Elemente 22 des Leiterrahmens und die teilweise aufgebauten Säulen 23 zurückgelassen werden.
  • Leitendes Material wird in einer Mehrzahl von Stufen aufgebracht, um eine gewünschte Höhe der wenigstens einen Säule 23 zu erreichen. Ein Beispiel für die Dicke des in einer Stufe aufgetragenen Materials beträgt 25 μm. Die Elemente 22 des Leiterrahmens können nur eine einzige Stufe der Ablagerung und Sinterung erfordern. Die wenigstens eine Säule 23 kann mehrere Stufen der Materialablagerung erfordern. 3E zeigt eine weitere Stufe des Herstellungsprozesses mit einer weiteren Schablone 32. Die Schablone 32 kann über andere Elemente 22 des Leiterrahmens aufgebracht werden, wie in 3E gezeigt. Wie zuvor wird das leitende Material den festgelegten Prozessbedingungen unterworfen und das Metallpulver in dem Material, das bei 3F aufgebracht wurde, wird gesintert. Sobald der Prozess abgeschlossen ist, kann die Schablone 32 entfernt werden. Die Schablone 32 kann durch Ablegen mehrere Schichten des Schablonenmaterials gebildet werden, bis eine gewünschte Dicke erreicht ist. Alternativ kann die Schablone 32 mit der geforderten endgültigen Dicke in einem einzigen Schritt gebildet werden.
  • 3F zeigt das teilweise hergestellte Gehäuse, nachdem die Schablone 32 entfernt wurde. Die leitende Säulenstruktur 23 weist eine Höhe 33 auf, die größer als eine Höhe 34 der anderen Elemente des Leiterrahmens ist. Die erforderliche Höhe 33 der Säule wird durch die Summe der Teile bestimmt, welche die Chipdicke 26, die Chipanbringungsdicke 25, die Drahtbondhöhe 27, den minimalen annehmbaren Abstand zwischen der Schleifenhöhe und der Gehäuseoberfläche und die Dicke der ersten gesinterten Grundschicht des Materials 34 umfasst. Ein Halbleiterchip weist eine typische Dicke von 300 μm auf, die jedoch durch Verwenden von herkömmlichen Prozessen zum Läppen von Wafern erheblich verringert werden kann, was die Ausgestaltung der Endhöhe der Säule 23 beeinflussen wird. Die Höhe der leitenden Säule 23, verglichen mit anderen Elementen der Gehäuseausgestaltung, soll der Säule 23 ermöglichen, sich leitend mit einer Abschirmschicht auf einer oberen Fläche des endgültigen Gehäuses zu verbinden. In dem veranschaulichten Beispiel erstreckt sich die leitende Säule senkrecht zu der Ebene des Leiterrahmens. Nach jeder Stufe der Materialablagerung wird das abgelagerte Material durch Verwenden der empfohlenen Prozessbedingungen ausgehärtet. Das leitende Material ist ein gesintertes Material, wie beispielsweise ein Metall.
  • Bei 3G ist ein Halbleiterchip 26 befestigt. Ein Klebemittel 25 sichert den Chip 26 an dem thermischen Pad 24.
  • Bei 3H ist der Chip 26 mit den Elementen 22 des Leiterrahmens verbunden. Im Fall eines QFN-Gehäuses, wie gezeigt, stellen Drahtbonds 27 zwischen dem Halbleiterchip 26 und den Kontaktpads 22 des Leiterrahmens eine Verbindung her. 3A zeigt das Gehäuse, nachdem die Drahtbonds 27 eingepasst wurden.
  • Das in 3H gezeigte Gehäuse wird dann durch ein Verkapselungsmaterial 28, wie beispielsweise eine Formmasse, verkapselt. Das Verkapselungsmaterial 28 weist elektrisch isolierende Eigenschaften auf. Das Verkapselungsmaterial 28 verkapselt den Halbleiterchip 26, den Leiterrahmen 22 und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur 23. In dem in 3I gezeigten Beispiel verkapselt das Verkapselungsmaterial 28 die wenigstens eine leitende Säulenstruktur 23 auf allen sich vertikal erstreckenden Seiten. In einem anderen Beispiel (nicht gezeigt), in welchem die wenigstens eine leitende Säulenstruktur 23 auf einem Umfang des Gehäuses lokalisiert ist, kann das Verkapselungsmaterial 28 lediglich die wenigstens eine leitende Säulenstruktur 23 auf den nach innen weisenden Seiten der Säulenstruktur 23 verkapseln. Nach außen weisende Seiten der wenigstens einen leitenden Säulenstruktur 23 können freigelegt bleiben. In dem fertiggestellten Gehäuse ist die Höhe der Formmasse nicht größer als die Höhe der Säulen 23. Das verkapselte Gehäuse kann eine Endbearbeitung (wie beispielsweise Schleifen oder einen anderen Prozess) erfordern, um eine ebene obere Oberfläche der Formmasse bereitzustellen und um sicherzustellen, dass die Oberteile der Säulen vollständig freigelegt sind. Die obere Oberfläche der Säulen 23 erfordert eine gute, saubere leitende Oberfläche, um einen zuverlässigen Kontakt für eine Abschirmung bereitzustellen. 3I zeigt das teilweise hergestellte Gehäuse, nachdem die Formmasse aufgebracht und geebnet wurde.
  • Bei 3J wird eine leitende Schicht 29 zu der oberen Fläche des verkapselten Gehäuses hinzugefügt. Die leitende Schicht 29 stellt eine leitende Verbindung mit den leitenden Säulen 23 her. Die leitende Schicht 29 kann eine vorgeformte Bahn aus einem leitenden Material sein, die an der oberen Fläche des Gehäuses, wie beispielsweise durch ein Klebemittel oder Schweißen, an den Säulen 23 befestigt ist. Alternativ kann die leitende Schicht 29 durch Aufbringen eines leitenden Materials auf der oberen Oberfläche auf ähnliche Art und Weise gebildet werden, wie zuvor für die Leiterrahmen und die Säulen 23 beschrieben wurde. Schließlich wird bei 3K der Träger 21 von der Unterseite des Gehäuses entfernt. Der Träger 21 kann erneut verwendet werden.
  • 5 zeigt ein Gehäuse, das an einer gedruckten Leiterplatte angebracht ist. Ein Kontaktpad 22 des Leiterrahmens des Gehäuses stellt über eine Lötkugel 38 eine Verbindung mit einem Pad 39 auf der Leiterplatte her. Eine leitende Säule 23 des Gehäuses stellt über eine Lötkugel 36 eine Verbindung mit einem Kontaktpad 37 auf der Leiterplatte her. Die leitende Säule 23 stellt eine Durchleitung durch die Formmasse 28 bereit. Falls das leitende Material, das verwendet wird, um den Leiterrahmen 22 zu bilden, Silber ist, dann ist es möglich, direkt an den Leiterrahmen anzulöten. Dies eliminiert eine Stufe verglichen mit herkömmlichen Leiterrahmen aus geätztem Kupfer, welche ein Plattieren erfordern, bevor sie verlötet werden können. Das thermische Pad 24 stellt eine Verbindung mit einer Massenebenenregion 45 auf der PCB unterhalb des thermischen Pads 24 her. Der Querschnitt zeigt ebenfalls ein Verbindungsstück 23A, das die Säule 23 mit dem thermischen Pad 24 verbindet. Das Verbindungsstück 23A stellt einen thermischen und/oder elektrisch leitenden Pfad zwischen der Säule 23 und dem thermischen Pad 24 bereit.
  • Die leitende Schicht 29 stellt dem Halbleiterchip 26 EMI-Abschirmung zur Verfügung. Die EMI-Abschirmung kann den Chip gegen EMI-Quellen abschirmen, die extern zu dem Gehäuse angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ kann die EMI-Abschirmung jede Vorrichtung, die extern zu dem Gehäuse angeordnet ist, gegen von dem Chip 26 stammender EMI abschirmen. Zusätzlich oder alternativ kann die leitende Schicht 29 Wärme leiten und kann dabei helfen, vom Chip 26 erzeugte Wärme zu verteilen/dissipieren. Verbindungsstücke 23A verbinden die Säulen 23 mit dem thermischen Pad 24. Das thermische Pad 24 ist typischerweise mit der PCB 45, 46 durch ein Lötmittel 47 verbunden. Die PCB 46 kann thermische Durchleitungen umfassen, um die Wärme zu dissipieren.
  • 6A–6E zeigen einige Beispiele von leitenden Strukturen, welche in einem Gehäuse wie oben beschrieben bereitgestellt werden können, um eine Verbindung mit der Abschirmschicht herzustellen. Jede der 6A–6C zeigt ein Gehäuse in Draufsicht, wobei die Abschirmschicht entfernt ist. Ein Satz von Kontaktpads 22 der Leiterrahmen wird gezeigt. In 6A wird eine einzige leitende Säule 23 bereitgestellt. Die Säule 23 kann von der Art sein, die zuvor in 3C–3K gezeigt wurde. Die Säule 23 kann an einer beliebigen Stelle innerhalb der Erstreckung des Gehäuses, wie beispielsweise einer Ecke oder entlang einer Seite, bereitgestellt werden. Obwohl die in 6A gezeigte Säule nach innen von dem Umfang des Gehäuses versetzt ist, kann die Säule am Umfang des Gehäuses bereitgestellt werden. Ein Verbindungsstück 23A verbindet die Säule 23 mit dem thermischen Pad 24. In 6B, 6C und 6D wird eine Mehrzahl von Säulen 23 der in 6A und 3C–3K gezeigten Art um das Gehäuse herum bereitgestellt. In 6B sind die Säulen 23 außerhalb des Satzes von Kontaktpads 22 des Leiterrahmens lokalisiert. 6B zeigt einen Satz von vier Säulen 23 nahe den Ecken des Gehäuses und Verbindungsstücke 23A, die die Säulen 23 mit dem thermischen Pad 24 verbinden. 6C zeigt ein weiteres Beispiel mit einem Satz von vier Säulen 23 in einem zu 6B unterschiedlichen Ort. Leiterbahnen des Leiterrahmens werden ebenfalls gezeigt. Die Leiterbahnen verbinden die Kontaktpads 22 mit einer Stelle einwärts von dem Pad, näher zu dem thermischen Pad 24 und dem Chip 26. 6D zeigt ein weiteres Beispiel, wobei die Säulen 23 nahe den Ecken angebracht sind. Ein vollständiger Käfig ist ideal, wobei jedoch ein vollständiger Käfig typischerweise nicht praktisch ist, weil es notwendig ist, dass Eingänge und Ausgänge zu/von dem Gehäuse gelangen können. Die Beabstandung der Säulen wird von der Chipausgestaltung beschränkt. In 6E wird eine kontinuierliche Wand 53 um das Gehäuse herum bereitgestellt. Die Wand 53 ist auf gleiche Art und Weise ausgebildet wie in 3C–3K gezeigt. Die Wand kann als eine Mehrzahl von Säulen, die aneinandergrenzen, oder ein Paar von Säulen mit einer zusätzlichen Struktur, die zwischen ihnen verbunden ist, betrachtet werden. Die Wand 43 ist außerhalb des Satzes von Kontaktpads 22 des Leiterrahmens lokalisiert. Mehrere Verbindungsstücke 23A verbinden die Wand 53 mit dem thermischen Pad 24. Eine weitere Alternative (nicht gezeigt) besteht darin, eine aus zwei oder mehr Wandabschnitten geformte diskontinuierliche Wand bereitzustellen. Obwohl die in 6E gezeigte Wand 53 vom Umfang des Gehäuses nach innen versetzt gezeigt ist, kann die Wand 53 auf dem Umfang des Gehäuses bereitgestellt werden. Ein Versetzen der Säulen 23 und/oder der Wand 53 nach innen vom Umfang des Gehäuses kann das Schneiden (dicing) einzelner Gehäusen aus einer Bahn von Gehäusen einfacher machen. Obwohl die Beispiele von 6A–6E Säulen zeigen, die einen kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen, können die Säulen andere Formen aufweisen. Beispielsweise können die Säulen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
  • 7 zeigt ein Beispielverfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips. Bei Block 101 wird ein Träger bereitgestellt. Falls ein Siebdruckprozess verwendet wird, um das leitende Material aufzubringen, dann wird eine Schablone auf den Träger bei Block 102 gelegt. Bei Block 103 wird ein Leiterrahmen durch Aufbringen von leitendem Material auf eine Oberfläche des Trägers an Stellen gebildet, wo Elemente des Leiterrahmens erforderlich sind. Bei Block 104 wird wenigstens eine leitende Säulenstruktur durch Aufbringen von leitendem Material auf die Oberfläche des Trägers gebildet. Blöcke 103 und 104 können zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Das bei Blöcken 103 und 104 aufgetragene Material kann bei Block 105 ausgehärtet werden. Falls erforderlich, kann wenigstens eine weitere Iteration der Blöcke 106–108 durchgeführt werden. Bei Block 109 wird/werden jegliche Schablone(n) entfernt. Bei Block 110 wird ein Halbleiterchip befestigt. Bei Block 111 wird der Halbleiterchip, der Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur durch Aufbringen eines Verkapselungsmaterials (z. B. einer Formmasse) verkapselt, um ein verkapseltes Gehäuse zu bilden. Bei Block 111 wird eine leitende Schicht zu einer oberen Fläche des verkapselten Gehäuses hinzugefügt. Wie oben beschrieben, kann eine Endbearbeitung des Verkapselungsmaterials und/oder der wenigstens einen Säulenstruktur erforderlich sein, bevor die leitende Schicht hinzugefügt wird. Die leitende Schicht stellt eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule her. Der Träger wird in einem abschließenden Block (nicht gezeigt) entfernt.
  • Die weitere Iteration oder Iterationen von Blöcken 106–108 versieht die wenigstens eine leitende Säulenstruktur mit einer Höhe, welche größer als eine kombinierte Höhe des Halbleiterchips, der Drahtschleifenhöhe, der Chipanbringung und des minimalen Abstands zwischen der Drahtschleifenhöhe und der Gehäuseoberseite und dem Leiterrahmen ist.
  • Da die Säulenstruktur(en) 23 und die Elemente 22 des Leiterrahmens zur gleichen Zeit gebildet werden, verringert dies die Anzahl von Herstellungsprozessstufen, die benötigt werden, um eine Verbindung zwischen einer leitenden Abschirmschicht bereitzustellen. Beispielsweise erfordert das oben beschriebene Verfahren keine weiteren Stufen, nachdem die leitende Abschirmschicht an das Gehäuse angepasst wurde.
  • Jeder Bereich oder Vorrichtungswert, der hier angegeben ist, kann ohne Verlust der angestrebten Wirkung erweitert oder geändert werden, wie dies für den Fachmann ersichtlich ist.
  • Es versteht sich, dass sich die oben beschriebenen Nutzen und Vorteile auf eine Ausführung oder auf mehrere Ausführungsformen beziehen können. Die Ausführungsformen sind nicht auf jene beschränkt, die ein beliebiges oder alle der angegebenen Probleme lösen, oder auf jene, die beliebige oder alle der angegebenen Nutzen und Vorteile aufweisen.
  • Irgendeine Bezugnahme auf „einen” Posten bezieht sich auf ein oder mehrere dieser Posten. Der Begriff „umfassend” wird hier verwendet, dass er die Verfahrensblöcke oder identifizierten Elementen einschließt, dass jedoch derartige Blöcke oder Elemente keine ausschließende Liste umfassen, und dass ein Verfahren oder eine Vorrichtung zusätzliche Blöcke oder Elemente umfassen kann.
  • Die Schritte der hier beschriebenen Verfahren können in irgendeiner geeigneten Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, wo dies passend ist. Zusätzlich können einzelne Blöcke aus irgendeinem der Verfahren entfernt werden, ohne vom Wesen und Schutzbereich des hier beschriebenen Gegenstandes abzuweichen. Aspekte von irgendwelchen der vorstehend beschriebenen Beispiele können mit Aspekten irgendwelcher der anderen beschriebenen Beispiele kombiniert werden, um weitere Beispiele zu bilden, ohne die angestrebte Wirkung zu verlieren.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform lediglich als Beispiel angegeben wurde, und dass verschiedene Modifikationen von einem Fachmann durchgeführt werden können. Obwohl verschiedene Ausführungsformen vorstehend mit einem gewissen Maß an Besonderheit oder unter Bezugnahme auf ein oder mehrere einzelne Ausführungsformen beschrieben wurden, könnte der Fachmann zahlreiche Abänderungen an den beschriebenen Ausführungsformen durchführen, ohne vom Wesen oder Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Gehäuse für eine integrierte Schaltung, umfassend: einen Halbleiterchip; einen Leiterrahmen, der in einer ersten Ebene liegt; wenigstens eine leitende Säulenstruktur, die sich nach außen von der ersten Ebene erstreckt, wobei der Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur aus gesintertem leitenden Material gebildet sind; Verkapselungsmaterial, welches den Halbleiterchip, den Leiterrahmen und die wenigstens eine leitende Säulenstruktur verkapselt; eine leitende Schicht auf einer oberen Fläche des Gehäuses, wobei die leitende Schicht eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule herstellt.
  2. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine leitende Säulenstruktur eine Höhe aufweist, welche größer als eine Höhe des Leiterrahmens ist.
  3. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei sich die wenigstens eine leitende Säulenstruktur senkrecht zu der ersten Ebene erstreckt.
  4. Gehäuse gemäß Anspruch 1, das eine Mehrzahl der leitenden Säulen umfasst.
  5. Gehäuse gemäß Anspruch 4, wobei die Mehrzahl der leitenden Säulen um einen Umfang des Leiterrahmens herum beabstandet sind.
  6. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine leitende Säule auf einem Umfang des Gehäuses lokalisiert ist.
  7. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine leitende Säule eine kontinuierliche Wand aus leitendem Material umfasst, das um einen Umfang des Leiterrahmens herum lokalisiert ist.
  8. Gehäuse gemäß Anspruch 7, wobei die Wand auf einem Umfang des Gehäuses lokalisiert ist.
  9. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die leitende Schicht wenigstens eines der Folgenden bildet: eine EMI-Abschirmung für das Gehäuse und eine thermische Abschirmung für das Gehäuse.
  10. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die leitende Schicht ein leitendes Bahnmaterial ist.
  11. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die leitende Schicht gesintertes leitendes Material ist.
  12. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei das gesinterte leitende Material gesintertes Metall ist.
  13. Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei das gesinterte leitende Material gesintertes Silber ist.
  14. Gehäuse gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein thermisches Pad unterhalb des Halbleiterchips, und wobei ein leitender Pfad die wenigstens eine leitende Säulenstruktur mit dem thermischen Pad verbindet.
  15. Verfahren zum Verpacken eines Halbleiterchips, mit folgenden Schritten: Bilden eines Leiterrahmen durch Aufbringen von leitendem Material auf eine Oberfläche eines Trägers an Stellen, wo Elemente des Leiterrahmens erforderlich sind; Bilden wenigstens einer leitenden Säulenstruktur durch Aufbringen des leitenden Materials auf die Oberfläche des Trägers an Stellen, wo die wenigstens eine leitende Säulenstruktur erforderlich ist, wobei das leitende Material ein gesintertes leitendes Material ist; Anbringen eines Halbleiterchips; Verbinden des Halbleiterchips mit dem Leiterrahmen; Verkapseln des Halbleiterchips, des Leiterrahmens und der wenigstens einen leitenden Säulenstruktur, um ein verkapseltes Gehäuse zu bilden; Hinzufügen einer leitenden Schicht zu einer oberen Fläche des verkapselten Gehäuses, wobei die leitende Schicht eine leitende Verbindung mit der wenigstens einen leitenden Säule herstellt; und Entfernen des Trägers.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die wenigstens eine leitende Säulenstruktur eine Höhe aufweist, welche größer als eine Höhe des Leiterrahmens ist.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Bilden der wenigstens einen leitenden Säulenstruktur eine Mehrzahl von Stufen zum Aufbringen des leitenden Materials mit einem Aushärten zwischen den Stufen umfasst.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Hinzufügen einer leitenden Schicht ein Aufbringen einer Schicht des leitenden Materials auf der oberen Fläche des verkapselten Gehäuses umfasst.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Hinzufügen einer leitenden Schicht ein Befestigen einer leitenden Bahn an der oberen Fläche des verkapselten Gehäuses umfasst.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Bilden der wenigstens einen leitenden Säulenstruktur durch Aufbringen des leitenden Materials eines der Folgenden umfasst: Siebdrucken des leitenden Materials; Drucken des leitenden Materials.
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