DE102019008184A1 - Method for heating an encapsulated semiconductor component with an integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Erwärmen eines vergossenen Halbleiterbauelements mit integrierter Schaltung und/oder integriertem Sensor, wobei das Halbleiterbauelement eine integrierte elektrisch leitfähige Sonderstruktur und mindestens zwei nach außen geführte und mit der Sonderstruktur in elektrischer Wirkverbindung stehende Anschlusskontakt aufweist oder das Halbleiterbauelement einen elektrisch leitfähigen Leiterrahmen mit zwei mit einer Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakten aufweist und zum Erwärmen des Halbleiterbauelements die zwei Anschlusskontakte der Sonderstruktur oder die zwei mit der Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakte mit einem Strom beaufschlagt werden.Method for heating a potted semiconductor component with an integrated circuit and / or integrated sensor, wherein the semiconductor component has an integrated electrically conductive special structure and at least two outwardly guided connection contacts that are in an electrically operative connection with the special structure, or the semiconductor component has an electrically conductive lead frame with two with one Has leadframe base plate in electrically operative connection connection contacts and for heating the semiconductor component, the two connection contacts of the special structure or the two connection contacts which are in electrical operative connection with the leadframe base plate are acted upon with a current.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines vergossenen Halbleiterbauelements mit einer integrierten Schaltung und/oder mit einem integrierten Sensor.The invention relates to a method for heating an encapsulated semiconductor component with an integrated circuit and / or with an integrated sensor.
Aus der
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.Against this background, the object of the invention is to provide a device that develops the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous refinements of the invention are the subject of subclaims.
Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird Verfahren zum Erwärmen eines vergossenen Halbleiterbauelements mit integrierter Schaltung und/oder integriertem Sensor bereitgestellt.According to the subject matter of the invention, a method for heating an encapsulated semiconductor component with an integrated circuit and / or an integrated sensor is provided.
Das Halbleiterbauelement weist eine integrierte elektrisch leitfähige Sonderstruktur und mindestens zwei mit der Sonderstruktur in elektrischer Wirkverbindung stehende Anschlusskontakte auf.The semiconductor component has an integrated, electrically conductive special structure and at least two connection contacts that are in electrical operative connection with the special structure.
Alternativ weist das Halbleiterbauelement einen elektrisch leitfähigen Leiterrahmen mit zwei mit einer Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakten auf. Es sei angemerkt, dass die Leiterrahmengrundplatte vielfach auch als Leadframe bezeichnet wird. Des Weiteren werden bei dem Leadframe die Anschlusskontakte auch als PINs bezeichnet.Alternatively, the semiconductor component has an electrically conductive lead frame with two connection contacts that are in an electrically operative connection with a lead frame base plate. It should be noted that the leadframe base plate is also often referred to as a leadframe. Furthermore, the connection contacts are also referred to as PINs in the leadframe.
In einer Weiterbildung weist die Sonderstruktur mindestens zwei elektrisch von der integrierten Schaltung und / oder integriertem Sensor getrennte nach außen geführte Anschlusskontakte auf.In a further development, the special structure has at least two connection contacts that are electrically separated from the integrated circuit and / or integrated sensor.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Sonderstruktur mit wenigstens einem der beiden mit der integrierten Schaltung elektrisch verbundenen Anschlusskontakte verschaltet. Anders ausgedrückt, wenigstens einer der beiden mit der Sonderstruktur verbundenen Anschlusskontakte ist auch mit der integrierten Schaltung verbunden.In an alternative embodiment, the special structure is connected to at least one of the two connection contacts that are electrically connected to the integrated circuit. In other words, at least one of the two connection contacts connected to the special structure is also connected to the integrated circuit.
Zum Erwärmen des Halbleiterbauelements werden die zwei Anschlusskontakte der Sonderstruktur oder die zwei mit der Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakte mit einem Strom beaufschlagt.To heat the semiconductor component, a current is applied to the two connection contacts of the special structure or the two connection contacts that are in an electrically operative connection with the leadframe base plate.
Es versteht sich, dass zum Erwärmen mittels Strom, eine gewisse Leistung und hierdurch eine gewisse Stromstärke notwendig ist und insbesondere die integrierte Schaltung und/oder der integrierte Sensor nicht mit dem zum Erwärmen des Halbleiterbauelements angelegten Strom beaufschlagt werden darf, um eine Zerstörung oder Beeinflussung der elektrischen Parameter zu vermeiden.It goes without saying that for heating by means of current, a certain power and therefore a certain current strength is necessary and in particular the integrated circuit and / or the integrated sensor must not be subjected to the current applied to heat the semiconductor component in order to destroy or influence the avoid electrical parameters.
Bei der Sonderstruktur handelt es sich vorzugsweise um Strukturen, welche zusätzlich zu einem ursprünglichen Design eines Halbleiterbauelements hinzugefügt werden, um das Verfahren auf das Halbleiterbauelement anwenden zu können. Beispielsweise wird eine zusätzliche Leiterbahn oder ein zusätzlicher Widerstand oder eine zusätzliche Spule mit zwei zusätzlichen Anschlüssen ergänzt.The special structure is preferably structures that are added to an original design of a semiconductor component in order to be able to apply the method to the semiconductor component. For example, an additional conductor track or an additional resistor or an additional coil with two additional connections is added.
In einer Weiterbildung handelt es sich bei der Sonderstruktur um eine bereits vorhandene Struktur, z.B. eine bereits in einem ursprünglichen Design eines Halbleiterbauelements vorhandene Spule, die für das Verfahren gesondert, also ohne gleichzeitige Beaufschlagung der integrierten Schaltung und/oder des integrierten Sensors mit einem Strom beaufschlagt werden kann.In a further development, the special structure is an already existing structure, for example a coil already present in an original design of a semiconductor component, which applies a current separately for the method, i.e. without simultaneously applying a current to the integrated circuit and / or the integrated sensor can be.
In einer anderen Ausführungsform lässt sich auch ein vorhandener Referenzpotentialanschluss der integrierten Schaltung und/oder des integrierten Sensors als Anschluss für die Sonderstruktur verwenden, wobei die Sonderstruktur entsprechend verschaltet wird.In another embodiment, an existing reference potential connection of the integrated circuit and / or of the integrated sensor can also be used as a connection for the special structure, the special structure being connected accordingly.
Es sei angemerkt, dass das Halbleiterbauelement mit integrierter Schaltung auch als IC bezeichnet wird.It should be noted that the integrated circuit semiconductor component is also referred to as an IC.
Weist das Halbleiterbauelement einen Leadframe auf, so lässt sich die Leadframegrundplatte zum Erwärmen mit Strom beaufschlagen. Hierfür lässt sich ein elektrischer Kontakt an einer von Vergussmasse freien Unterseite der Leadframegrundplatte ausbilden.If the semiconductor component has a leadframe, the leadframe base plate can be supplied with current for heating. For this purpose, an electrical contact can be formed on an underside of the leadframe base plate free of potting compound.
In einer Weiterbildung lassen sich mit der Leadframegrundplatte elektrisch leitfähig verbundene Pins zum Erwärmen mit Strom beaufschlagt, wobei die Pins entweder zusätzlich bei dem Design des Halbleiterbauelements ergänzt wurden oder bereits als Referenzpotentialanschlüsse, z.B. Masseanschlüsse vorhanden sind.In a further development, pins that are electrically conductively connected to the leadframe base plate can be supplied with current for heating, with the pins either additionally being added in the design of the semiconductor component or already available as reference potential connections, e.g. ground connections.
Ferner lassen sich bestehende, von außerhalb des IC-Gehäuses elektrisch zugängliche Strukturen des Leadframes zum Einprägen eines Stroms genutzt werden, z.B. die sogenannte Tie-Bar.Furthermore, existing structures of the leadframe that are electrically accessible from outside the IC housing can be used to impress a current, e.g. the so-called tie bar.
Bei der Tie-Bar handelt es sich um metallische Strukturen - typischerweise links und rechts am Gehäuse, welche das Leadframe, speziell das Die-Pad, während des Umspritzvorgangs mechanisch stützen.The tie bar consists of metallic structures - typically on the left and right of the Housings that mechanically support the lead frame, especially the die pad, during the overmolding process.
Das Erwärmen mittels eines Stroms stellt eine einfache, schnelle Methode dar, die keiner weiteren Vorrichtung, wie Kälte- oder Wärmekammer, bedarf. Heating by means of a current is a simple, fast method that does not require any additional equipment, such as a cold or warm chamber.
Ein Halbleiterbauelement weist darüber hinaus häufig bereits Strukturen auf, welche, ohne Schaden anzurichten, für eine begrenzte Zeit auch mit hohen Strömen beaufschlagt werden können. Andererseits bedeutet es auch keinen besonders großen Mehraufwand eine Sonderstruktur oder zusätzliche Anschlüsse einer Leadframegrundplatte in einem vergossenen Halbleiterbauelement zu ergänzen.In addition, a semiconductor component often already has structures which, without causing damage, can also be subjected to high currents for a limited time. On the other hand, adding a special structure or additional connections to a leadframe base plate in an encapsulated semiconductor component does not mean any particularly great additional effort.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für eine Justierung des Halbleiterbauelements eine Kenntnis der absoluten Temperatur nicht unbedingt nötig ist.It has been shown that knowledge of the absolute temperature is not absolutely necessary, in particular for an adjustment of the semiconductor component.
Es ist insbesondere nicht notwendig, zu Beginn üblicher Kalibrationsverfahren eine bestimmte Anfangstemperatur möglichst genau zu erreichen. Vielmehr reicht eine grobe Kenntnis über die Ausgangstemperatur, solange die Temperaturänderung während des Justierverfahrens erfasst wird. Hierdurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine deutliche Vereinfachung von üblicher Kalibrationsverfahren bzw. Justierverfahrens.In particular, it is not necessary to reach a certain starting temperature as precisely as possible at the beginning of the usual calibration processes. Rather, a rough knowledge of the starting temperature is sufficient as long as the temperature change is recorded during the adjustment process. In this way, the method according to the invention enables a significant simplification of conventional calibration methods or adjustment methods.
Ein Vorteil des Verfahrens ist also, dass sowohl der technische Aufwand als auch der zeitliche Aufwand gegenüber üblichen Verfahren zum Erwärmen von vergossenen Halbleiterbauelementen deutlich reduziert werden kann.One advantage of the method is that both the technical effort and the time required can be significantly reduced compared to conventional methods for heating encapsulated semiconductor components.
Gemäß einer ersten Ausführungsform weist die Sonderstruktur eine Leiterbahn und/oder eine Spule und/oder einen Widerstand auf.According to a first embodiment, the special structure has a conductor track and / or a coil and / or a resistor.
In einer anderen Ausführungsform ist mindestens einer der Anschlusskontakte der Sonderstruktur oder mindestens einer der mit der Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakte ein Referenzpotentialanschlusskontakt, z.B. ein Masseanschlusskontakt.In another embodiment, at least one of the connection contacts of the special structure or at least one of the connection contacts that are in electrical operative connection with the leadframe base plate is a reference potential connection contact, e.g. a ground connection contact.
In einer weiteren Ausführungsform wird die elektrische Wirkverbindung zu der Sonderstruktur durch eine von außerhalb des Kunststoffgehäuses zugängliche Stelle des Leadframes, z.B. die Tie-Bar ausgebildet. Hierbei bildet die Tie-Bar die Anschlusskotakte aus.In a further embodiment, the electrical operative connection to the special structure is formed by a point on the leadframe that is accessible from outside the plastic housing, e.g. the tie bar. The tie bar forms the connection contacts.
In einer anderen Weiterbildung ist mindestens einer der Anschlusskontakte der Sonderstruktur oder mindestens einer der mit der Leiterrahmengrundplatte in elektrischer Wirkverbindung stehenden Anschlusskontakte ein Referenzpotentialanschlusskontakt, z.B. ein Masseanschlusskontakt.In another development, at least one of the connection contacts of the special structure or at least one of the connection contacts that are in an electrically operative connection with the leadframe base plate is a reference potential connection contact, e.g. a ground connection contact.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die beiden Anschlusskontakte mit einem Strompuls mit einer Pulsdauer von 0,1 µs - 1s und einem Maximalwert der Stromstärke von 0,1 - 10 A beaufschlagt.According to a further embodiment, a current pulse with a pulse duration of 0.1 μs-1s and a maximum current strength of 0.1-10 A are applied to the two connection contacts.
In einer Weiterbildung wird das vorbeschriebene Verfahren zum Justieren des Halbleiterbauelements mit integrierter Schaltung und/oder integriertem Sensor verwendet, wobei das Halbleiterbauelement mittels des Verfahrens von einer ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur erwärmt wird, sich das Halbleiterbauelement anschließend von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur abkühlt und während des Abkühlens Messwerte an dem IC und/oder an dem Sensor abgegriffen werden.In a further development, the above-described method is used to adjust the semiconductor component with an integrated circuit and / or integrated sensor, the semiconductor component being heated from a first temperature to a second temperature by means of the method, and the semiconductor component then rising from the second temperature to a third temperature cools and measured values are tapped on the IC and / or on the sensor during cooling.
Vorzugsweise ist der Sensor als ein Hallsensor ausgebildet. In einer Weiterbildung ist der Hallsensor als monolithischer Hallsensor ausgebildet.The sensor is preferably designed as a Hall sensor. In a further development, the Hall sensor is designed as a monolithic Hall sensor.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d.h. die Abstände und die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigen, die
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1 eine schematische Aufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines zu erwärmenden Halbleiterbauelements, -
2 einen Querschnitt einer zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines zu erwärmenden Halbleiterbauelements,3 einen Querschnitt einer dritten erfindungsgemäße Ausführungsform eines zu erwärmenden Halbleiterbauelements, -
4 einen Temperaturverlauf.
-
1 a schematic plan view of a first embodiment according to the invention of a semiconductor component to be heated, -
2 a cross section of a second embodiment according to the invention of a semiconductor component to be heated,3rd a cross section of a third embodiment according to the invention of a semiconductor component to be heated, -
4th a temperature profile.
Die Abbildung der
Das Halbleiterbauelement
Das Halbleiterbauelement
Die Sonderstruktur der Komponente
Zum Erwärmen des Halbleiterbauelements
In der Abbildung der
Das vergossene Halbleiterbauelement
Zwei weitere Pins
Zum Erwärmen des Halbleiterbauelement
In der Abbildung der
Alternativ zu der Verwendung von zwei mit der Leiterrahmengrundplatte
In der Abbildung der
Das Testverfahren dauert beispielsweise bis zu einem Zeitpunkt t2, wobei sich das Halbleiterbauelement bis auf eine Temperatur
Das Aufwärmen des Halbleiterbauelements
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |