DE112006004099B4 - Elektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
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Abstract
Elektronisches Bauelement, aufweisend – eine Mehrzahl von Außenkontakten, – zwei oder mehr Kühlkörper, von denen jeder eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist, – zwei oder mehr Halbleiterbauelemente und eine Vergussmasse, die eine Bauelement-Baugruppe bereitstellt und eine erste Außenfläche und eine der ersten Außenfläche gegenüberliegende zweite Außenfläche aufweist, wobei die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper von der Vergussmasse freiliegen und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Oberfläche der Vergussmasse sind, und wobei zumindest einer der zwei oder mehr Kühlkörper ein Material aufweist, das von dem Material der übrigen Kühlkörper verschieden ist.
Description
- Diese Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement wie beispielsweise eine Halbleiterchipbaugruppe mit zumindest zwei Halbleiterbauelementen.
- Ein elektronisches Bauelement weist oftmals zwei oder mehr Halbleiterchips auf. Jeder Halbleiterchip führt eine spezielle Funktion aus. Zum Beispiel führt eine Vielzahl von Halbleiterchips in einem Mobiltelefon Funktionen der Verarbeitung, Speicherung und Übertragung von Informationen zwischen zwei Benutzern aus.
- Das Verkapseln einer Mehrzahl von Chips innerhalb einer einzelnen Baugruppe bietet verschiedene Vorteile. Dies reduziert die gesamte Chip-Baugruppengröße, da eine Mehrfachchipbaugruppe (Multi-Chip-Package) normalerweise kleiner als eine Mehrzahl von Einfachchipbaugruppen ist. Außerdem sind die Herstellungs- und Testkosten einer einzelnen Mehrfachchipbaugruppe oftmals geringer als bei einer Mehrzahl von Einfachchipbaugruppen. Das Kapseln von mehreren Chips umfasst typischerweise die komplexen Verbindungen zwischen den Halbleiterchips innerhalb der Baugruppe. Somit ist das Verbinden der Mehrfachchipbaugruppe mit einem Substrat ein einfacherer Prozess.
- Die
US 6 072 228 A offenbart einen Mehrfachflachleiterrahmen, wobei die Materialien der Mehrfachflachleiterrahmen unterschiedlich sein können. - Die
US 6 396 130 B1 offenbart ein dünnes thermisch effizientes Flachlaeiterrahmen-basiertes Gehäuse mit mehreren Wärmesenken. - Die
US 6 166 430 A offenbart offenbart einen Flachleiterrahmen, bei dem die Chipinsel indirekt über eine Kunststofffolie von einem Außenrahmen getragen ist. - Die
US 2004/0029312 A1 - Es ist allgemein wünschenswert, ein einfaches Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bauelements anzugeben.
- Ein elektronisches Bauelement wird bereitgestellt, das eine Mehrzahl von Außenkontakten, zwei oder mehr Kühlkörper, von denen jeder eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist, zwei oder mehr Halbleiterbauelemente und eine Vergussmasse aufweist, die eine Bauelement-Baugruppe bereitstellt und eine erste Außenfläche und eine der ersten Außenfläche gegenüberliegende zweite Außenfläche aufweist. Die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper liegen von der Vergussmasse frei und sind im Wesentlichen parallel zu der zweiten Oberfläche der Vergussmasse. Zumindest einer der zwei oder mehr Kühlkörper weist ein Material auf, das von dem Material der übrigen Kühlkörper verschieden ist.
- Das Kühlelement ist auch als Kühlkörper bekannt.
- Es wird angenommen, dass ein elektronisches Bauelement mit einem freiliegenden Kühlelement oder Kühlkörper eine verbesserte Wärmeabfuhr aufweist. Das Kühlelement führt die von dem Halbleiterchip während der Anwendung erzeugte Wärme ab, und das Freiliegen des Kühlelements verbessert die Wärmeabführung. Der Unterschied zwischen dem Material des Kühlelements und dem Leitungsmaterial kann es ermöglichen, dass das Kühlelement und die Leitungen verschiedene Eigenschaften bieten. Die Leitungen können eine gute elektrische Leitfähigkeit bieten, wohingegen das Kühlelement sowohl eine gute thermische Leitfähigkeit als auch eine geringe mechanische Spannung zwischen dem Kühlelement und dem Halbleiterchip bieten kann.
- Das Kühlelement kann mit den Leitungen nicht verbunden sein. Dies kann die Anpassung des Kühlelements während der Herstellung des elektronischen Bauelements erleichtern. Die Anpassung kann in Typ, Größe und Form erfolgen. Das elektronische Bauelement weist während der anfänglichen Produktion oftmals beim funktionellen Entwurf oder beim Entwurf elektrischer Parameter Fehler auf, die während der Produktion oder Anwendung zum Vorschein kommen. Die Behebung dieser Fehler kann eine Anpassung des Kühlelements notwendig machen. Aus diesem und anderen Gründen ist es vorteilhaft, dass das Kühlelement leicht angepasst werden kann.
- Verschiedene Bauformen des elektronischen Bauelements sind möglich. Gemäß einer Bauform weist das elektronische Bauelement zumindest zwei Kühlelemente auf. Zumindest ein Halbleiterchip ist auf dem Kühlelement angeordnet. Zwei, drei oder mehr Halbleiterchips können auf dem Kühlelement angeordnet sein. Zudem können die Halbleiterchips in einem Stapel mit übereinander platzierten Halbleiterchips angeordnet sein.
- Eine Schicht eines zweiten Klebstoffs oder Chipklebstoffs kann auf der oberen Fläche des Kühlelements angeordnet sein. Der zweite Klebstoff befestigt den Halbleiterchip auf dem Kühlelement.
- Eine Schicht eines dritten Klebstoffs kann auf der oberen Fläche des Halbleiterchips angeordnet sein. Der dritte Klebstoff befestigt den Halbleiterchip und einen über dem Halbleiterchip angeordneten oberen Halbleiterchip.
- Außerdem können der zweite und der dritte Klebstoff dasselbe Material oder verschiedene Materialtypen in Abhängigkeit des Anwendungsbedarfs aufweisen.
- Elektrische Kontakte wie beispielsweise Verbindungsdrähte oder Leitungsdrähte können zwischen den Leitungen und dem Halbleiterchip vorgesehen sein. Die elektrischen Kontakte bilden elektrische Leiterbahnen zwischen externen elektrischen Schaltungen, die mit den Leitungen und den elektronischen Schaltungen des Halbleiterchips verbunden sind.
- Die elektrischen Kontakte können auch zwischen zwei Halbleiterchips vorgesehen sein, die nebeneinander angeordnet sind. Die elektrischen Kontakte bilden elektrische Leiterbahnen zwischen einer elektronischen Schaltung des Halbleiterchips und einer elektronischen Schaltung des daneben angeordneten Halbleiterchips.
- Das Kühlelement weist normalerweise ein Material auf, das eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt, wie beispielsweise ein Metallmaterial oder ein Keramikmaterial oder ein Halbleitermaterial. Das Kühlelement, das ein Keramikmaterial aufweist, ist als Keramik-Pad bekannt, wohingegen das Kühlelement, das einen Halbleitermaterial-Wafer aufweist, als Wafer bekannt ist. Das Halbleitermaterial kann eine Gold- oder Silberschicht auf seiner Unterseite aufweisen. Ein Teil der Unterseite des Kühlelements kann flach sein und zumindest eine an der Unterseite ausgebildete Rille aufweisen. Die Rille vergrößert die Oberfläche der Unterseite, was wiederum normalerweise die thermische Leitfähigkeit des Kühlelements erhöht.
- Das elektronische Bauelement kann weiterhin ein Trägerelement aufweisen. Ein derartiges Trägerelement kann die Form eines Tape-Pads oder einer Kunststoffschicht haben. Die Leitungen und zumindest ein Kühlelement sind auf dem Trägerelement für den späteren Schritt der Vergusskapselung der Baugruppe montiert. Das Trägerelement wird nach dem Schritt der Vergusskapselung der Baugruppe von dem elektronischen Bauelement entfernt.
- Das Trägerelement kann ein Material aufweisen, das Temperaturen von 200°C (Grad Celsius) aushält. Dies ermöglicht es dem Trägerelement, während des Schritts der Vergusskapselung der Baugruppe eine hohe Temperatur der geschmolzenen Vergussmasse auszuhalten.
- Eine Schicht eines ersten Klebstoffs oder Klebestreifens kann auf der oberen Fläche des Trägerelements vorgesehen sein. Der erste Klebstoff befestigt die Leitungen und zumindest ein Kühlelement auf dem Trägerelement.
- Die Außenkontakte können in der Form von Pins, Lead-Fingern, Lötkugeln oder oberflächenmontierbaren Kontakten in der Form von Leitungen vorgesehen sein.
- Gemäß einer Ausführungsform sind die Mehrzahl von Außenkontakten und die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper im Wesentlichen planparallel. Das elektronische Bauelement kann eine Baugruppe ohne Anschlüsse sein. Die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper können montierbar sein. Insbesondere können die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper auf einem auf höherem Niveau angeordneten Substrat, wie beispielsweise einer Umverteilungsplatine, montierbar sein, das die Form einer gedruckten Leiterplatte haben kann. Die zweiten Oberflächen des Kühlkörpers des elektronischen Bauelements können auf einem externen Kühlkörper des Kühlelements der gedruckten Leiterplatte montiert sein. Eine verbindbare Beschichtung kann auf der zweiten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper vorgesehen sein, um es zu ermöglichen, dass die zweite Oberfläche an der auf höherem Niveau angeordneten Leiterplatte montiert wird. Die verbindbare Schicht kann eine Oberfläche sein, die mit Weichlot benetzbar ist oder eine Weichlotschicht oder eine Klebstoffschicht. Der Klebstoff kann elektrisch und/oder thermisch leitfähig sein.
- Zumindest einer der zwei oder mehr Kühlkörper weist ein Material auf, das von dem Material der übrigen Kühlkörper verschieden ist. Insbesondere kann ein Kühlkörper aus Keramik sein, wohingegen die übrigen Kühlkörper des elektronischen Bauelements ein Metall aufweisen. Außerdem kann die Form der zwei oder mehr Kühlkörper verschieden sein. Ein erster Kühlkörper kann mit Vorsprüngen oder Lamellen in der zweiten Oberfläche versehen sein, wohingegen ein zweiter Kühlkörper mit einer ebenen zweiten Oberfläche versehen sein kann.
- Ein elektronisches Bauelement ist vorgesehen, bei dem jeder Kühlkörper im Hinblick auf sein Temperaturableitungsvermögen, Kosten und elektrisches Widerstandsverhalten für eines der Halbleiterbauelemente des elektronischen Bauelements geeignet ist. Die gesamte Wärmeableitung vom dem elektronischen Bauelement kann verbessert werden.
- Das elektronische Bauelement kann dadurch hergestellt werden, dass ein Träger bereitgestellt wird, der eine Mehrzahl von auf einer ersten Oberfläche angeordneten Außenkontakten aufweist. Zwei oder mehr Kühlkörper werden bereitgestellt, die jeweils eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweisen, wobei zumindest ein Halbleiterbauelement auf der ersten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper angeordnet ist. Die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper wird auf der ersten Oberfläche des Trägers angeordnet, und zumindest Teile der Außenkontakte, Teile der zwei oder mehr Kühlkörper und Teile der ersten Oberfläche des Trägerelements werden in einer Vergussmasse eingegossen.
- Das elektronische Bauelement wird auf einem Träger aufgebaut, der die Form einer Folie wie beispielsweise einer Klebefolie haben kann. Einzelne Kühlkörper werden auf dem Träger montiert. Die Bestandteile des elektronischen Bauelements, die an der ersten Oberfläche des Trägers angebracht sind, wie beispielsweise die ersten Oberflächen der Kühlkörper, die Halbleiterbauelemente und interne elektrische Verbindungen werden durch die Vergussmasse verkapselt. Dies kann in einem Überspritzungsverfahren durchgeführt werden. Folglich kann der Kühlkörper eines einzelnen elektronischen Bauelements verschiedene Materialien aufweisen, wie beispielsweise ein keramisches Material oder ein Metall oder kann verschiedene Metalle innerhalb des elektronischen Bauelements aufweisen, wie zum Beispiel Kupfer und Aluminium. Dies steht im Gegensatz zu einer Lead-Frame basierten Baugruppe, die ein Die-Pad oder Die-Pads aufweist, in denen die Die-Pads, die die Kühlkörper bilden, aus demselben Material wie die Leitungen des Lead-Frames bestehen, und, falls zwei oder mehr Die-Pads, die einen Kühlkörper bilden, vorgesehen sind, die zwei oder mehr Die-Pads dasselbe Material aufweisen.
- Das Verfahren kann weiterhin das Entfernen des Trägers aufweisen, um ein elektronisches Bauelement zu bilden, das ein Baugruppengehäuse aus Vergussmasse aufweist. Die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper liegt von der Vergussmasse frei. Die Oberfläche der Außenkontakte, die an der ersten Oberfläche des Trägers angebracht wurde, liegt auch von der Vergussmasse frei. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, Baugruppen ohne Anschlüsse bereitzustellen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper auf der ersten Oberfläche des Trägers angeordnet, und danach werden die Halbleiterbauelemente an der ersten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper angebracht.
- Alternativ werden die Halbleiterbauelemente zuerst mit einem Kühlkörper versehen und die Kühlkörper mit dem angebrachten Halbleiterbauelement werden auf dem Träger angeordnet. Der Kühlkörper kann für eine Mehrzahl von Halbleiterbauelemente auf dem Niveau des Wafers vorgesehen sein.
- Die Vergussmasse ist während der Vergusskapselung der Baugruppe geschmolzen. Der Fluss der geschmolzenen Masse übt normalerweise eine Verschiebungskraft auf die Leitungen, den Halbleiterchip und das Kühlelement aus. Der erste Klebstoff, der zweite Klebstoff und der dritte Klebstoff fixieren normalerweise die Leitungen, den Halbleiterchip und das Kühlelement auf dem Trägerelement und verhindern, dass sie sich während der Vergusskapselung der Baugruppe verschieben.
- Der herkömmliche Mechanismus zum Befüllen der Form mit Vergussmasse während der Vergusskapselung der Baugruppe des elektronischen Bauelements kann unter einer unvollständigen Befüllung der Vergussmasse leiden, was durch den Unterscheid zwischen der Fließgeschwindigkeit der sich über dem Halbleiterchip befindlichen Vergussmasse und der Fließgeschwindigkeit der sich unter dem Halbleiterchip befindlichen Vergussmasse ausgelöst wird. Ein elektronisches Bauelement mit einem freiliegenden Kühlkörper leidet nicht darunter, da sich keine Vergussmasse unter dem Halbleiterchip befindet.
- Danach wird das Trägerelement von der Vergussmasse entfernt. Dies legt die Unterseite des Kühlelements frei. Die freiliegende Oberfläche vergrößert im Allgemeinen die thermische Leitfähigkeit des Kühlelements.
-
1 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements mit einem ersten Kühlkörper. -
2 zeigt eine Schnittzeichnung des elektronischen Bauelements der1 in einem späteren Verfahrensschritt. -
3 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements mit einem zweiten Kühlkörper. -
4 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements mit einem Keramik-Pad. -
5 zeigt eine Ausschnittzeichnung eines ersten elektronischen Mehrfachchip-Bauelements gemäß der Erfindung. -
6 zeigt eine Ausschnittzeichnung eines zweiten elektronischen Mehrfachchip-Bauelements gemäß der Erfindung. -
1 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements21 .1 zeigt ein Tape-Pad9 mit einer Klebestreifenschicht8 auf seiner oberen Fläche. Eine Mehrzahl von Leitungen2 und ein erster Kühlkörper5 sind auf der oberen Fläche des Tape-Pads9 angeordnet. Ein Halbleiterchip3 ist auf dem ersten Kühlkörper5 angeordnet. - Die Klebestreifenschicht
8 ist zwischen dem Tape-Pad9 und dem ersten Kühlkörper5 und den Leitungen2 eingebracht, wobei sie den Kühlkörper5 und die Leitungen2 an dem Tape-Pad9 befestigt. Eine Schicht eines Chipklebstoffs4 ist zwischen dem Kühlkörper5 und dem Halbleiterchip3 vorgesehen und befestigt den Halbleiterchip3 an dem Kühlkörper5 . Mehrere Rillen17 sind auf der Unterseite des Kühlkörpers5 vorgesehen. Der Kühlkörper5 weist ein Aluminiummaterial auf. - Der Halbleiterchip
3 weist eine elektrische Schaltung und Kontakt-Pads auf, die mit der elektrischen Schaltung verbunden sind. Die elektrische Schaltung und die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. Eine Mehrzahl von Leitungsdrähten10 ist zwischen den Kontakt-Pads und den Leitungen2 verdrahtet. -
2 zeigt das elektronische Bauelement21 der1 in einem späteren Verfahrensschritt. Eine Vergussmasse1 bedeckt den Halbleiterchip3 , den Kühlkörper5 , die Drähte10 und die Leitungen2 . Das Tape-Pad9 und der Klebestreifen8 der1 sind von dem elektronischen Bauelement21 entfernt worden. Dieses Entfernen legt die Unterseite des Kühlkörpers5 frei. - Das Material des Kühlkörpers
5 ist von dem Material der Leitungen2 verschieden. Der Kühlkörper5 weist ein Aluminiummaterial auf, das eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt. - Der Halbleiterchip
3 erzeugt im Betrieb Wärme. Diese Wärme wird durch den Kühlkörper5 abgeführt. Die Unterseite des Kühlkörpers5 liegt zur Atmosphäre hin frei, was sich von der herkömmlichen Praxis unterscheidet. Bei der herkömmlichen Praxis ist die Unterseite des Kühlkörpers5 mit einer Vergussmasse1 beschichtet. Diese Beschichtung verhindert den Wärmetransport vom Kühlkörper5 an die Atmosphäre. - Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist die Unterseite des Kühlkörpers
5 an einen externen Kühlkörper angebracht. Der externe Kühlkörper vergrößert weiterhin die Wärmeableitung des Kühlkörpers5 . - Der Kühlkörper
5 weist Rillen17 an der Unterseite des Kühlkörpers5 auf. Die Rillen17 vergrößern den Oberflächenbereich der Unterseite, was wiederum die Wärmeableitung des Kühlkörpers5 weiter vergrößert. - Die Vergussmasse
1 schützt das elektronische Bauelement21 und hält die Teile des elektronischen Bauelements21 zusammen. Die Teile umfassen den Halbleiterchip3 , den Kühlkörper5 , die Leitungen2 und die Drähte10 . - Der Chipklebstoff
4 schafft eine Verbindung und thermische Leitfähigkeit zwischen dem Halbleiterchip3 und dem ersten Kühlkörper5 . Der Klebestreifen8 verbindet den Kühlkörper5 und die Leitungen2 mit dem Tape-Pad9 . Der Klebstoff8 weist ein Klebemittel auf, dessen Klebevermögen nachlässt, wenn es erhitzt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Klebstoff8 ein Klebemittel auf, dessen Klebevermögen nachlässt, wenn es mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird. Dieses Merkmal des Klebemittels bietet einen einfachen Weg, das Tape-Pad9 von dem elektronischen Bauelement21 zu entfernen. - Das Tape-Pad
9 weist ein Polymermaterial auf, das Temperaturen von 200°C (Grad Celsius) aushält und einen hohen Zugmodul von ungefähr 5000 MPa (Megapascal) aufweist. Flüssige Vergussmasse bedeckt die obere Fläche des Tape-Pads9 während der Vergusskapselung der Baugruppe. Flüssige Vergussmasse hat eine Temperatur von ungefähr 170°C. Der hohe Zugmodul des Tape-Pads9 hält es unbeweglich und verhindert, dass sich Teile, die an ihm angebracht sind, verschieben. - Die Leitungen
2 sind für eine spätere Montage an einem externen Substrat wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte gedacht. Die Leitung dient als ein Anschluss für die Übertragung von elektrischen Signalen zwischen dem Halbleiterchip3 und dem externen Substrat. - Das elektronische Bauelement
21 wird durch Anordnen einer Klebestreifenschicht8 auf einem Tape-Pad9 hergestellt. - Anschließend wird eine Schicht eines Chipklebstoffs
4 auf einem Kühlkörper5 aufgebracht. - Danach wird der Halbleiterchip
3 auf einem Kühlkörper5 bereitgestellt. Der Klebstoff4 klebt den Chip3 auf den Kühlkörper5 . - Dann werden die Leitungen
2 und der Kühlkörper5 auf dem Tape-Pad9 platziert. - Die Platzierung wird für eine akkurate Positionierung maschinell durchgeführt. Eine Bedienperson gibt die geplante Position des Kühlkörpers
5 in die Maschine ein. Jede Veränderung der Position des Kühlkörpers5 kann leicht durch Einprogrammierung der neuen Position in die Maschine durchgeführt werden. Der Klebstoff8 klebt die Leitungen2 und den Kühlkörper5 auf das Tape-Pad9 . - Anschließend wird eine Mehrzahl von Drähten
10 zwischen dem Chip3 und den Leitungen2 angebracht. - Die akkurate Positionierung der Leitungen
2 und des Kühlkörpers5 erleichtert das maschinelle Anbringen der Drähte10 . Der Klebstoff8 verhindert, dass sich die Leitungen2 und der Kühlkörper5 während dieses Schritts verschieben. - Danach wird eine Vergussmasse
1 über dem Chip3 , dem Kühlkörper5 , den Drähten10 und den Leitungen2 angeordnet. - Die Vergussmasse
1 ist während dieses Schritts in einem geschmolzenen Zustand. Der Fluss der flüssigen Masse1 übt eine Verschiebekraft auf den Chip3 , den Kühlkörper5 und die Leitungen2 aus. Die Klebstoffe8 und4 verhindern, dass sich der Chip3 , der Kühlkörper5 und die Leitungen2 verschieben. Das Pad9 weist ein Material auf, das die hohe Temperatur der flüssigen Masse1 aushält. Das Pad9 weist einen hohen Zugmodul auf, der das Pad unbeweglich hält. - Das unbewegliche Pad
9 verhindert, dass sich der Chip3 , der Kühlkörper5 und die Leitungen2 verschieben. - Dann wird das Tape-Pad
9 von dem elektronischen Bauelement21 entfernt. - Das Tape-Pad
9 wird dadurch entfernt, dass Hitze auf ihn aufgebracht wird, um das Klebevermögen des Klebestreifens8 zu schwächen. Der Klebstoff8 weist ein Klebemittel auf, dessen Haftkraft nachlässt, wenn es erhitzt wird. Das Entfernen des Pads9 legt den Kühlkörper5 zur Atmosphäre hin frei. -
3 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements22 mit einem zweiten Kühlkörper7 . Die3 zeigt Merkmale, die den in den1 und2 gezeigten Merkmalen gleichen. Dieselben Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden detailliert in den Beschreibungen der1 und2 beschrieben. -
3 zeigt einen zweiten Kühlkörper7 , der an der Unterseite des Halbleiterchips3 angebracht ist. Der Kühlkörper7 ist durch einen in der Mitte des Kühlkörpers7 angebrachten Spalt13 in zwei Teile aufgeteilt. Der Spalt13 reduziert die Spannung, die durch den Unterscheid in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Chip3 und dem Kühlkörper7 erzeugt wird. Der Kühlkörper7 weist ein Aluminiummaterial auf, das eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. -
4 zeigt eine Schnittzeichnung eines elektronischen Bauelements23 mit einem Keramik-Pad6 . Die4 zeigt Merkmale, die den in den1 und2 gezeigten Merkmalen gleichen. Ähnliche Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden detailliert unter Bezugnahme auf die Beschreibungen der1 und2 behandelt. -
4 zeigt einen Keramik-Pad6 , der an der unteren Fläche des Halbleiterchips3 angebracht ist. Das Keramik-Pad6 ist ein Typ eines Kühlkörpers oder eines Kühlelements. Das Keramik-Pad6 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Unterseite des Keramik-Pads6 liegt zur Atmosphäre hin frei. -
1 bis4 zeigen einen Kühlkörper, der an dem Halbleiterchip3 angebracht ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kühlkörper andere Formen auf, die sich von der in den1 bis4 gezeigten Form unterscheiden. -
5 zeigt eine Ausschnittzeichnung eines ersten elektronischen Mehrfachchip-Bauelements24 gemäß der Erfindung. Die5 zeigt Merkmale, die den in den1 ,2 und4 gezeigten Merkmalen gleichen. Ähnliche Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden detailliert unter Bezugnahme auf die Beschreibung der1 ,2 und4 beschrieben. - Das Bauelement
24 weist Leitungen2 , Halbleiterchips3 ,15 ,18 ,19 and20 und Leitungsdrähte10 auf. - Der linke Teil der
5 zeigt die Leitungen2 . Der Halbleiterchip3 ist rechts von den Leitungen2 angeordnet. Ein vierter Kühlkörper31 ist an der Unterseite des Chips3 angeordnet. Die Unterseite des Kühlkörpers31 ist flach und liegt zur Atmosphäre hin frei. Der Kühlkörper31 weist ein Aluminiummaterial auf. Eine Mehrzahl von Drähten10 ist zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads des Chips3 angebracht. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. - Ein zweiter Halbleiterchip
15 ist rechts neben dem Halbleiterchip3 angeordnet. Ein Halbleiterwafer16 ist an der Unterseite des zweiten Halbleiterchips15 angeordnet. Die Unterseite des Wafers16 ist flach und liegt zur Atmosphäre hin frei. Darüber hinaus ist die Unterseite des Wafers16 mit einer Goldschicht beschichtet. Die Goldschicht ist in der Figur nicht gezeigt. Die Unterseite des Wafers16 liegt zur Atmosphäre hin frei. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads des Chips3 und den Kontakt-Pads des zweiten Halbleiterchips15 verdrahtet. Die Kontakt-Pads der Halbleiterchips3 und15 sind in der Figur nicht gezeigt. - Rechts neben dem zweiten Halbleiterchip
15 ist der dritte Halbleiterchip20 angeordnet. Ein Keramik-Pad6 ist an der Unterseite des dritten Halbleiterchips20 vorgesehen. Die Unterseite des Pads6 ist flach und liegt zur Atmosphäre hin frei. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads der dritten und zweiten Halbleiterchips20 and15 verdrahtet. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. - Der vierte Halbleiterchip
18 ist rechts neben dem dritten Halbleiterchip20 angeordnet. Ein dritter Kühlkörper14 ist unter dem vierten Halbleiterchip18 vorgesehen. Die Unterseite des Kühlkörpers14 weist Rillen17 auf, die den Rillen17 der2 gleichen. Die Rillen17 liegen zur Atmosphäre hin frei. Die Unterseite des Kühlkörpers14 liegt zur Atmosphäre hin frei. Der Kühlkörper14 weist ein Aluminiummaterial auf. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads des dritten Halbleiterchips20 und dem Kühlkörper14 verdrahtet. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. Die Drähte10 ermöglichen es, dass bei Benutzeranwendung der dritte Halbleiterchip20 durch den Kühlkörper14 an einen Masseanschluss angeschlossen wird. - Der fünfte Halbleiterchip
19 ist rechts neben dem vierten Halbleiterchip18 angeordnet. Der erste Kühlkörper5 ist an der Unterseite des fünften Halbleiterchips19 vorgesehen. Die Unterseite des Kühlkörpers5 liegt zur Atmosphäre hin frei. Die Rillen17 sind an der Unterseite des Kühlkörpers5 ausgebildet. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads des vierten Halbleiterchips18 und den Kontakt-Pads des fünften Halbleiterchips19 verdrahtet. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. - Die Leitungen
2 sind rechts von dem fünften Halbleiterchip19 angeordnet. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads des fünften Halbleiterchips19 und den Leitungen2 verdrahtet. - Eine Vergussmasse
1 bedeckt die Leitungen2 , die Halbleiterchips3 ,15 ,18 ,19 und20 und die Drähte10 . Die Unterseite der Masse1 ist flach und fluchtet mit den Unterseiten der Leitungen2 , der Kühlkörper5 ,14 and31 , des Wafers16 und des Keramik-Pads6 . - Das elektronische Bauelement
24 wird durch Platzieren einer Klebestreifenschicht8 auf einem Tape-Pad9 der1 hergestellt. Dann wird eine Schicht aus Chipklebstoff4 , die auf einem Kühlkörper31 und einem Halbleiterchip3 aufgebracht ist, auf dem Kühlkörper31 aufgebracht. Der Klebstoff4 ist in der Figur nicht gezeigt. Daraufhin wird eine Schicht eines Klebstoffs4 auf einem Wafer16 aufgebracht, und ein zweiter Halbleiterchip15 wird auf dem Wafer16 platziert. Danach wird eine Schicht aus Klebstoff4 auf einem Keramik-Pad6 platziert, und ein dritter Halbleiterchip wird auf dem Keramik-Pad6 gebracht. Daraufhin wird eine Schicht aus Klebstoff4 auf einem dritten Kühlkörper14 aufgebracht, und ein vierter Halbleiterchip18 wird auf dem Kühlkörper14 aufgebracht. Dann wird eine Schicht aus Klebstoff4 auf einem ersten Kühlkörper5 aufgebracht, und ein fünfter Halbleiterchip19 auf dem Kühlkörper5 platziert. Daraufhin werden die Kühlkörper5 ,14 und31 , der Wafer16 und das Keramik-Pad6 auf dem Tape-Pad9 platziert. - Danach wird eine Mehrzahl von Drähten
10 zwischen den Kontakt-Pads des Chips3 und den Leitungen2 , zwischen den Kontakt-Pads der Halbleiterchips3 und15 und zwischen den Kontakt-Pads der Halbleiterchips15 und20 verdrahtet. Die Drähte werden zwischen den Kontakt-Pads der Chips10 und dem Kühlkörper14 , zwischen den Kontakt-Pads der Halbleiterchips18 und19 und zwischen den Kontakt-Pads der fünften Halbleiterchips19 und den Leitungen2 verdrahtet. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. Nachfolgend wird eine Vergussmasse1 über den Halbleiterchips3 ,15 ,18 ,19 und20 , den Drähten10 und den Leitungen2 aufgebracht. Dann wird das Tape-Pad9 von dem elektronischen Bauteil24 entfernt. -
6 zeigt eine Ausschnittzeichnung eines zweiten elektronischen Mehrfachchip-Bauelements25 gemäß der Erfindung. Die6 zeigt Merkmale, die denjenigen gleichen, die in den1 und2 gezeigt sind. Ähnliche Merkmale sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden detailliert unter Bezugnahme auf die Beschreibung der1 und2 beschrieben. - Das Bauelement
25 weist Leitungen2 , Drähte10 , Halbleiterchips3 ,11 und12 , Kühlkörper5 und Wafer16 auf. Eine Vergussmasse1 bedeckt die Leitungen2 , die Drähte10 , die Halbleiterchips3 ,11 und12 , den Kühlkörper5 und den Wafer16 . - Die Leitungen
2 sind in dem linken äußeren Bereich des Bauelements25 angeordnet. Rechts von den Leitungen ist der Wafer16 vorgesehen. Die Unterseite des Wafers16 ist flach und liegt zur Atmosphäre hin frei. Auf dem Wafer16 ist der untere Halbleiterchip11 angeordnet. Es ist eine Schicht aus Chipklebstoff4 zwischen dem Wafer16 und dem unteren Halbleiterchip11 eingebracht. Der Klebstoff4 ist in der Figur nicht gezeigt. Auf dem unteren Halbleiterchip11 ist eine Schicht aus Chipklebstoff4 aufgebracht. Ein oberer Halbleiterchip12 ist oberhalb des Klebstoffs4 und dem unterer Halbleiterchip11 platziert. Die Halbleiterchips11 und12 weisen miteinander verbundene elektrische Schaltungen und Kontakt-Pads auf. Die Kontakt-Pads und elektrischen Schaltungen sind in der Figur nicht gezeigt. Die Drähte10 sind zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads des unteren Halbleiterchips11 und zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads des oberen Halbleiterchips12 angebracht. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads der Halbleiterchips11 und12 verdrahtet. - Ein erster Kühlkörper
5 ist rechts von dem Halbleiterchip12 angeordnet. Ein Halbleiterchip3 ist auf dem Kühlkörper5 angeordnet. Die Unterseite des Kühlkörpers5 liegt zur Atmosphäre hin frei. Eine Schicht aus Chipklebstoff4 ist zwischen dem Kühlkörper5 und dem Halbleiterchip3 angeordnet. Der Klebstoff4 ist in der Figur nicht gezeigt. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads der Halbleiterchips3 and11 verdrahtet. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. - Rechts von dem Kühlkörper
5 sind Leitungen2 vorgesehen. Die Drähte10 sind zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads des Chips3 angebracht. Die Kontakt-Pads sind in der Figur nicht gezeigt. - Das elektronische Bauelement
25 wird durch Platzieren der Klebestreifenschicht8 auf dem Tape-Pad9 der1 hergestellt. Dann wird eine Schicht aus Chipklebstoff4 auf einem Wafer16 aufgebracht. Der Klebstoff4 ist nicht in der Figur gezeigt. Danach wird ein Halbleiterchip11 auf dem Wafer16 bereitgestellt. Als nächstes wird eine Schicht aus Klebstoff4 auf den Chip11 aufgebracht. Anschließend wird der Halbleiterchip12 auf dem Chip11 platziert. Dann wird eine Schicht aus Klebstoff4 auf einem Kühlkörper5 vorgesehen. Danach wird ein Halbleiterchip3 auf dem Kühlkörper5 platziert. Anschließend werden der Wafer16 und der Kühlkörper5 auf dem Tape-Pad9 platziert. - Dann werden Drähte
10 zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads der Chips11 und zwischen den Leitungen2 und den Kontakt-Pads der Chips12 angebracht. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads der Chips11 und12 und zwischen den Kontakt-Pads der Chips11 and3 verdrahtet. Die Drähte10 sind zwischen den Kontakt-Pads des Chips3 und den Leitungen2 verbunden. Danach werden die Leitungen2 , die Drähte10 und die Chips11 ,12 and3 mit einer Vergussmasse1 bedeckt. Anschließend wird das Tape-Pad9 von dem Bauelement25 entfernt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Vergussmasse
- 2
- Leitung
- 3
- Halbleiterchip
- 4
- Chipklebstoff
- 5
- erster Kühlkörper
- 6
- Keramik-Pad
- 7
- zweiter Kühlkörper
- 8
- Klebestreifen
- 9
- Tape-Pad
- 10
- Leitungsdraht
- 11
- unterer Halbleiterchip
- 12
- oberer Halbleiterchip
- 13
- Spalt
- 14
- dritter Kühlkörper
- 15
- zweiter Halbleiterchip
- 16
- Wafer
- 17
- Rille
- 18
- vierter Halbleiterchip
- 19
- fünfter Halbleiterchip
- 20
- dritter Halbleiterchip
- 21
- elektronisches Bauelement
- 22
- elektronisches Bauelement
- 23
- elektronisches Bauelement
- 24
- erstes elektronisches Mehrfachchip-Bauelement
- 25
- zweiter Mehrfachchip
- 31
- vierter Kühlkörper
Claims (15)
- Elektronisches Bauelement, aufweisend – eine Mehrzahl von Außenkontakten, – zwei oder mehr Kühlkörper, von denen jeder eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweist, – zwei oder mehr Halbleiterbauelemente und eine Vergussmasse, die eine Bauelement-Baugruppe bereitstellt und eine erste Außenfläche und eine der ersten Außenfläche gegenüberliegende zweite Außenfläche aufweist, wobei die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper von der Vergussmasse freiliegen und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Oberfläche der Vergussmasse sind, und wobei zumindest einer der zwei oder mehr Kühlkörper ein Material aufweist, das von dem Material der übrigen Kühlkörper verschieden ist.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Außenkontakte in der Form von Pins, Lead-Fingern, Lötkugeln oder oberflächenmontierbaren Kontakten in der Form von Leitungen vorgesehen sind.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Außenkontakten und die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper im Wesentlichen planparallel sind.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 3, wobei das elektronische Bauelement eine Baugruppe ohne Anschlüsse ist.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die zweiten Oberflächen der zwei oder mehr Kühlkörper montierbar sind.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 5, wobei eine verbindbare Beschichtung auf der zweiten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper vorgesehen ist.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 6, wobei die verbindbare Schicht eine Oberfläche, die mit Weichlot benetzbar ist, oder eine Weichlotschicht oder eine Klebstoffschicht ist.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei die verbindbare Schicht Klebstoff ist und der Klebstoff elektrisch und/oder thermisch leitfähig ist.
- Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Kühlkörper aus Keramik ist, wohingegen die übrigen Kühlkörper des elektronischen Bauelements ein Metall aufweisen.
- Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Form der zwei oder mehr Kühlkörper verschieden ist.
- Elektronisches Bauelement nach Anspruch 10, wobei ein erster Kühlkörper mit Vorsprüngen oder Lamellen in der zweiten Oberfläche versehen ist, wohingegen ein zweiter Kühlkörper mit einer ebenen zweiten Oberfläche versehen ist.
- Verfahren zum Herstellen des elektronischen Bauelements nach Anspruch 1, wobei – ein Träger bereitgestellt wird, der eine Mehrzahl von auf einer ersten Oberfläche angeordneten Außenkontakten aufweist, – zwei oder mehr Kühlkörper bereitgestellt werden, die jeweils eine erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche aufweisen, wobei zumindest ein Halbleiterbauelement auf der ersten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper angeordnet ist, – die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper auf der ersten Oberfläche des Trägers angeordnet wird, und – zumindest Teile der Außenkontakte, Teile der zwei oder mehr Kühlkörper und Teile der ersten Oberfläche des Trägerelements in einer Vergussmasse eingegossen werden.
- Verfahren nach Anspruch 12, wobei weiterhin der Träger entfernt wird, um ein elektronisches Bauelement zu bilden, das ein Baugruppengehäuse aus Vergussmasse aufweist, wobei die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper von der Vergussmasse frei liegt und die Oberfläche der Außenkontakte, die an der ersten Oberfläche des Trägers angebracht wurde, auch von der Vergussmasse frei liegt.
- Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei die zweite Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper auf der ersten Oberfläche des Trägers angeordnet wird, und danach die Halbleiterbauelemente an der ersten Oberfläche der zwei oder mehr Kühlkörper angebracht werden.
- Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei die Halbleiterbauelemente zuerst mit einem Kühlkörper versehen und die Kühlkörper mit dem angebrachten Halbleiterbauelement auf dem Träger angeordnet werden.
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